通信原理实验大全(完整版)(DOC38页)goof.doc

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.通信实验验指导书书 电气信信息工程程学院目 录实验一 AM调制与与解调实实验1实验二FFM调制与与解调实实验5实验三 ASSK调制与与解调实实验 8实验四 FSSK调制与与解调实实验11实验五时时分复用用数字基基带传输输 14实验六 光纤纤传输实实验 19实验七 模拟锁锁相环与与载波同同步 27实验八 数字字锁相环环与位同同步 32实验一 AM调制与与解调实实验一、实验验目的理解AMM调制方方法与解解调方法法。二、实验验原理本实验中中AM调制方方法：原原始调

2、制制信号为为1.55V直流1KHHZ正弦交交流信号号，载波波为20KKHZ正弦交交流信号号，两者者通过相相乘器实实现调制制过程。本实验中中AM解调方方法：非非相干解解调（包包络检波波法）。三、实验验所需部部件调制板、解解调板、示示波器、计计算机（数数据采集集设备）。四、实验验步骤1. 熟悉实验验所需部部件。2. 按下图接接线。3. 用示波器器（或计计算机）分分别测出出上图所所示的几几个点的的波形，并并绘制于于下面各各图中。4. 结合上述述实验结结果深入入理解AAM调制方方法与解解调方法法。实验一参参考结果果实验二 FM调制与与解调实实验一、实验验目的理解FMM调制方方法与解解调方法法。二、实验

3、验原理本实验中中FM调制方方法：原原始调制制信号为为2KHZ正弦交交流信号号，让其其通过V/F（电压/频率转转换，即VCO压控振振荡器）实现调调制过程程。本实验中中FM解调方方法：鉴鉴频法（电电容鉴频频包络络检波低通滤滤波）三、实验验所需部部件调制板、解解调板、示示波器、计计算机（数数据采集集设备）。四、实验验步骤1. 熟悉实验验所需部部件。2. 按下图接接线。3. 用示波器器（或计计算机）分分别测出出上图所所示的几几个点的的波形，并并绘制于于下面各各图中。4. 结合上述述实验结结果深入入理解FFM调制方方法与解解调方法法。实验二参参考结果果实验三 ASKK调制与与解调实实验一、实验验目的理解

4、ASSK调制制方法与与解调方方法。二、实验验原理本实验中中ASK调制制方法：键控法法（原始始数字信号号采用2500HZ方波波信号代替替，载波波为2KHZ正弦交交流信号号，利用用方波信信号切换换开关电电路实现现调制过过程。本实验中中ASK解调调方法：非相干干解调（包包络检波波法）。三、实验验所需部部件调制板、解解调板、示示波器、计计算机（数数据采集集设备）。四、实验验步骤1. 熟悉实验验所需部部件。2. 按下图接接线。3. 用示波器器（或计计算机）分分别测出出上图所所示的几几个点的的波形，并并绘制于于下面各各图中。4. 结合上述述实验结结果深入入理解AASK调制制方法与与解调方方法。实验三参参考

5、结果果实验四 FSKK调制与与解调实实验一、实验验目的理解FSSK调制制方法与与解调方方法。二、实验验原理本实验中中FSKK调制方方法：键键控法（原始数字信号采用250HZ方波信号代替，载波分别为2KHZ和1KHZ正弦交流信号，利用方波信号切换开关电路实现调制过程。本实验中中FSKK解调方方法：PPLL电路+低通滤滤波抽抽样判决决器。三、实验验所需部部件调制板、解解调板、示示波器、计计算机（数数据采集集设备）。四、实验验步骤1. 熟悉实验验所需部部件。2. 按下图接接线。3. 用示波器器（或计计算机）分分别测出出上图所所示的几几个点的的波形，并并绘制于于下面各各图中。4. 结合上述述实验结结果

