通信原理实验课件

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1、通信原理实验第一部分 锁相环实验 实验一 模拟锁相环模块 实验二 数字锁相环模块返回实验一 模拟锁相环模块 一、实验原理和电路说明 定义：锁相的意义是相位同步的自动 控制，能够完成两个电信号相位同步 的自动控制闭环系统叫做锁相环，简 称PLL。 应用：它广泛应用于广播通信、频率 合成、自动控制及时钟同步等技术领 域 模拟锁相环组成框图锁相环由三部分组成：相位比 较器、低通滤波器相位锁定的过程 施加于相位比较器另一个输入端的外部输 入信号Ui与来自压控振荡器的输出信号Uo相 比较，比较结果产生的误差输出电压U正比 于Ui和Uo两个信号的相位差，经过低通滤波 器滤除高频分量后，得到一个平均值电压U

2、d 。这个平均值电压Ud朝着减小VCO输出频率 和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出 频率和输入信号频率获得一致。这时两个信 号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步 ）称作相位锁定。 实验目的 1. 熟悉模拟锁相环的基本工作原理 2.掌握模拟字锁相环的基本参数及设计 实验内容 1.VCO自由振荡频率测量 2.锁定状态测量 3.锁定频率测量和分频比 计算 4.环路锁定过程观测 5.锁定检测信号观测 6.同步带测量 7.捕捉带测量 8.VCO压控灵敏度测量返回VCO自由振荡频率测量 实验步骤： 1. 将J007接地,用函数信号发生器测量TPP04点的VCO输出振荡频率f0 .记录每次闪动的频率

3、读数(其读数不太稳定). 2. 求VCO在频率512KHZ时的短期频率稳定度f/ f0 .返回锁定状态测量 实验步骤： 1.用函数信号发生器从测试信号输入端口J007送入一个256 KHz的TTL方波信号。测量TPP03、TPP05的相位关系。环路锁定该两信号将不存在相差。 2.将KP01设置在1_2位置，重复上述测量步骤。返回锁定频率测量和分频比计算 实验步骤： 将函数信号发生器设置在记数状态（频率计）参见右图模拟锁相环模块的框图测量各频率。记录测量结果计算分频比。 返回环路锁定过程观测 实验步骤： 用函数信号发生器从J007送入一256KHz 的TTL方波信号。观测TPP03、TPP05的

4、相位关系 ，并用TPP03同步；反复断开和接入测试信号，让锁相环进行重新锁定状态。此时，观察它们的变化过程（锁相过程）。 返回锁定检测信号观测 实验步骤： 将KP01设置在2_3位置，用函数信号 发生器产生一个256KHz的TTL信号送入J007，观 测锁定检测点TPP07的波形。调整函数信号发生器 输出频率使环路失锁和锁定，记录TPP07点的波形变化。返回同步带测量 实验步骤 1.用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入 J007。测量J007、TPP04的相位关系，用J007同步；正 常时环路锁定，该两信号应为同步。 2. 缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至J007、 TPP

5、04两点波形失步，记录下失步前的频率。 3.调整函数信号发生器频率为256KHz，使环路锁定。缓 慢降低函数信号发生器输出频率，直至J007TPP04两点 波形失步，记录下失步前的频率。 4. 计算同步带。返回捕捉带测量 实验步骤 1. 用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入J007 测量J007、TPP04的相位关系，用J007同步；正常时环路 锁定，该两信号应为同步。 2. 增加函数信号发生器输出频率，使J007、TPP04两点波 形失步；然后缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至 J007、TPP04两点波形同步。记录下同步一刻的频率。 3.降低函数信号发生器输出频率，使J0

