实验四数字基带通信系统实验模板

试验四数字基带通信系统试验

一、试验目标

1．掌握时分复用数字基带通信系统基础原理及数字信号传输过程。2．掌握位同时信号抖动、帧同时信号错位对数字信号传输影响。3．掌握位同时信号、帧同时信号在数字分接中作用。

二、试验内容

1．用数字信源模块、数字终端模块、位同时模块及帧同时模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统,使系统正常工作。

2．观察位同时信号抖动对数字信号传输影响。

3．观察帧同时信号错位对数字信号传输影响。

4．用示波器观察分接后数据信号、用于数据分接帧同时信号、位同时信号。

三、基础原理

本试验使用数字信源模块、数字终端模块、位同时模块及帧同时模块。

1.数字终端模块工作原理
原理框图图4-1所表示。它输入单极性非归零信号、位同时信号和帧同时信号,把两路数据信号从时分复用信号中分离出来,输出两路串行数据信号和两个8位并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管,左边8个发光二极管显示第一路数据,右边8个发光二极管显示第二路数据,二极管亮状态表示“1”,熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率1/3。

在数字终端模块中,有以下测试点及输入输出点:?FS-IN 帧同时信号输入点
?S-IN 时分复用基带信号输入点?BS-IN 位同时信号输入点
?SD 抽样判后时分复用信号测试点

? BD 延迟后位同时信号测试点

? FD 整形后帧同时信号测试点

?D1 分接后第一路数字信号测试点

? B1 第一路位同时信号测试点

? F1 第一路帧同时信号测试点

?D2 分接后第二路数字信号测试点

? B2 第二路位同时信号测试点

? F2 第二路帧同时信号测试点

图4-2为数字终端电路原理图。图4-1中各单元和图4-2中元器件正确应关系以下:

?延迟1 U30:单稳态触发器74LS123

?延迟2 U32:A:D触发器74LS74

?整形 U31:A:单稳态触发器74LS123;

U32:B:D触发器74LS74

FD-16

÷3

图4-1 数字终端原理方框图

延迟1、延迟2、延迟3、整形及÷3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器输入信号SD、位同时信号及帧同时信号满足正确相位关系,图4-3所表示。

D触发器74LS174把FD延迟7、8、15、16个码元周期,得到FD-7、FD-15、

为串行信号D1,在F2及B2作用下,U71（4014）将第二路并行信号变为串行信号D2。B1和B2频率为位同时信号BS频率1/3,D1信号、D2信号码速率为信源输出信号码速率1/3。 U65、U70输出并行信号送给显示单元。依据数字信源和数字终端对应发光二极管亮熄状态,能够判定数据传输是否正确。

串/并变换及并/串变换电路全部有需要位同时信号和帧同时信号,还要求帧同时信号宽度为一个码元周期且其上升沿应和第一路数据起始时刻对齐,所以送给移位寄存器U67帧同时信号也必需符合上述要求。但帧同时模块提供帧同时信号脉冲宽度大于两个码元宽度, （帧同时且帧同时脉冲上升沿超前于数字信源输出基带信号第一路数据起始时刻约半个码元
脉冲上升沿略迟后于位同时信号上升沿,而位同时信号上升沿在位同时器输入信号码元中间,由帧同时器工作原理可得到上述结论）,故不能直接将帧同时器提取帧同时信号送到移位寄存器U67输入端。

数据1

数据2

帧同步

SD

FD

FD-7

BD

终端模块将帧同时器提取帧同时信号送到单稳U输入端,单稳U设为上升沿触发

状态,其输出脉冲宽度略小于一个码元宽度,然后用位同时信号BD对单稳输出抽样后得到

FD,可经过电位器R35来改变BD相位,从而得到两种不一样FD信号FD1、FD2,图4-3所表示。两种FD宽度均为一个码元间隔,但FD1脉冲在信号SD数据1第一位,而FD2脉冲在信号SD帧同时码最终一位。正确工作状态下,BD上升沿应处于终端模块S-IN信号码元中间,FD应为FD1,所以用FD1能正确分接出两路数据,而FD2比FD1超前一位,用FD2分接出来数据是错误（此数据有何规律,请思索）。

应指出是,当数字终端采取其它电路或分接出来数据有其它要求时,对位同时信号及帧同时信号要求将有所不一样,但不管采取什么电路,全部需要符合某种相位关系帧同时信号和位同时信号才能正确分接出时分复用各路信号。

数据1

数据2

帧同步

SD

FD1 FD2

图4-4 SD和两种FD波形
2.时分复用数字基带通信系统
图4-5为时分复用数字基带通信系统原理方框图。复接器输出时分复用单极性不归零码（NRZ）,码型变换器将NRZ码变为适于信道传输传输码（如HDB3码等）,发滤波器关键用来基带信号频带,收滤器能够滤除一部分噪声,同时和发滤波器、信道一起组成无码间串扰基带传输特征。复接器和分接器全部需要位同时信号和帧同时信号。

图4-5 时分复用数字基带通信系统
本试验中复接路数N=2,信道是理想、即相当于将发滤波器输出信号无失真地传输到收滤波器。为简化试验设备,收、发滤波器也被省略掉。

本试验关键目标是掌握位同时信号及帧同时信号在数字基带传输中作用,故也可省略

码型变换和反变换单元。

四、试验步骤

1．熟悉此次试验使用数字信源、位同时、帧同时、数字终端这四个模块,根据图4-6将这四个模块连在一起,打开电源开关。

数字信源	NRZ-OUT	S-IN	帧同步	S-IN	数字终端	BS-IN
				FS-OUT	FS-IN

BS-IN

S-IN

位同步

BS-OUT

图4-6 数字基带系统连接图

2．用示波器CH1观察数字信源NRZ波形,判定信源单元是否工作正常。

3．用示波器CH2观察位同时模块BS-OUT,调整位同时模块上可变电阻,使位同时信号BS-OUT相对于信源NRZ抖动最小。

4．将数字信源模块K1置于?1110010,用示波器CH2观察帧同时模块FS-OUT波形及和NRZ相位关系,判定帧同时是否工作正常。

5．当位同时单元、帧同时单元已正确地提取出位同时信号和帧同时信号时,经过发光二极管观察两路8bit数据是否已正确地传输到收终端,若不正确,观察终端模块SD信号 （见和FD信号是否符合要求,可调整数字终端单元上电位器R35使FD处于SD数据1第一位图4-4）。

6．用示波器观察分接出来两路8bit周期信号D1(对应位同时B1)和D2（对应B2）。

7．调整电位器R35,使FD为图4-4中FD2,观察分接出来两路信号,总结D1、D2和帧同时信号FD关系。

8．观察位同时抖动对数据传输影响。

调整R35,使BD上升沿应处于信源模块NRZ-OUT码元中间,FD处于SD数据1第一位,用示波器观察数字终端单元D1或D2信号,然后缓慢调整位同时单元上可变电阻（增大位同时抖动范围）,观察D1或D2信号波形改变情况和发光二极管情况（R35在某一范围

改变时,D1或D2无误码,R35改变太大时出现误码）。

五、试验汇报要求

1．本试验系统中,为何位同时信号在一定范围内抖动时并不发生误码？位同时信号这个抖动范围大约为多少？在图4-5所表示实际通信系统中是否也存在此现象？为何。 2．帧同时信号在对复用数据进行分接时起何作用,用试验结果加以说明。

3．分析数字终端模块中串/并变换和并/串变换电路工作原理。