6、深入入理解FFSK调调制方法法与解调调方法。实验四参参考结果果实验五 时分复复用数字字基带传传输一、实验验目的掌握时分分复用数数字基带带通信系系统的基基本原理理及数字字信号传传输过程程。二、实验验原理本实验用用数字信信源模块块、数字字终端模模块、位位同步模模块及帧帧同步模模块连成成一个理理想信道道时分复复用数字字基带通通信系统统，使系系统正常常工作。用用示波器器观察分分接后的的数据信信号、用用于数据据分接的的帧同步步信号、位位同步信信号。三、实验验所需部部件调制板、解解调板、示示波器、计计算机（数数据采集集设备）。四、实验验步骤1、熟悉悉实验所所需部件件。2、按下下图接线线。3、用示示波器（或

7、或计算机机）分别别测出上上图所示示的几个个点的波波形，并并绘制于于下面各各图中。4、 结合上述述实验结结果深入入理解PPCM调调制方法法与解调调方法。实验五 参考结结果实验六光光纤传输输实验一、实验验目的 掌掌握抽样样定理，了了解时分分复用原原理，了了解光纤纤的基本本原理及及传输过过程。二、实验验原理本实验用用PCM调制及及解调板板、光通通信发射射及接收收板、光光纤通信信模块组组成音乐乐光纤传传输通信信系统，使使系统正正常工作作。用示示波器观观察各测测试信号号。三、实验验所需部部件调制板、解解调板、发射板、接收板、光纤通信模块、示波器、计算机（数据采集设备）。四、实验验步骤1、熟悉悉实验所所需

8、部件件。2、按下下图接线线。3、 用示波器器（或计计算机）分分别测出出上图所所示的几几个点的的波形，并并绘制于于下面各各图中。4、 结合上述述实验结结果深入入理解光光纤传输输方法。实验六参参考结果果实验七 模拟锁锁相环与与载波同同步一、实验验目的掌握模拟拟锁相环环的工作作原理，以以及环路路的锁定定状态、失失锁状态态、同步步带、捕捕捉带等等基本概概念。掌掌握用平平方环法法从2DPPSK信号中中提取相相干载波波的原理理及模拟拟锁相环环的设计计方法。了了解相干干载波相相位模糊糊现象产产生的原原因。二、实验验原理通信系统统中常用用平方环环或同相相正交环环（科斯斯塔斯环环）从2DPPSK信号中中提取相相

9、干载波波。本实实验系统统的载波波同步提提取模块块用平方方环，原原理方框框图如图图7-11所示。模模块内部部使用+5V、+122V、-122V电压，所所需的2DPPSK输入信信号已在在实验电电路板上上与数字字调制单单元2DPPSK输出信信号连在在一起。图7-11 载波同同步方框框图 本模块块上有以以下测试试点及输输入输出出点： MU平方器器输出测测试点，VP-PP1V VCOOVCO输出信信号测试试点，VP-PP0.2V Ud鉴相器器输出信信号测试试点 CARR-OUUT相干载载波信号号输出点点/测试点点 图7-1中各单单元与电电路板上上主要元元器件的的对应关关系如下下： 平方器器U25：模拟拟

10、乘法器器MC114966 鉴相器器U23：模拟拟乘法器器MC114966；U24：运放UA7741 环路滤滤波器电阻R25、R68；电容C111 压控振振荡器CRYY2：晶体体；N3、N4：三极极管3DGG6 放大整整形N5、N6：3DGG6；U266:A：74HHC0442U27：D触发器74774 移相器器U28：单稳稳态触发发器74774 滤波器器电感L2；电容C300 下面介介绍模拟拟锁相环环原理及及平方环环载波同同步原理理。锁相环由由鉴相器器（PD）、环环路滤波波器（LF）及压压控振荡荡器（VCO）组成成，如图图7-2所示示。图7-22 锁相环环方框图图 模拟锁锁相环中中，PD是一个

11、个模拟乘乘法器，LF是一个个有源或或无源低低通滤波波器。锁锁相环路路是一个个相位负负反馈系系统，PD检测ui(t)与uo(t)之间的的相位误误差并进进行运算算形成误误差电压压ud(t)，LF用来滤滤除乘法法器输出出的高频频分量（包包括和频频及其他他的高频频噪声）形形成控制制电压uc(t)，在uc(t)的作用用下、uuo(t)的相相位向uui(t)的相相位靠近近。设uui(t)=Uisinnit+i(t)，uo(t)=Uocossit+o(t)，则ud(t)=Udsine(t)，e(t)=i(t)-o(t)，故故模拟锁锁相环的的PD是一个个正弦PD。设uc(t)=ud(t)FF(P)，F(PP)

