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1、专业综合课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: HDB3码电路测试与PSK2电路设计 课程设计目的：1.通过对THEX-1型综合实验平台的使用，较深入了解通信电路的原理；2.掌握通信电路的测试方法和设计实验的方法；3.学习利用EWB仿真设计简单通信系统的方法；4.练习利用Protel绘制PCB电路的方法；5.提高正确地撰写论文的基本能力。课程设计内容和要求：1.电路测试：测试HDB31，HDB32，HDB33，DPLL，PLL实验电路板。要求详细分析实验电路的工作原理（说明每个元器件的作用和功能），写出测试项目，并对测试结果作出详细分析；如果电路板
2、不能测出所需要的结果，要分析原因，找出电路板损坏的部位。2.用EWB做出PSK2的仿真电路，并测试各点的波形；要求详细分析电路原理（说明每个元器件的作用和功能），对测试结果作出详细分析。3.用Protel绘制CLK的PCB电路。4.查阅不少于6篇参考文献。初始条件：1.THEX-1型综合实验平台及实验指导书；2.示波器，万用表。3.EWB，proteus和Protel软件。时间安排：第18周，安排设计任务；第19周，完成实验测试和仿真电路的设计与测试；第20周，完成PCB电路绘制；撰写设计报告，答辩。指导教师签名： 2011年 月 日系主任（或责任教师）签名： 2011年 月 日武汉理工大学专
3、业综合课程设计目 录1.模拟调制通信系统测试11.1 多级伪随机码发生实验 HDB3111.1.1 实验原理11.1.2 实验测试项目31.1.3 实验测试结果31.1.4 实验结果分析41.2 HDB3编码实验 HDB3241.2.1 实验原理41.2.2 实验测试项目71.2.3 实验测试结果71.2.4 实验结果分析91.3 HDB3译码实验 HDB3391.3.1 实验原理91.3.2 实验测试项目101.3.3 实验测试结果111.3.4 实验结果分析111.4 数字锁相环提取同步信号实验 DPLL111.4.1 实验原理111.4.2 实验测试项目151.4.3 实验测试结果161
4、.4.4 实验结果分析171.5 锁相频率合成器实验 PLL171.5.1 实验原理171.6 环路参数设计方法211.7 环路参数设计举例221.7.1 实验测试项目231.7.2 实验测试结果241.7.3 实验结果分析242.PSK2电路仿真252.1 实验原理252.2 仿真波形303.时钟与三级伪码发生（CLK）的PCB图333.1 实验原理333.2 CLK的PCB图354.课设设计小结365.参考文献37HDB3码电路测试与PSK2电路设计1.模拟调制通信系统测试1.1 多级伪随机码发生实验 HDB311.1.1 实验原理（一）电路组成多级伪随机码发生实验是供给HDB3、PSK等
5、实验所需时钟和基带信号。图1-1、1-2是实验电原理图，由以下电路组成：1内时钟信号源；2多级分频电路；33级伪随机码发生电路；44级伪随机码发生电路；55级伪随机码发生电路。 图1-1 实验原理图图1-2 实验原理图2（二）电路工作原理1内时钟信号源内时钟信号源由晶振J1、电阻R2和R3、电容C1、非门U1A，U1B组成，若电路加电后，在U1A的输出端输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz，经过D触发器U2B进行二分频，输出为2.048MHz方波信号。2三级基准信号分频设电路的输入时钟信号为2.048MHz的方波，由可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成的三级分频电路组
6、成，可逐次分频至1K方波。U3、U4、U5的第二引脚为各级时钟输入端，输入时钟为2.048MHz、P128KHz、8KH。33级伪随机码发生器电路伪随机序列，也称作m序列，它的显著特点是：（a）随机特性；（b）预先可确定性；（c）可重复实现。电路由三级D触发器和异或门组成的三级反馈移存器组成。44级伪随机码发生器电路电路由4级D触发器和异或门组成的4级反馈移位寄存器。本电路是利用带有两个反馈抽头的4级反馈移位寄存器。55级伪随机码发生器电路电路由5级D触发器和异或门组成的5级反馈移位寄存器。本电路是利用带有两个反馈抽头（注意，反馈点是Q0与Q2）的5级反馈移位寄存器组成的。1.1.2 实验测试
7、项目用20MHz双踪示波器观察TP1、TP2、TP3三个测试点的波形，TP1、 TP2、 TP3分别输出2048K、32K、2K时钟信号。TP4输入2K时钟，方可测其三级伪随机、四级伪随机、五级伪随机码的波形。1.1.3 实验测试结果测试波形：图1-3三级伪随机码图1-4 四级伪随机码图1-5 五级伪随机码1.1.4 实验结果分析经验证，实验结果与理论结果一致，脉冲信号波形正确输出。亦可验证其（a）随机特性；（b）预先可确定性；（c）可重复实现。1.2 HDB3编码实验 HDB321.2.1 实验原理在数字通信系统中，有时不经过数字基带信号与信道信号之间的变换，只由终端设备进行信息与数字基带信
