软硬通信原理.docx

《通信原理》——课程设计报告 专 业：通 信 工 程 班 级： 0 9 0 5 班姓 名： 胡 水 华学 号：0909092914指导老师： 郭 丽 梅 一、实验目的通信原理实验是针对通信工程专业学生的实践教学环节，通过这一环节，可使学生巩固相关课程知识，增强动手能力，提高学生对通信系统的仿真技能在强调基本原理的同时，更突出设计过程的锻炼，强化学生的实践创新能力二、实验基本要求1、培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法2、通过对硬件电路的安装、调试等环节，初步掌握通信原理电路的分析方法和工程设计方法3、掌握常用仪表的正确使用方法，学会对电路的实验调试和相关指标测试方法，提高动手能力4、通过对通信系统的仿真模型的建立及其分析，掌握使用仿真软件对实际通信系统性能进行仿真的初步技能5、提高和挖掘学生对所学专业知识的应用能力和创新意识，培养和锻炼学生的团队合作精神和科研开发精神三、实验主要内容 本次实验分为两部分，第一部分为软件实验，第二部分为设计型实验，具体介绍如下。

第一部分 硬件实验（一）实验内容清单实验三、模拟锁相环与载波同步实验五、数字锁相环与位同步实验六、帧同步、实验七、时分复用数字基带通信系统实验八、2DPSK、2FSK通信系统（二）具体实验与分析实验三、模拟锁相环与载波同步3.1、实验目的（1）掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念2）掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法3）了解相干载波相位模糊现象产生的原因3.2、实验内容（1） 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程2）观察环路的捕捉带和同步带3）用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象3.3、实验原理载波同步原理方框图如下图3.1所示图3.1 载波同步原理方框图环路的数学模型如图3.2所示图3.2 模拟环数学模型环路线性化数学模型如图3.3所示图3.4 环路线性化数学模型当ui(t)是固定频率正弦信号(θi(t)为常数)时，在环路的作用下，VCO输出信号频率可以由固有振荡频率ωo（即环路无输入信号、环路对VCO无控制作用时VCO的振荡频率），变化到输入信号频率ωi，此时θo(t)也是一个常数，ud(t)、uc(t)都为直流。

定义Δωo=ωi-ωo为环路固有频差，Δωp表示环路的捕捉带，ΔωH表示环路的同步带，模拟锁相环中Δωp<ΔωH当|Δωo|<ΔωP时，环路可以进入锁定状态当|Δωo|<ΔωH时环路可以保持锁定状态当|Δωo|>ΔωP时，环路不能进入锁定状态，环路锁定后若Δωo发生变化使|Δωo|>ΔωH，环路不能保持锁定状态这两种情况下，环路都将处于失锁状态失锁状态下ud(t)是一个上下不对称的差拍电压，当ωi>ωo，ud(t)是上宽下窄的差拍电压；反之ud(t)是一个下宽上窄的差拍电压环路锁定时ud为直流、环路输入信号频率等于反馈信号频率（此锁相环中即等于VCO信号频率）环路失锁时ud为差拍电压，环路输入信号频率与反馈信号频率不相等本环路输入信号频率等于2DPSK载频的两倍，即等于调制单元CAR信号频率的两倍环路锁定时VCO信号频率等于CAR-OUT信号频率的两倍所以环路锁定时调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT频率完全相等3.4、实验步骤与数据记录分析（1）接好电源线，打开实验箱电源开关2）检查要用到的数字信源单元和数字调制单元是否工作正常（用示波器观察信源NRZ-OUT(AK)和调制2DPSK信号有无，两者逻辑关系正确与否）。

信源NRZ-OUT(AK)波形调制2DPSK信号波形分析：设置信源NRZ-OUT为1010011000111000，根据差分编码规则 ，取初始 为0，则差分码 为1100010000101111，然后将 与正弦载波（设频率为1Hz）相乘，根据调制原理载波遇到码元“1”相位不变，遇到码元“0”相位改变 ，则得到的信号波形就是调制2DPSK信号波形，如图所示，结果逻辑关系正确3）用示波器观察载波同步模块锁相环的锁定状态、失锁状态，测量环路的同步带、捕捉带1）观察锁定状态与失锁状态失锁时ud失锁时ud的最大值和最小值为：4.8V 1.6V失锁时CAR和CAR-OUTCARCAR-OUT锁定时的ud锁定时的CAR和CAR-OUTCARCAR-OUT总结：环路锁定特点为：鉴相电压输出电压 为直流，环路输入信号频率为反馈信号频率；环路失锁特点：鉴相器输出电压  为不对称的差拍电压；因此根据电压 就可以判断锁相环的状态由实验还可以得出通过调节载波同步模块上的可变电容 ，可以调节锁相环的锁定状态，当可变电容朝一个方向连续调解时，可使锁相环在锁定和失锁两个状态之间交替转换当朝同一个方向调节电容时，输出电压 的波形会循环上下移动在锁定——失锁——锁定两个状态间相互装换，并且可以观察出失锁时 的最大值和最小值就是锁定状态下 的变化范围。

因此在实际应用中当锁相环失锁时可以通过调节可变电容，再利用示波器观察来使锁相环处在锁定状态2）测量同步带与捕捉带环路处于锁定状态后，慢慢增大C34，使ud增大到锁定状态下的最大值ud1（此值不大于+12V）；① ud增大到锁定状态下的最大值ud1值为： 4.8 V ② 继续增大C34，ud变为交流（上宽下窄的周期信号），此所测信号波形为ud信号波形③ 环路失锁再反向调节减小C34，ud的频率逐渐变低，不对称程度越来越大，此时所测ud信号波形为ud信号波形④ 直至变为直流记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2；继续减小C34，使ud减小到锁定状态下的最小值ud3；环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2为：2.4 V ud减小到锁定状态下的最小值ud3为 ：1.6 V ⑤ 再继续减小C34，ud变为交流（下宽上窄的周期信号），环路再次失锁然后反向增大C34，记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4ud变为交流时信号波形环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4的值为：4.4 V （5）观察相干载波相位模糊现象① 两个信号有时同相波形图如下调制单元的CAR信号波形载波同步单元CAR-OUT信号波形② 若将开关反复的开关几次，可以观察到他们之间的相位关系发生变化波形图如下调制单元的CAR信号波形载波同步单元CAR-OUT信号波形分析： 平方环原理方框图如下所示2DPSK锁相环平方二分频窄带滤波、移相移此原理中采用二分频器，而二分频器的输出电压有相差 的两种可能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态，而电路复位导致初始状态不定，可能为“0”，也可能为“1”，这就导致分频得出的载波可能出现两个相反的相位，出现相位模糊现象，即调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT信号有时同相、有时反相。

实验五、数字锁相环与位同步5.1、实验目的（1）掌。