12、为LF的传输输算子，VCO的压控控灵敏度度为K o，则则环路的的数学模模型如图图7-33所示。图7-33 模拟环环数学模模型 当时，令Kd=Ud为PD的线性性化鉴相相灵敏度度、单位位为V/rrad，则环环路线性性化数学学模型如如图7-4所示示。图7-44 环路线线性化数数学模型型 由上述述数学模模型进行行数学分分析，可可得到以以下重要要结论： 当uii(t)是固固定频率率正弦信信号(i(t)为常常数)时，在在环路的的作用下下，VCO输出信信号频率率可以由由固有振振荡频率率o（即环环路无输输入信号号、环路路对VCO无控制制作用时时VCO的振荡荡频率），变变化到输输入信号号频率i，此时o(t)也是

13、是一个常常数，uud(t)、uc(t)都为为直流。我我们称此此为环路路的锁定定状态。定定义o=i-o为环路路固有频频差，p表示环环路的捕捕捉带，H表示环环路的同同步带，模模拟锁相相环中pH。当|o|P时，环环路可以以进入锁锁定状态态。当|o|P时，环环路不能能进入锁锁定状态态，环路路锁定后后若o发生变变化使|o|H，环路路不能保保持锁定定状态。这这两种情情况下，环环路都将将处于失失锁状态态。失锁锁状态下下ud(t)是一一个上下下不对称称的差拍拍电压，当io，ud(t)是上宽下窄的差拍电压；反之ud(t)是一个下宽上窄的差拍电压。 环路对对i(t)呈低低通特性性，即环环路可以以将i(t)中的的低

14、频成成分传递递到输出出端，i(t)中的的高频成成分被环环路滤除除。或者者说，o(t)中只只含有i(t)的低低频成分分，i(t)中的的高频成成分变成成了相位位误差e(t)。所所以当ui(t)是调调角信号号时，环环路对ui(t)等效效为一个个带通滤滤波器，离i较远的频率成分将被环路滤掉。 环路自自然谐振振频率n及阻尼尼系数(具体公公式在下下文中给给出)是两个个重要参参数。n越小，环环路的低低通特性性截止频频率越小小、等效效带通滤滤波器的的带宽越越窄；越大，环环路稳定定性越好好。 当环路路输入端端有噪声声时，i(t)将发发生抖动动，n越小，环环路滤除除噪声的的能力越越强。实实验一中中的电荷荷泵锁相相

15、环40446的性能能与模拟拟环相似似，所以以它可以以将一个个周期不不恒定的的信号变变为一个个等周期期信号。对2DPPSK信号进进行平方方处理后后得，此信号中中只含有有直流和和2c频率成成分，理理论上对对此信号号再进行行隔直流流和二分分频处理理就可得得到相干干载波。锁锁相环似似乎是多多余的，当当然并非非如此。实实际工程程中考虑虑到下述述问题必必须用锁锁相环： 平方电电路不理理想，其其输出信信号幅度度随数字字基带信信号变化化，不是是一个标标准的二二倍频正正弦信号号。即平平方电路路输出信信号频谱谱中还有有其它频频率成分分，必须须滤除。 接收机机收到的的2DPPSK信号中中含有噪噪声（本本实验系系统为

16、理理想信道道，无噪噪声），因因而平方方电路输输出信号号中也含含有噪声声，必须须用一个个窄带滤滤波器滤滤除噪声声。 锁相环环对输入入电压信信号和噪噪声相当当于一个个带通滤滤波器，我我们可以以选择适适当的环环路参数数使带通通滤波器器带宽足足够小。 对于本本模拟环环，n、环路路等效噪噪声带宽宽BL及等效效带通滤滤波器的的品质因因数的计计算公式式如下： 式中fo=4.43331006（HZ），等等于载频频的两倍倍。 设计环环路时通通过测量量得到Kd、Ko，一般般选值为0.51，根据据任务要要求选定定n后即可可求得环环路滤波波器的元元件值。当固有频频差为0时，模模拟环输输出信号号的相位位超前输输入相位位

