(3)示波器的CH1接VC,调节电位器R39,使VC为LPF的中值电平(当BK中“1”与“0”等概时LPF的中值为0电平)。
(4)观察数字调制模块的BK与2DPSK解调模块的MU、LPF、BK之间的关系,再观察数字信源模块中AK信号与2DPSK解调模块的MU、LPF、BK、AK-OUT信号之间的关系。
(5)断开、接通电源若干次,改变数字调制模块的CAR信号与载波同步模块的CAR-OUT信号的相位关系,重新进行步骤(4)中的观察。
(6)将数字调制模块单刀双掷开关K7置于右方M序列端,此时数字调制器输入的基带信号是m序列。用示波器观察2DPSK解调模块中的LPF信号,即可看到无噪声时的眼图。
4. 2FSK解调实验
将数字调制模块单刀双掷开关K7还原置于左方NRZ端。将数字信源模块的BS-OUT用信号连线换接到2FSK解调模块的BS-IN处,示波器探头CH1接数字信源模块中的AK,CH2分别接2FSK解调模块中的FD、LPF、CM及AK-OUT,观察2FSK过零检测解调器的解调过程(注意:低通滤波器及整形电路2都有倒相作用)。LPF的波形应接近图4.4所示的理论波形。
4.4 实验思考题
1. 设绝对码为1001101,根据实验观察得到的规律,画出当相干载波频率等于码速率的1.5倍,CAR-OUT与CAR同相或反相时,2DPSK相干解调器中MU、LPF、BS、BK、AK等信号的波形示意图,总结2DPSK克服相位模糊现象的机理。
2. 设信息代码为1001101,2FSK的两个载频分别为码速率的四倍和两倍,根据实验观察得到的规律,画出2FSK过零检测解调器输入的2FSK波形及FD、LPF、BS、AK等信号的波形(设低通滤波器及整形电路2都无倒相作用)。
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实验5 数字锁相环与位同步
5.1 实验目的
1. 掌握数字锁相环工作原理。
2. 掌握用数字环提取位同步信号的原理及对其输入的信息代码的要求。
3. 掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号相位抖动等基本概念。
5.3 实验内容及实验步骤
本实验使用数字信源模块和位同步模块。
1、熟悉位同步模块工作原理。将数字信源模块的NRZ-OUT信号用信号连线连接到位同步模块的S-IN点,接通实验箱电源。调整信源模块的K1、K2、K3开关,使NRZ-OUT的连“0”和连“1”个数较少。
2、观察数字环的锁定状态和失锁状态。
将示波器置于外同步触发状态,用数字信源模块的FS信号作为示波器的外同步触发信号。将示波器的两个探头分别接信源模块的NRZ-OUT和位同步模块的BS-OUT,调节位同步模块上的电位器CR2,观察数字环的锁定状态和失锁状态。
锁定时BS-OUT信号上升沿位于NRZ-OUT信号的码元中间且在很小范围内抖动;失锁时,BS-OUT的相位抖动很大,可能超出一个码元宽度范围,变得模糊混乱。
3、观察位同步信号抖动范围与位同步器输入信号连“1”或连“0”个数的关系。
调节电位器CR2使环路锁定且BS-OUT信号相位抖动范围最小,调整K1、K2、K3,使每帧NRZ-OUT信号只有1个“1”码或只有1个“0”码,观察BS-OUT信号的相位抖动变化情况。
4、观察位同步器的快速捕捉现象、位同步信号相位抖动大小及同步保持时间与收发两端的时钟频差的关系。
调整K1、K2、K3,使每帧NRZ-OUT信号中连“1”码或连“0”码个数较少,并调节电位器CR2使BS-OUT信号的相位抖动最小(此时收发两端的时钟频差最小),手动按下复位键使锁相环路不工作,观察NRZ-OUT与BS-OUT信号的之间的相位关系变化情况,再放开复位键使环路工作,观察快速捕捉现象(位同步信号BS-OUT的相位一步调整到位)。
再微调电位器CR2,当BS-OUT相位抖动明显增大时再手动按下复位键(此时收发两端的时钟频差比较大),使环路不工作,观察NRZ-OUT信号与BS-OUT信号的相位关系变化情况并与固有频差最小时进行定性比较。
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5.4 实验思考题
1、数字环位同步器输入NRZ码的连“1”或连“0”个数增加时,提取的位同步信号相位抖动增大,试定性解释此现象。
2、若数字锁相环位同步器输入信号为RZ码,试分析连“1”码和连“0”码的长度与位同步信号相位抖动范围的关系。
3、数字环位同步器的同步抖动范围随发端和收端的时钟稳定度降低而增大,试定性解释此现象。
4、若将AMI码或HDB3码整流后作为数字环位同步器的输入信号,能否提取出位同步信号?为什么?对这两种码的信息代码中连“1”个数有无限制?对AMI码的信息代码中连“0”个数有无限制?对HDB3码的信息代码中连“0”个数有无限制?为什么?
