通原硬件实验讲义.pdf

1 信 息 工 程 专 业 通 信 原 理 硬 件 实 验 指 导 书 2012 年 9 月 2 目目 录录 TIMS 通信原理实验教学简介 ........................................................................................................ 3 一、TIMS 产品介绍 ................................................................................................................ 3 二、TIMS－3891F 基本固定模块介绍 .................................................................................. 4 三、模块详细介绍 ................................................................................................................... 5 四、软件操作介绍 ................................................................................................................. 10 实验 1 抑制载波双边带的调制与解调（DSBSC） ................................................................... 11 实验 2 振幅调制（Amplitude Modulation）与解调 ................................................................... 13 实验 3 SSB 信号的调制与解调 ..................................................................................................... 16 实验 4 调频波（FM）的产生 ...................................................................................................... 18 实验 5 ASK 调制与解调（ASK-Modulation & Demodulation） ................................................ 20 实验 6 2FSK 信号的调制（FSK-Modulation） .......................................................................... 23 实验 7 BPSK 调制与解调（BPSK-Modulation & Demodulation） ............................................ 25 3 TIMS 通信通信原理原理实验教学简介实验教学简介 一、一、TIMS 产品介绍产品介绍 1、TIMS 介绍 TIMS （Telecommunications Instructional Modeling System） 通信教学实验系统， 是针对通信与信号处理课程所做的实验教学系统。

TIMS 提供一个开放地教学系统，可以验证任何模拟、数字调制（解调）和 编码技术在 TIMS 的环境里，可以同时做传统通信原理和数字信号处理技术的 实验 2、认识 TIMS 当今通信原理课程与教材，都是以方块图做标准的表示方法来讲述调制和解 调原理每一方块图都代表着一个基本电子电路功能，如振荡器、滤波器、加法 器、乘法器等 在 TIMS 系统里这些方块图，都是以一插入式和固定式模块执行整个通信 系统就是用由方块图所对应的插入式模块以及数学方程式来完成，TIMS 的验证 模式几乎都能符合课本的理论 TIMS 的每一模块都可用于任何实验避免学生使用“对照”途径来建立实 验（例如：预制变量） ，TIMS 模块上的控制按钮是没有刻度记号的，学生必须 依据实际地测量变量，来确认理论的计算值 3、TIMS 系统 TIMS 系统是由不同地插入式和固定式模块来组成固定式模块一般使用率 最高而内建在系统里；插入式模块是依据所要执行的实验来选择，并插入到系统 机架里使用 TIMS 的模块共分成四种类型：  固定式模块：一般使用率最高的模块，像是主振荡器、放大器、LPF 等  基本插入式模块：13 种基础单元。

 高阶模块：Texas InstrumentsTM TMS320 基础模块 每一模块的面板功能都是，面板左边为输入，右边为输出所有输入和输出 都以颜色来表示信号形态：黄色代表模拟信号，红色代表数字信号设备上所有 的插座皆采用高品质的 4mm 插座，确保通信品质及使用寿命 4 二、二、TIMS－－3891F 基本固定模块介绍基本固定模块介绍 1、主振荡器 （1） 产生 100KHz 载波振荡器 Carrier Oscillator） 、正 交正弦波输出和数字输出 （2） 8.3KHz 取样时钟脉冲（sampling clock） （3） 2KHz 正弦信号 2、音频方法启和 3KHz 低通滤波器（Headphone Amplifier） （1） 音频放大器 （2） 2KHz 五阶椭圆形低通滤波器（5th order elliptic LPF） 3、缓冲放大器（Buffer Amplifier） 2 组可变的缓冲放大器（Variable Gain Buffer） 4、可变 DC（Variable DC） 可调范围2VDC 输出 5、示波器选择器（scope selector） 切换选择欲显示的信号 6、干线输出（Trunks Output） 用于具有干线驱动器（Trunks Driver）的 TIMS 系统网络化 5 三、三、模块详细介绍模块详细介绍 1、加法器（Adder） 功能： 将两组模拟输入信号 A(t)和 B(t)相加。