17、90，必必须对除除2电路输输出信号号进行移移相才能能得到相相干载波波。移相相电路由由两个单单稳态触触发器U288:A和U288:B构成。U288:A被设置置为上升升沿触发发，U288:B为下降降沿触发发，故改改变U288:A输出信信号的宽宽度即可可改变U288:B输出信信号的相相位，从从而改变变相干载载波的相相位。此此移相电电路的移移相范围围小于90。在在锁定状状态下微微调C34也会会改变输输出信号号与输入入信号的的相位关关系（为为什么，请请思考）。可对相干干载波的的相位模模糊作如如下解释释。在数数学上对对coss2ct进行除2运算的的结果是是cosct或-coosct。实际际电路也也决定了了

18、相干载载波可能能有两个个相反的的相位，因因二分频频器的初初始状态态可以为为“0”也可以以是“1”。三、实验验所需部部件数字信源源单元、数数字调制制单元和和载波同同步单元元。四、实验验步骤 环路锁锁定时ud为直流流、环路路输入信信号频率率等于反反馈信号号频率（此此锁相环环中即等等于VCO信号频频率）。环环路失锁锁时ud为差拍拍电压，环环路输入入信号频频率与反反馈信号号频率不不相等。本本环路输输入信号号频率等等于2DPPSK载频的的两倍，即即等于调调制单元元CAR信号频频率的两两倍。环环路锁定定时VCO信号频频率等于于CARR-OUUT信号频频率的两两倍。所所以环路路锁定时时调制单单元的CAR和载

19、波波同步单单元的CARR-OUUT频率完完全相等等。根据上述述特点可可判断环环路的工工作状态态，具体体实验步步骤如下下：（1）观观察锁定定状态与与失锁状状态打开电源源后用示示波器观观察ud，若ud为直流流，则调调节载波波同步模模块上的的可变电电容C34，ud随C34减小小而减小小，随C34增大大而增大大（为什什么？请请思考），这这说明环环路处于于锁定状状态。用用示波器器同时观观察调制制单元的的CAR和载波波同步单单元的CARR-OUUT，可以以看到两两个信号号频率相相等。若若有频率率计则可可分别测测量CAR和CARR-OUUT频率。在在锁定状状态下，向向某一方方向变化化C34，可可使ud由直流

20、流变为交交流，CAR和CARR-OUUT频率不不再相等等，环路路由锁定定状态变变为失锁锁。接通电源源后ud也可能能是差拍拍信号，表表示环路路已处于于失锁状状态。失失锁时ud的最大大值和最最小值就就是锁定定状态下下ud的变化化范围（对对应于环环路的同同步范围围）。环环路处于于失锁状状态时，CAR和CARR-OUUT频率不不相等。调调节C34使ud的差拍拍频率降降低，当当频率降降低到某某一程度度时ud会突然然变成直直流，环环路由失失锁状态态变为锁锁定状态态。（2）测测量同步步带与捕捕捉带环路处于于锁定状状态后，慢慢慢增大大C34，使ud增大到到锁定状状态下的的最大值值ud1（此此值不大大于+122

21、V）；继继续增大大C34，ud变为交交流（上上宽下窄窄的周期期信号），环环路失锁锁。再反反向调节节减小C34，ud的频率率逐渐变变低，不不对称程程度越来来越大，直直至变为为直流。记记环路刚刚刚由失失锁状态态进入锁锁定状态态时鉴相相器输出出电压为为ud2；继继续减小小C34，使ud减小到到锁定状状态下的的最小值值ud3；再再继续减减小C34，ud变为交交流（下下宽上窄窄的周期期信号），环环路再次次失锁。然然后反向向增大C34，记记环路刚刚刚由失失锁状态态进入锁锁定状态态时鉴相相器输出出电压为为ud4。令V11=ud11- uud3，V2=ud22- uud4，它它们分别别为同步步范围内内及捕捉捉

