通信原理硬件實驗6位同步信號的提取

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1、武漢大學(xué)教學(xué)實驗報告屯子信息學(xué)院通信工程專業(yè)時間2015/12/29實驗名稱位同步信號的提取指導(dǎo)教師吳靜姓名莫幫杰年級2013級學(xué)號2013301200227一、實驗的1.學(xué)握數(shù)字鎖相環(huán)工作原理；2.掌握用鎖相法提取位M步信號的原理；3.掌握巴兌碼識別原理；4.掌握同歩侃護(hù)原理。二、實驗內(nèi)容1.觀察數(shù)字環(huán)的失鎖狀態(tài)、鎖定狀態(tài)。2.用數(shù)字鎖相環(huán)環(huán)提取位同歩信號。3.觀察幀同步碼無錯誤吋幀同步器的維持態(tài)。4.通過波形來加深理解幀同步原理。三、基本原理位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利川鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信

2、號的相位，若兩者不-?致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生誤差信號區(qū)調(diào)整位M步信號的扣位，直至獲取準(zhǔn)確的位M步信號為止。把采用鎖相環(huán)來提取位M步信號的方法稱為鎖相法。在數(shù)字通信中。常用數(shù)字鎖相法提取位同步信兮。（1）數(shù)字鎖相如圖所示，數(shù)字鎖相系統(tǒng)由高穩(wěn)定度振蕩器（晶振），分頻器相位比較器和控制器組成。其中控制器包括扣除門、附加門和或門。高穩(wěn)定度品振產(chǎn)生的倍號經(jīng)整形電路變成周期性脈沖，然后經(jīng)控制器再送入分頻器，輸!li位M步脈沖序列。若接收碼元的速率為f（波特），則要求位同步脈沖的頻率也為fHzo這里晶振的頻率設(shè)計在nfllz,它經(jīng)扣除門或門

3、并n次分頻AL就可得到頻率為fHz的位同少信兮。如果接收端晶振經(jīng)n次分頻AL不能準(zhǔn)確的和收到的碼元同頻同相，這時就要根據(jù)比較器輸出的誤差信兮，通過控制器對分頻器進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的原理是當(dāng)分頻器輸出的位同步脈沖超前于接收碼元的相位吋，相位比較器就送出一?超前脈沖，加到扣除門（常幵）的禁止端，扣除一個a路脈沖，這樣分頻器輸出脈沖的相位就推后1/n個周期；若分頻器輸岀的位M步脈沖相位滯后于接收碼元的相位，相位比較器就送岀一滯后脈沖，加于附加門，使b路輸出的一個脈沖通過“或門”，插入在原a路脈沖之間，使分頻器的的輸入添加了一個脈沖。于是，分頻器

4、的輸出相位就提前1/n周期。就這樣反復(fù)調(diào)整實現(xiàn)丫ffl位M步。位同步脈沖輸出晶振超前脈沖數(shù)字鎖相原理圖（2）位M步電路接收碼元的相位町以從菽帶信兮的過零點提取，而對數(shù)字信兮的微分可獲得過零點的信息。由于數(shù)字信號的過零方向有正有負(fù)（即由0變到1和由1變到?），微分再整流就可以獲得接收碼元所有過零倌息。接收到碼元的相位以后，再將它加于相位比較器迸行比較，因為相位信息是通過微分、整流而獲得的，所以稱這種辦法為微分整流數(shù)字鎖相法法?？驁D工作原理：先不看虛線框內(nèi)部分，設(shè)輸入信兮為不歸零碼，如波形a所示，我們將毎個碼元的寬度分為兩個區(qū)，前半?yún)^(qū)稱為

5、“滯后區(qū)”，即若位同步脈沖波形b落入次區(qū)，表示位同步脈沖滯后于接收碼元的相位；同樣，后半?yún)^(qū)稱為“超前區(qū)”。接收碼元經(jīng)微分整流，并經(jīng)單穩(wěn)4電路后，輸出如波形e所示的脈沖。當(dāng)位同步脈沖波形b（它是由ri次分頻器d端的輸岀.取其上升沿而形成的脈沖）位于超前區(qū)時，波形e和分頻器d端的輸!li波形使勾門A冇輸出，該輸出冉經(jīng)過單穩(wěn)1就產(chǎn)生一超前脈沖（波形f）。若位同步脈沖波形b'（閣中虛線所示）落于滯后區(qū)，分頻器（:端的輸出波形（c端和d端互為反相關(guān)系）如波形c?所示，則與門B宥輸出，再經(jīng)過單穩(wěn)2產(chǎn)生一滯后脈沖（波形g）。這樣，無論位同步脈沖超前

6、或滯后，都會分別送出超前或滯后脈沖對分頻器的脈沖迸行扣除成附加，從而達(dá)到相位凋整的目的虛線框中的單穩(wěn)3的作用：由波形閣看到，位M步脈沖是由分頻器d端的輸H!波形（波形d）的:il?:沿沿而形成，所以相位調(diào)整的的結(jié)果應(yīng)該使波形d的.1K沿對齊窄脈沖e（即d的沿在窄脈沖之內(nèi)）。若d端的輸出波形最廠；調(diào)整到如波形圖d'所示的位置.則A、B兩個門都有輸岀：先是通過勾門B輸岀一個滯后脈沖，后是通過勾門A輸!1!一個超前脈沖。這樣調(diào)整的結(jié)果使位冋步倌號的相位穩(wěn)定在這一位置。這足我們需要的。然而，如果d的輸出波形調(diào)整到f'所示位置，這時，A、B兩個

7、門都有輸岀，只是這時先通過A門輸出一個超前脈沖，然后通過B門輸出一個滯后脈沖。如果不采取措施，位同步信兮的相位也町以穩(wěn)定到這一位置，而輸出位同步脈沖（波形b）相位就會與接收碼元的相位差180度?？朔@種不正砌的鎖定的辦法，足利用在這種情況卜‘A門先有輸出這一特點，當(dāng)A門先宥輸出吋，這個輸出一方j(luò)ftf產(chǎn)生超前脈沖對鎖相環(huán)進(jìn)行調(diào)整，方則，這個輸fli經(jīng)單穩(wěn)3產(chǎn)生一個脈沖將B門封W,不再產(chǎn)生滯后脈沖。這樣通過A門不斷輸岀超前脈沖，就可以調(diào)整分頻器輸岀相位.直至波形d的正沿對齊窄脈沖（波形e）為止。常開門（扣除門）nf輸出常iwiL（醐門）

8、+滯fiK超前Kb(b1)位同步電路吋序釋義圖四、實驗步驟1、將信源模塊的電源打開，使之正常工作：將數(shù)字調(diào)制模塊電源打開，信號接入開關(guān)接通，使其正常工作：打開載波同步模塊電源，使其正常工作；打開數(shù)字解調(diào)模塊，使之正常工作