實驗箱使用簡介

實驗箱使用簡介
為配合《通信原理》課程的理論教學，我們采購了華中科技大學(原華中理工大學)研制的TX-5通信原理教學實驗系統(tǒng)。
現(xiàn)代通信包括傳輸、復用、交換、網(wǎng)絡等四大技術(shù)?！锻ㄐ旁怼氛n程主要介紹傳輸及復用技術(shù)。本實驗系統(tǒng)涵蓋了數(shù)字頻帶傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容及時分復用技術(shù),其設計思路是如下圖所示的兩路PCM/2DPSK數(shù)字電話系統(tǒng)。

圖中STA、STB分別為發(fā)端的兩路模擬話音信號，BS為時鐘信號，SLA、SLB為抽樣信號，F(xiàn)為幀同步碼，AK為絕對碼，BK為相對碼。在收端CP為位同步信號，F(xiàn)S為幀同步信號，F(xiàn)1、F2為兩個路同步信號，SRA、SRB為兩個PCM譯碼器輸出的模擬話音信號。
圖中發(fā)濾波器用來限制進入信道的信號帶寬，提高信道的頻帶利用率。收濾波器用來濾除帶外噪聲并與發(fā)濾波器、信道相配合滿足無碼間串擾條件。由于系統(tǒng)的頻率特性、碼速率與碼間串擾之間的關(guān)系比較適合于軟件仿真實驗，再考慮到收端有關(guān)信號波形的可觀測性，我們在本實驗系統(tǒng)中省略了發(fā)濾波器、信道及收濾波器，而直接將2PSK調(diào)制器輸出信號連接到載波提取單元和相干解調(diào)單元。
信道編譯碼實驗也比較易于用軟件仿真，所以本系統(tǒng)設計中也不考慮。
對普通語音信號進行編碼而產(chǎn)生的PCM信號是隨機信號，不適于用示波器觀察信號傳輸過程中的變化。所以我們用24比特為一幀的周期信號取代實際的數(shù)字語音信號作為發(fā)端的AK信號，該周期信號由兩路數(shù)據(jù)（每路8比特）和7比特幀同步碼以及一未定義比特復接而成。在收端對兩路數(shù)據(jù)進行分接，形成兩路并行碼和兩路串行碼，發(fā)端的24比特信號可根據(jù)實驗需要任意設置。
由兩路實際的話音信號(或兩路正弦信號)形成的PCM時分復用信號則不再經(jīng)過調(diào)制、解調(diào)而直接送給PCM譯碼器，實驗者可以觀察到PCM話音（或正弦信號）波形、量化噪聲、過載噪聲，從而理解PCM編譯碼原理。
HDB3碼及AMI碼是基帶傳輸中的重要碼型，其編碼規(guī)律、位同步提取原理是課堂教學中的重點和難點，因此也是本實驗系統(tǒng)重點考慮的內(nèi)容。
目前ΔM應用不廣泛且無統(tǒng)一的國際標準，故本實驗系統(tǒng)中沒有考慮。
TX-3B型通信原理教學實驗系統(tǒng)由下面十一個單元構(gòu)成，其印刷電路板布局圖見后。
??? 1. 數(shù)字信源單元
??? 該單元產(chǎn)生碼速率約為170.5KB的單極性不歸零碼（NRZ碼），數(shù)字信號幀長為24bit，其中包括兩路數(shù)字信息，每路8bit，另外8bit中的7bit為集中插入幀同步碼，1bit無定義。本單元還產(chǎn)生了M序列信號。
2. HDB3編譯碼單元
本單元用CD22103芯片完成HDB3或AMI碼的編譯碼，用帶通濾波器及電荷泵鎖相環(huán)提取位同步信號。
信源部分的分頻器、三選一、倒相器、抽樣以及(AMI)HDB3編譯碼專用集成芯片CD22103等電路的功能可以用一片EPLD完成，具體見附錄四。
3. 數(shù)字調(diào)制單元