22、范围内内环路控控制电压压的变化化范围，可可以发现现V1V2。设VCO的灵敏敏度为K0(HZ/V)，则则环路同同步带fH及捕捉捉带fP分别为为：fH =KK0V1/2 ，fP =KK0V2/2 。应说明的的是，由由于VCO是晶体体压控振振荡器，它它的频率率变化范范围比较较小，调调节C34时环环路可能能只能从从一个方方向由锁锁定状态态变化到到失锁状状态，此此时可用用fH =KK0(ud1-6）或fH =KK0(6-uud3）、fP =KK0(ud2-6）或fP =KK0(6-uud4）来来计算同同步带和和捕捉带带，式中中6为ud变化范范围的中中值（单单位：V）。作上述观观察时应应注意： ud差差拍

23、频率率低但幅幅度大，而CAR和CAR-OUT的频率高但幅度很小，用示波器观察这些信号时应注意幅度旋钮和频率旋钮的调整。 失锁时时，CAR和CARR-OUUT频率不不相等，但但当频差差较大时时，在鉴鉴相器输输出端电电容的作作用下，ud幅度较较小。此此时向某某一方向向改变C34，可可使ud幅度逐逐步变大大、频率率逐步减减小、最最后变为为直流，环环路进入入锁定状状态。 环路锁锁定时，ud不是一一个纯净净的直流流信号，在在直流电电平上叠叠加有一一个很小小的交流流信号。这这种现象象是由于于环路输输入信号号不是一一个纯净净的正弦弦信号所所造成的的。 4. 观察环环路的捕捕捉过程程 先使环环路处于于失锁定定

24、状态，慢慢慢调节节C34，使使环路刚刚刚进入入锁定状状态后，关关闭电源源开关，然然后再打打开电源源，用示示波器观观察ud，可以以发现ud由差拍拍信号变变为直流流的变化化瞬态过过程。ud的这种种变化表表示了环环路的捕捕捉过程程。 5. 观察相相干载波波相位模模糊现象象使环路锁锁定，用用示波器器同时观观察调制制单元的的CAR和载波波同步单单元的CARR-OUUT信号，调调节电位位器P1或微调调电容C34使两两者成为为反相或或同相。反反复断开开、接通通电源可可以发现现这两个个信号有有时同相相、有时时反相。五、实验验报告要要求1. 总结锁相相环锁定定状态及及失锁状状态的特特点。2. 设K0=18HHZ

25、/VV ，根据据实验结结果计算算环路同同步带fH及捕捉捉带fP 。3. 由公式及及计算环环路参数数n和，式中 Kd=6 V/rrad，Ko=2188 raad/ss.v，R25=221004 W，R68=551003 W，C11=22.210-6 FF 。（fn=n/2应远小小于码速速率，应大于0.5)。4. 总结用平平方环提提取相干干载波的的原理及及相位模模糊现象象产生的的原因。5. 设VCOO固有振振荡频率率f0 不变变，环路路输入信信号频率率可以改改变，试试拟订测测量环路路同步带带及捕捉捉带的步步骤。实验八 数字锁锁相环与与位同步步一、实验验目的掌握数字字锁相环环工作原原理以及及触发式式

26、数字锁锁相环的的快速捕捕获原理理。掌握握用数字字环提取取位同步步信号的的原理及及对信息息代码的的要求。掌掌握位同同步器的的同步建建立时间间、同步步保持时时间、位位同步信信号同步步抖动等等概念。二、实验验原理可用窄带带带通滤滤波器，锁锁相环来来提取位位同步信信号。实实验一中中用模数数混合锁锁相环（电电荷泵锁锁相环）提提取位同同步信号号，它要要求输入入信号是是一个准准周期数数字信号号。实验验三中的的模拟环环也可以以提取位位同步信信号，它它要求输输入准周周期正弦弦信号。本本实验使使用数字字锁相环环提取位位同步信信号，它它不要求求输入信信号一定定是周期期信号或或准周期期信号，其其工作频频率低于于模数环