6、07、TPP04两点波 形失步；然后缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至 J007、TPP04两点波形同步。记录下同步一刻的频率 4.计算捕捉带。 返回VCO压控灵敏度测量 实验步骤 用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入 J007，将示波器放在DC输入位置，设置500mv/DIV用示 波器检测VCO输入的压控电压（TPP06）。缓慢增加函数信 号发生器输出频率到276KHz，记录此时TPP05的电压值V1 ；缓慢降低函数信号发生器输出频率到236KHz，记录此时 TPP05的电压值V2。计算压控灵敏度40KHz/（V1-V2）。返回VCO自由振荡频率测量 测量TPP04点的VC

7、O输出振荡频率为 549.4KHZ到549.6KHZ f/ f0 0.2/549.5=3.6 10-4返回锁定状态测量存在一定的相差不存在相差返回锁定频率测量和分频比计算 这一部分的具体点频率测量请学生自己完成，并可将测得的各点频率与学生用书上的图2.1.1参考来对比.返回环路锁定过程观测注释:上左图是断开测试信号,存在相差未锁定;上右图是接入信号 锁定后,总是上升沿对齐返回锁定检测信号观测锁定状态TPP07失锁状态TPP07注释:上左图是锁定状态时,VCO的压控输出电压为最小;当失锁时,失锁 频率偏离中心频率越大,VCO的输出电压越大,TPP07的幅度也就越大.返回同步带测量注释:上左图是锁

8、定状态,右图则是当频 率加到278.7KHZ时失锁图,左下图则 是减少到149.7KHZ时失锁图,同步带 =278.7-149.7=129KHZ返回捕捉带测量注释:上左图是由低频往上增加正要锁定时的状态,此时频率为191KHZ, 右图则是由高频率向下减时正要锁定的状态,此时频率为276KHZ,所以捕 捉带=276-191=85KHZ返回VCO压控灵敏度测量 根据测量可得出V1=0.56v,V2=0.08v. 则压控灵敏度=40KHZ/(0.56-0.08) =83.33KHZ/V返回实验二 数字锁相环模块 一、实验原理和电路说明 数字锁相环的结构主要由四大部分 组成：参考时钟、多模分频器（一般

9、 为三种模式：超前分频、正常分频、 滞后分频）、相位比较（双路相位比 较）、高倍时钟振荡器（一般为参考 时钟的整数倍，此倍数大于20）等。 数字锁相环均在FPGA内部实现。数字锁相环的结构数字锁相环的基本锁相过程与 数字锁相环的基本特征 实验目的 1.了解数字锁相环的 基本概念 2.熟悉数字锁相环与 模拟锁相环的指标 3.掌握全数字锁相环 的设计 实验内容1.数字锁相环锁定状态测 量 2.数字锁相环的相位抖动 特性测量 3.数字锁相环锁定频率测 量和分频比计算 4.数字锁相环锁定过程观 测 5.数字锁相环同步带测量 6.数字锁相环捕捉带测量 7.调整信号脉冲观测返回数字锁相环锁定状态测量 实验

10、步骤: 测量TPMZ03、TPMZ02的相位关系，用TPMZ03同步；在理论上，环路锁定时该两信号应为上升沿对齐.返回数字锁相环的相位抖动特性测量 实验步骤: 以TPMZ03为同步信号，测量TPMZ02，调整示波器时基，使示波器刚好容纳TPMZ02的一个半周期，观察其上升沿。可以观察到其上升较粗（抖动），其宽度与TPMZ02周期的比值的一半即为数字锁相环的时钟抖动。返回数字锁相环锁定频率测量和分 频比计算 实验步骤 : 将函数信号发生器设置 在记数状态（ 频率计）。参 见数字锁相环 的结构如图的 结构，测量各 点频率。记录 测量结果，计算分频比。 返回数字锁相环锁定过程观测 实验步骤:1. 观

11、测TPMZ03、TPMZ02的相位关系，用TPMZ03同步； 复位通信原理综合实验系统，则FPGA进行初始化，数字锁相 环进行重锁状态。此时，观察它们的变化过程（锁相过程）。 2. 测量TPMZ05波形，复位通信原理综合实验系统，观察调整的变化过程。返回数字锁相环同步带测量 实验步骤:1.用函数信号发生器产生一个64KHz的TTL信号送入J007。测量TPMZ03、 TPMZ02的相位关系，用TPMZ03同步；正常时环路锁定，该两信号应为上升沿对齐2.缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至TPMZ03、TPMZ02两点波形失步 ，记录下失步前的频率。 3.调整函数信号发生器频率，使环路锁定。缓慢