8、号之间的变换，然后直接传输数字基带信号。数字基带信号的形式有许多种，在基带传输中经常采用AMI码(符号交替反转码)和HDB3码(三阶高密度双极性码)。1传输码型在数字复用设备中，内部电路多为一端接地，输出的信码一般是单极性非归零信码。这种码在电缆上长距离传输时，为了防止引进干扰信号，电缆的两根线都不能接地(即对地是平衡的)，这里就要选用一种适合线路上传输的码型，通常有以下几点考虑：在选用的码型的频谱中应该没有直流分量，低频分量也应尽量少。这是因为终端机输出电路或再生中继站都是经过变压器与电缆相连接的，而变压器是不能通过直流分量和低频分量的。传输型的频谱中高频分量要尽量少。这是因为电缆中信号线之
9、间的串话在高频部分更为严重，当码型频谱中高频分量较大时，限制了信码的传输距离或传输质量。(3)码型应便于再生定时电路从码流中恢复位定时。若信号连“0”较长，则等效于一段时间没有收脉冲，恢复位定时就困难，所以应该使变换后的码型中连“0”较少。(4)设备简单，码型变换容易实现。(5)选用的码型应使误码率较低。双极性基带信号波形的误码率比单极性信号低。根据这些原则，在传输线路上通常采用AMI码和HDB3码。2AMI码用“0”和“1”代表空号和传号。AMI码的编码规则是“0”码不变，“1”码则交替地转换为+1和-1。当码序列是100100011101时，AMI码为：+100-1000+1-1+10-1
10、。通常脉冲宽度为码元宽度的一半，这种码型交替出现正、负极脉冲，所以没直流分量，低频分量也很少，它的频谱如图35-1所示，AMI码的能量集中于f0/2处(f0为码速率)。这种码的反变换也很容易，在再生信码时，只要将信号整流，即可将“-1”翻转为“+1”，恢复成单极性码。这种码未能解决信码中经常出现的长连“0”的问题。图35-2所示为4级伪随机序列的AMI码及其波形。从AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，而且也是二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B/1T码型。图1-6 NRZ-HDB3-AMI编码方式AMI码除
11、有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。3HDB3码及变换规则为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的码。HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连“0”串时，则按AMI规则编码，当出现4个连“0”码时，以码型取代节“000V”或“B00V”代替四连“0”码。选用取代节的原则是：
12、用B脉冲来保证任意两个相连取代节的V脉冲间“1”的个数为奇数。当相邻V脉冲间“1”码数为奇数时，则用“000V”取代，为偶数个时就用“B00V”取代。在V脉冲后面的“1”码和B码都依V脉冲的极性而正负交替改变。为了讨论方便，我们不管“0”码，而把相邻的信码“1”和取代节中的B码用B1B2.Bn表示，Bn后面为V，选取“000V”或“B00V”来满足Bn的n为奇数。当信码中的“1”码依次出现的序列为VB1B2B3. BnVB1时，HDB3码为+ - + -.- - +或为- + - +.+ + -。由此看出，V脉冲是可以辨认的，这是因为Bn和其后出现的V有相同的极性，破坏了相邻码交替变号原则，我
13、们称V脉冲为破坏点，必要时加取代节B00V，保证n永远为奇数，使相邻两个V码的极性作交替变化。由此可见，在HDB3码中，相邻两个V码之间或是其余的“1”码之间都符合交替变号原则，而取代码在整修码流中不符合交替变号原则。经过这样的变换，既消除了直流成分，又避免了长连“0”时位定时不易恢复的情况，同时也提供了取代信息。图35-3给出了HDB3码的频谱，此码符合前述的对频谱的要求。 图1-7 编码部分的原理方框图1.2.2 实验测试项目HDB31 CLKIN（TP4）输入2048K的时钟HDB32 J2（TP6）输入2048K的时钟。测试全零码、全1码、三级伪码、四级伪码、五级伪码输入时的输出波形。
14、1.2.3 实验测试结果全零码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形：图1-8 全零码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形全一码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形：图1-9 全一码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形三级伪码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形：图1-10 三级伪码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形四级伪码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形：图1-11 四级伪码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形五级伪码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形：图1-12 五级伪码输入（TP11）的HDB3编码输出TP12波形1.2.4 实验结果分析由测试结果可以看出，输出波形与理论输出波形相符，脉冲波形正确输出。1.3 HDB3译码实验 HDB331.3.1 实验原理1从HDB3编码原理可知信码的V脉冲总是与前一个非零脉冲同极性。因此，在接收到的脉冲序列中可以很容易辨认破坏点V，于是断定V符号及前面三个符号必是