27、环和模拟拟环。用于提取取位同步步信号的的数字环环有超前前滞后型型数字环环和触发发器型数数字环，此此实验系系统中的的位同步步提取模模块用的的是触发发器型数数字环，它它具有捕捕捉时间间短、抗抗噪能力力强等特特点。位位同步模模块原理理框图如如图8-1所示。其其内部仅仅使用+5V电压。图8-11 位同步步器方框框图位同步模模块有以以下测试试点及输输入输出出点： S-IIN基带信信号输入入点/测试点点（2个） BS-OUTT位同步步信号输输出点/测试点点（3个） 图8-1中各单单元与电电路板上上元器件件的对应应关系如如下： 晶振CRYY3：晶体体；U39：74004 控制器器U48：或门74332；U4

28、1：计数数器741190 鉴相器器U40：D触发器74774 量化器器U45：可编编程计数数器82554 数字环环路滤波波器由软件件完成 数控振振荡U46、U45：82554 脉冲展展宽器U47：单稳稳态触发发器741123 位同步步器由控控制器、数数字锁相相环及脉脉冲展宽宽器组成成，数字字锁相环环包括数数字鉴相相器、量量化器、数数字环路路滤波器器、数控控振荡器器等单元元。 下面介介绍位同同步器的的工作原原理。 数字锁锁相环是是一个单单片机系系统，主主要器件件是单片片机899C51及可编编程计数数器82554。环路路中使用用了两片片82554，共六六个计数数器，分分别表示示为82254AA0、

29、82554A11、82554A22、82554B00、82554B11、82554B22。它们们分别工工作在M0、M1、M2三种工工作模式式。M0为计数数中断方方式，M1为单稳稳方式，M2为分频频方式。除除地址线线、数据据线外，每每个82554芯片还还有时钟钟输入端端C、门控控信号输输入端G和输出出端O。数字鉴相相器电原原理图及及波形图图如图88-2（a）、图图8-22（b）所示示。输出出信号宽宽度正比比于信号号ui及uo上升沿沿之间的的相位差差，最大大值为ui的码元元宽度。称称此鉴相相器为触触发器型型鉴相器器，称包包含有触触发器型型鉴相器器的数字字环路为为触发器器型数字字锁相环环。图8-22

30、数字鉴鉴相器量化器把把相位误误差变为为多进制制数字信信号，它它由工作作于M0方式、计计数常数数为N0的82554B22完成（N0为量化化级数，此此处N0=52）。ud作为82554B22的门控控信号，ud为高电电平时82554B22进行减减计数，ud为低电电平时禁禁止计数数，计数数结束后后从82554B22读得的的数字为为Nd= N0-Nd（8-1）式中Nd为ud脉冲宽宽度的量量化值（下下面用量量化值表表示脉冲冲宽度和和时间间间隔），N0Nd，读数结束后再给8254B2写入计数常数N0。读数时刻由8254A2控制，它工作在M1模式，计数常数为N0，ui作为门控信号。一个ui脉冲使8254A2产

31、生一个宽度为N0的负脉冲，倒相后变为正脉冲送到89C51的端，而89C51的外中断1被设置为负跳变中断申请方式。由于8254A2产生的脉冲宽度不小于ud脉冲宽度且它们的前沿处于同一时刻，所以可以确保中断申请后对8254B2读数时它已停止计数。 数字环环路滤波波器由软软件完成成。可采采用许多多种软件件算法，一一种简单单有效的的方法是是对一组组N0作平均均处理。设设无噪声声时环路路锁定后后ui与uo的相位位差为N0/2，则在在噪声的的作用下下，锁定定时的相相位误差差可能大大于N0/2也可能能小于N0/2。这两两种情况况出现的的概率相相同，所所以平均均处理可可以减小小噪声的的影响，m个Nd值的平平均

32、值为为（8-2）数字滤波波器的输输出为Nc = No / 2 + Nd(8-3）数控振荡荡器由四四个82554计数器器及一些些门电路路构成，其其原理框框图如图图8-33所示，图图中已注注明了各各个计数数器的工工作方式式和计数数常数。 以下分分析环路路的锁定定状态及及捕捉过过程，此此时不考考虑噪声声的影响响。图8-33数控振振荡器 环路开开始工作作时，软软件使82554B00和82554B11输出高高电平，从从而使882544A1处于计计数工作作状态、82554B11处于停停止计数数状态，G6处于开开启状态态，82254AA1输出一一个周期期为N0的周期期信号。若若环路处处于锁定定状态，则Nd=