5、试定性解释本实验使用的数字锁相环快速捕捉机理,并与超前滞后型数字环进行比较。
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实验6 帧同步
6.1 实验目的
1. 掌握集中插入式帧同步码识别器工作原理。 2. 掌握同步保护原理。
3. 掌握假同步、漏同步、捕捉态(失步态)、维持态(同步态)等概念。
6.3 实验内容及实验步骤
本实验使用数字信源模块及帧同步模块。
1、熟悉帧同步模块的工作原理,将信源模块的NRZ-OUT、BS-OUT用信号连线分别与帧同步模块的S-IN、BS-IN相连,接通实验箱电源。 2、观察同步器的维持态(同步态)
将数字信源模块的K1(左边的8位微动开关)置于×111 0010状态 (1110010为帧同步码,×是无定义位,可任意置“1”或置“0”)。为了避免信息码中出现和帧同步码相近的码元序列,将K2置为1000 0000状态、K3置为全0状态。
将示波器置于外同步触发状态,用数字信源模块的FS信号作为示波器的外同步触发信号。示波器CH1接信源模块的NRZ-OUT,CH2分别接帧同步模块的GAL、÷24、TH及FS,观察并纪录上述信号波形以及与NRZ-OUT的相位关系(注意:此时TH应为0电平,帧同步模块的P3指示灯熄,P1、P2亮,表示识别门限为6)。
使信源的帧同步码(注意是K1的第2位到第8位)中错一位,重新观察上述信号,此时GAL、÷24、TH、FS应不变。
使信源帧同步码再错一位重作上述观察(此时同步器应转入捕捉态,仅÷24波形不变,请根据原理框图分析思考此过程)。 3、观察同步器的捕捉态(失步态)
在实验步骤2中电路已经由同步态变为捕捉态,示波器CH1接信源模块的NRZ-OUT。用CH2观察÷24信号,将电源断开,然后再接通电源,可看到÷24波形的下降沿已不再对准NRZ-OUT的第一个数据位,再用CH2观察其他信号,可以发现TH为高电平,FS无输出。
将信源K1从上述实验的错两位状态还原为仅错一位状态,观察÷24信号相位是否变化。
再将信源K1还原为七位全正确的帧同步码(×1110010) ,观察÷24信号的相位如何变化,并分析此信号相位变化的原因,从而理解同步器从失步态转为同步态的过程。 4、观察识别器假识别现象及同步保护器的保护作用。
在实验步骤3中同步器转为同步态后,手动信源模块的K2和K3,使信息码中出现
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1110010码元序列(与1110010序列有一位不同也可以),示波器CH1接NRZ-OUT,CH2分别接GAL和FS,观察识别器假识别现象,理解同步保护电路的保护作用。
6.4 实验思考题
1. 根据实验结果,画出同步器处于同步态及失步态时同步器各测试点波形。
2. 本实验中同步器由同步态转为捕捉态时÷24信号相位为什么不变? 3. 同步保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信号的?
4. 根据实验结果,总结本实验的帧同步器由捕捉态转为同步态的过程。
5. 试设计一个后方保护电路,使识别器连续两帧识别到帧同步码后,同步器由失步态转为同步态。
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