12、降低函数信号发生器输出频率 ，直至TPMZ03、TPMZ02两点波形失步，记录下失步前的频率。 4.计算同步带。 返回数字锁相环捕捉带测量 实验步骤:1.用函数信号发生器产生一个64KHz的TTL信号送入J007。测量 TPMZ03、TPMZ02的相位关系，用TPMZ03同步；在理论上，环路锁定 时该两信号应为上升沿对齐。 2.增加函数信号发生器输出频率，使TPMZ03、TPMZ02两点波形失步； 然后缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至TPMZ03、TPMZ02两点波 形同步。记录下同步一刻的频率。 3.降低函数信号发生器输出频率，使TPMZ03、TPMZ02两点波形失步； 然后缓慢增加函数

13、信号发生器输出频率，直至TPMZ03、TPMZ02两点波 形同步。记录下同步一刻的频率。 4.计算捕捉带。 返回调整信号脉冲观测 实验步骤: 1. 用函数信号发生器产生一个64KHz的TTL信号送入 J007。观测数字锁相环调整信号TPMZ05处波形。 2. 增加或降低函数信号发生器输出频率，观测TPMZ05处波形的变化规律。 返回数字锁相环锁定状态测量TPMZ03与TPMZ02上升沿返回用示波器观测时,存在相位抖动返回数字锁相环锁定频率测量和分 频比计算 这一部分的具体点频率测量请学生自己 完成，并可将测得的各点频率与学生用书上的图 2.2.1参考来对比.返回数字锁相环锁定过程观测锁定后，T

14、PMZ03与TPMZ02锁定后，TPMZ05波形返回数字锁相环同步带测量注释:上左图为降低频率至62KHZ时刚失步图形,右图为增加频率至 66KHZ时刚失步的图形,同步带宽为:66-62=4KHZ返回数字锁相环捕捉带测量注释:上左图为低频率提高至62KHZ时刚要同步图形,右图为高频率调至 66KHZ时刚要同步的图形,捕捉带宽为:66-62=4KHZ,数字锁相环的同步 带和捕捉带是一样的.返回调整信号脉冲观测注释:上左图是64KHZ时TPMZ05的 波形,上右图是提高信号发生器发频 率后TPMZ05的图形,左下图则是降 低频率后TPMZ05的图形.返回数字复接技术 实验一 帧成形及其传输实验 实

15、验二 帧同步提取系统实验返回实验三 帧成形及其传输实验 实验原理和电路说明 1、时分复用 ：就是把时间分成一些均匀的时间间 隙，简称时隙TS。将各路信号的传输时间分配在 不同的时隙内(即在原样值序列之间可插入其他 路样值序列)以达到互相分开、互不干扰的目的 。下图为TDM模型，各路信号经低通滤波器，将 频带限制在3400 Hz以内，它们依次由电子开关S 控制进行抽样。S开关不断作匀速运转，每旋转 一周的周期等于一个抽样周期T，这样就达到了 对每一路信号每隔T时间抽样一次的目的。 当开关S从第1路旋转接通第1路时，第 1路经量化编码后的信号就送到接收端 第1路。接收端接收到信码后进行解码 ，又还原为PAM信号，再经低通平滑 恢复为原来的话音信号。合路的作用 是将n路信号合成一个串行的码流，依 次传送的是第1路的信号，第2路的信 号，第n路的信号。分路的作用是 将n路信号分开送至各自的解码器进行 解码输出应注意的是，这些开关在发送端、接收端的动作 要很好地协调配合，各种时间关系一定要准确， 这些时间关系叫定时。另外，开关旋转的速度