33、N0/2，由式（8-1）及式（8-2）得Nd=N0/2。此时89c51的P1.4口不输出触发脉冲，8254A0输出端仍保持初始化时的高电平，从而使8254B0的门控端G保持低电平、输出端O保持高电平。这样可保持8254A1、8254B1的工作状态不变、环路仍处于锁定状态。若环路失锁，则NdN0/2，NdN0/2，P1.4口输出一个正脉冲u2，在u2作用下，8254A0输出一个宽度为N0的负脉冲，倒相后变为正脉冲u3送给与门G2。G2的另一个输入信号u1来自8254A1。在G1输出的宽度为N 0的正脉冲持续时间内，8254A1一定有（也只有）一个负脉冲信号输入，此负脉冲经G4倒相后与G1输出的正

34、脉冲相与后给8254B0的G端送一个触发信号u4。在u4的作用下，8254B0输出一个宽度为N0-2的负脉冲。在这段时间内，8254A1停止计数工作，8254B1进行减计数且在此时间内的最后一个时钟周期输出一个负脉冲。8254B0输出的负脉冲的后沿重新启动8254A1，使它重新作N0分频。设m=1，上述过程的有关波形如图8-4所示，图中uO为环路锁定状态下数控振荡器的输出信号。由图8-4可见，不管失锁时相位误差多少（不会大于N0），只要对数控振荡器作一次调整，就可使环路进入锁定状态，从而实现快速捕捉。 程序流流程如图图8-55所示，输输入信号号ui使IE1置“1”，且使82554B22计数，对

35、对IE1进行位位操作时时又使之之置“0”。由于于量化误误差，故故当Nd为N02，N0/21或N0/21时，环环路皆处处于锁定定状态，不不对数控控振荡器器进行调调整。程程序中令令m=116，进行16次鉴相相后做一一次平均均运算，若若发现环环路失锁锁，则对对数控振振荡器进进行一次次调整。 控制器器的作用用是保证证每次对对82554B22进行读读操作之之前鉴相相器只输输出一个个正脉冲冲，它由由或门74332（U5:B）及16分频器741190（U13）组成成。图8-44 捕获过过程波形形 当数字字环输入入信号的的码速率率与数控控振荡器器的固有有频率完完全相同同时，环环路锁定定后输入入信号与与反馈信信

36、号（即即位同步步信号）的的相位关关系是固固定的且且符合抽抽样判决决器的要要求（当当然开环环时它们们的相位位误差也也是固定定的，但但不符合合抽样判判决器的的要求）。输输入信号号码速率率决定于于发送端端的时钟钟频率，数数控振荡荡器固有有频率决决定于位位同步器器的时钟钟频率和和数控振振荡器固固有分频频比。由由于时钟钟信号频频率稳定定度是有有限的，故故这两个个时钟信信号的频频率不可可能完全全相同，因因此锁相相环输入入信号码码速率与与数控振振荡器固固有频率率不可能能完全相相等（即即环路固固有频差差不为0）。数数字环位位同步器器是一个个离散同同步器，只只有当输输入信号号的电平平发生跳跳变时才才可能对对输入

37、信信号的相相位和反反馈信号号的相位位进行比比较从而而调整反反馈信号号的相位位，在两两次相位位调整的的时间间间隔内，反反馈信号号的相位位相对于于输入信信号的相相位是变变化的，即即数字环环位同步步器提取取的位同同步信号号的相位位是抖动动的，即即使输入入信号无无噪声也也是如此此。图8-55锁相环环程序流流程 显然，收收发时钟钟频率稳稳定度越越高，数数字环的的固有频频差就越越小，提提取的位位同步信信号的相相位抖动动范围越越小。反反之，对对同步信信号的相相位抖动动要求越越严格，则则收发时时钟的频频率稳定定度也应应越高。 位同步步信号抖抖动范围围还与数数字位同同步器输输入信号号的连“1”或“0”个数有有关