输入： 模拟信号 A，B 输出： GA＋gB 操作操作： G 和 g 为可调增益旋钮（增大或减小） ， 2、音频振荡器（Audio Oscillator） 功能： 产生一低失真，具有 500Hz 到 10KHz 范围内频率可调的正弦波信 号 输入： 无 输出： 输出为两组均值为零的正交正弦波模拟基带信号 （sin t和cos t） ， 及一组 TTL 准位信号 操作说明： 可通过调节旋钮 f，来改变输出信号的频率 输出是一个均值为零的模拟基带信号； 3、双模拟开关（Dual Analog Switch） 功能： 由准位数字信号控制，产生单极模拟信号 输入： 两组模拟信号 IN1， IN2； 两组准位数字控制信号 Control1， Control2 输出： 两组信号在内部相加并显示在模块输出端 操作说明： 数字准位信号 control1/2 相当于开关，控制模拟信号的输出，输出 是 IN1/2 6 4、乘法器（Multipliter） 功能： 两组模拟信号相乘 输入： 两组模拟输入信号 X(t)和 Y(t) 输出： KXY 为两信号相乘的结果再乘以约 0.5 的系数 操作说明： 此乘法器不可调，为防止后级输出过载，在模块内部两信号相乘后 再乘以约 0.5 的系数。

5、移相器（Phase Shifter） 功能： 产生输入和输出之间相位改变的信号 输入： 输入一定频率的数字信号或模拟信号 输出： 与输入信号有一定相移的信号 操作说明： 有 Course（粗调）和 Fine（细调）和可调的反相旋钮； 操作的频率范围可由 PCB 上的开关设定 6、正交分相器（Quadrature Phase splitter） 功能： 产生两组相位相差 90o的模拟信号 输入： 两组模拟信号 7 输出： 两组相位相差 90o的正交模拟信号 操作说明： 两组信号的频率应在 200Hz 到 10KHz 之间；输入两组相同的模拟 信号，产生两组相位相差 90o的输出信号 7、序列产生器（Sequence generator） 功能： 产生两组独立的伪随机序列 X 和 Y，有模拟与 TTL 准位两种信号 模式 输入： 时钟脉冲 输出： 输出两组独立的伪随机序列 X，Y 操作说明： 可以用 Reset 键选择伪随机序列长度， 同步信号输出（SYNC output）与序列信号的开始是一致的 8、可调低通滤波器（Tunable LPF） 功能： 产生低频信号两种频率范围： WIDE （2KHz to 10KHz） 和 NORMAL （900Hz to 5KHz） ，由面板开关控制。

输入： 模拟或数字信号 输出： 产生低频信号 操作说明： 低通滤波器的截止频率可通过面板旋钮调整， 增益（GAIN）也可由面板旋钮调整 8 9、共享模块（Utilities） 功能： 含有四种独立的功能 （1）信号比较器和信号限幅器（clipper）/限幅器（limiter） ； （2）精密半波整流器 （3）简易二极管和 RC 低通滤波器（LPF） ； （4）单极 RC 低通滤波器 10、电压控制振荡器（VCO） 功能： 有两种操作模式： VCO 和 FSK 产生器 输入： TTL 和模拟输出信号 输出： VCO 输出信号 操作说明： 基带和载波频率范围可由 PCB 上的设定开关选取 9 11、定标模块（decision-maker module） 功能： 1. 进入到任何眼图相交处，做硬判决（ ‘hard’ decision） 2. 连续可变的决定点，可调整位宽的交叉 3. 最多可同步转换两组噪声线路码（数字）信号，转成清晰线路码（数 字） 信号， 同时并输出一组同相的 （in-phase） 位时钟脉冲 （bit clock） 可调整定标以一亮点显示在眼图上。

供所有的 TIMS 线编码实验做图 标 12、缓冲放大器（Buffer Amplifiers） 功能： 对输入信号产生一定的增益 输入： 模拟信号 输出： 操作说明： 通过调节 K1/2 改变增益 10 四、软件操作介绍四、软件操作介绍 操作界面如图所示： ① 显示信号时域波形 ② 显示信号频域波形 ③ 标识波形横坐标轴的单位，例：2ms/格 ④ 标识波形横坐标轴的放大倍数 ⑤ 标识 ch1 信道的波形，auto 表示若有输出自动根据信号幅度显示，图中用蓝色表示 ⑥ 标识 ch2 信道的波形，auto 表示若有输出自动根据信号幅度显示，图中用蓝色表示 ⑦ 表示 ch1 信号的幅度 ⑧ 表示 ch2 信号的幅度 ⑨ 可以选择动态/静态观察波形，也可用“空格”键 ⑩ 当前波形状态 11 实验实验 1 抑制载波双边带的调制与解调（抑制载波双边带的调制与解调（DSBSC）） 一、 实验类别：验证型实验＋研究型实验 二、 实验目的：了解 TIMS 实验的软硬件环境和基本的软件调试方式 三、 实验学时：1 四、实验组人数：2 五、实验设备环境： 硬件环境：  TIMS 教学实验  PC 微机 软件开发环境：  LoriotPro V2.00  Windows XP 操作系统 六、知识点  掌握抑制载波双边带（SC－DSB）调制的基。