該單元將NRZ碼對頻率約為2.216MHZ的正弦載波進行調(diào)制，產(chǎn)生2DPSK及2ASK信號。將NRZ碼對2.216MHZ及1.608MHZ的正弦信號進行調(diào)制產(chǎn)生2FSK信號。
4. 載波同步單元
該單元采用平方環(huán)從2DPSK信號中提取相干載波。
5. 2DPSK解調(diào)單元
該單元采用相干解調(diào)方法解調(diào)2DPSK信號。
6. 2FSK解調(diào)單元
該單元采用過零檢測方法解調(diào)2FSK信號。
7. 位同步單元
該單元用全數(shù)字鎖相環(huán)從信源的NRZ信號中或從2DPSK解調(diào)單元（或2FSK解調(diào)單元）的比較器輸出信號中提取位同步信號。
8. 幀同步單元
該單元從信源的NRZ信號或從2DPSK解調(diào)單元（或2FSK解調(diào)單元）解調(diào)輸出的NRZ信號中提取幀同步信號。
9. 數(shù)字終端單元
該單元輸入NRZ信號、位同步信號、幀同步信號，在位同步及幀同步信號控制下，將兩路數(shù)字信息從時分復用NRZ信號分接出來，并用發(fā)光二極管顯示。
10. PCM編譯碼單元
本單元采用TP3057芯片對兩路模擬音頻信號進行PCM編碼和譯碼。時分復用PCM信號碼速率為2.048MB，幀結(jié)構(gòu)類似于PCM基群信號，但只傳輸兩路數(shù)字音頻信號，其中一路信號放在第2個時隙，另一路可放在第1、2、5、7任何一個時隙內(nèi)，第0個時隙中有7位幀同步碼，其余29個時隙為全0碼。
11. 兩人通話單元
該單元包含音頻放大和衰減電路，與PCM編譯碼單元連接可進行兩人時分復用通話實驗。話音抽樣頻率可選擇為8K/4K/2K Hz。
用上述前8個單元可構(gòu)成一個理想信道2DPSK或者2FSK通信系統(tǒng)，用1、6、7、8單元可構(gòu)成一個理想信道數(shù)字基帶通信系統(tǒng)。
利用TX-5型實驗設備，可開設數(shù)字基帶信號、數(shù)字調(diào)制、模擬鎖相環(huán)與載波同步、數(shù)字解調(diào)與眼圖、數(shù)字鎖相環(huán)與位同步、幀同步、時分復用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)、時分復用2DPSK/ 2FSK通信系統(tǒng)、PCM編譯碼、時分復用通話與抽樣定理等十一個實驗。通過這些實驗，同學們可以獲得數(shù)字通信時分復用技術(shù)及傳輸技術(shù)的感性認識、鞏固課堂上所學的理論知識。
在學習《通信原理》這門課之前，同學們已基本具備了模擬電路及數(shù)字電路的分析、設計及調(diào)試能力，通信實驗的主要目的是幫助大家理解通信系統(tǒng)的整體概念及基本理論。因此在實驗指導書中，不必詳細地分析各個單元電路的工作過程，只說明了它們的作用。
TX-5型實驗設備所需三輸出直流穩(wěn)壓電源（+5V、3A，+12V、0.5A，?12V、0.5A）已內(nèi)置，實驗時只需將交流220V通過電源線接到實驗箱左側(cè)的插座內(nèi)。電源開關(guān)在實驗板左下角，開關(guān)中帶指示燈。
實驗其他必備20MHZ雙蹤示波器，萬用表等。在某些實驗步驟中，需用頻率計、低失真度低頻信號源、失真儀、頻譜儀等,但無這些儀器時絕大部分實驗內(nèi)容仍可完成。
本實驗設備還有待進一步完善，實驗指導書中也難免有不當之處，期望同學們及有關(guān)老師提出寶貴意見。