38、，连连“1”或“0”个数越越多，两两次相位位调整之之间的时时间间隔隔越长，位位同步信信号的相相位抖动动越大。 对于NRRZ码来来说，允允许其连连“1”、连“0”的个数数决定于于数字环环的同步步保持时时间tc。tc与收发发时钟频频率稳定定度e、码码速率RB、允许许的同步步误差最最大值的的关系为为：tC =/（2RB）tC的定定义是：位同步步器输入入信号断断开后，收收发位同同步信号号相位误误差不超超过的时时间。用模拟环环位同步步器或模模数环位位同步器器提取的的位同步步信号的的相位抖抖动与固固有频差差无关，但但随信息息码连“1”、连“0”的个数数增多而而增大。三、实验验所需部部件数字信源源单元和和位

39、同步步单元。四、实验验步骤 1、熟悉悉位同步步单元工工作原理理。将数数字信源源单元的的NRZZ-OUUT连接到到位同步步单元的的S-IIN点，接接通实验验箱电源源。调整整信源模模块的K1、K2、K3开关，使使NRZZ-OUUT的连“0”和连“1”个数较较少。 2、观察察数字环环的锁定定状态和和失锁状状态。将示波器器的两个个探头分分别接数数字信源源单元的的NRZZ-OUUT和位同同步单元元的BS-OUTT，调节节位同步步单元上上的可变变电容C2，观察察数字环环的锁定定状态和和失锁状状态。锁锁定时BS-OUTT信号上上升沿位位于NRZZ-OUUT信号的的码元中中间且在在很小范范围内抖抖动；失失锁时

40、，BS-OUTT的相位位抖动很很大，可可能超出出一个码码元宽度度范围，变变得模糊糊混乱。 3、观察察位同步步信号抖抖动范围围与位同同步器输输入信号号连“1”或连“0”个数的的关系。调节可变变电容使使环路锁锁定且BS-OUTT信号相相位抖动动范围最最小（即即固有频频差最小小），增增大NRZZ-OUUT信号的的连“0”或连“1”个数，观观察BS-OUTT信号的的相位抖抖动变化化情况。 4、观察察位同步步器的快快速捕捉捉现象、位位同步信信号相位位抖动大大小及同同步保持持时间与与环路固固有频差差的关系系。 先使BS-OUTT信号的的相位抖抖动最小小，按一一下复位位键，观观察NRZZ-OUUT与BS-O

41、UTT信号的的之间的的相位关关系变化化快慢情情况，再再按一下下复位键键，观察察快速捕捕捉现象象（位同同步信号号BS-OUTT的相位位一步调调整到位位）。再再微调位位同步单单元上的的可变电电容（即即增大固固有频差差）当BS-OUTT相位抖抖动增大大时按一一下复位位键，观观察NRZZ-OUUT信号与BS-OUTT信号的的相位关关变化快快慢情况况并与固固有频差差最小时时进行定定性比较较。五、 实验报告告要求 1、数字字环位同同步器输输入NRZ码连“1”或连“0”个数增增加时，提提取的位位同步信信号相位位抖动增增大，试试解释此此现象。 2、设数数字环固固有频差差为f，允许许同步信信号相位位抖动范范围为

42、码码元宽度度TS的倍，求求同步保保持时间间tC及允许许输入的的NRZ码的连“1”或“0”个数最最大值。 3、数字字环同步步器的同同步抖动动范围随随固有频频差增大大而增大大，试解解释此现现象。4、若将将AMI码或HDBB3码整流后后作为数数字环位位同步器器的输入入信号，能能否提取取出位同同步信号号？为什什么？对对这两种种码的信信息代码码中连“1”个数有有无限制制？对AMI码的信信息代码码中连“0”个数有有无限制制？对HDBB3码的信息息代码中中连“0”个数有有无限制制？为什什么？5、试提提出一种种新的环环路滤波波器算法法，使环环路具有有更好的的抗噪能能力。6、试解解释本实实验使用用的数字字锁相环环快速捕捕捉机理理，并与与超前滞滞后型数数字环进进行比较较。