SB-101CN通信原理實驗系統(tǒng)方案
通信原理實驗箱,通信系統(tǒng)原理實驗室主要設(shè)備采用設(shè)計型開放式設(shè)計理念,跟以往驗證型實驗設(shè)備有本質(zhì)區(qū)別。整個系統(tǒng)采用基于方框圖的模塊化設(shè)計,以數(shù)學(xué)函數(shù)方框圖形式來確定硬件基本模塊,靈活組合模塊以實現(xiàn)任何調(diào)制或編碼技術(shù)。
根據(jù)原理框圖,利用基本功能模塊的組合進(jìn)行功能設(shè)計,可以完成各個實驗中所需的信號的產(chǎn)生和信號處理等來很好地詮釋相應(yīng)的實驗原理。顛覆了現(xiàn)在市場上通用驗證型實驗箱的設(shè)計思路,真正的設(shè)計型實驗系統(tǒng)。通過實驗真正對原理的學(xué)習(xí)起到促進(jìn)作用。
意義一:按照"一個方框圖=一個模塊"的設(shè)計,可把復(fù)雜的系統(tǒng)方框圖通過模塊組合來實現(xiàn),加深對通信系統(tǒng)原理的學(xué)習(xí)。
意義二:基本模塊與新技術(shù)的不同組合,可保持與新技術(shù)的同步發(fā)展更新。部分模塊留有接口,用戶可自行擴(kuò)展實驗?砷_展對現(xiàn)代通信技術(shù)知識點的學(xué)習(xí)。
設(shè)備性質(zhì):設(shè)計型
一、通信原理實驗箱簡介
通信原理實驗箱,通信系統(tǒng)原理實驗室設(shè)備,整個系統(tǒng)采用基于方框圖的模塊化設(shè)計,以數(shù)學(xué)函數(shù)方框圖形式來確定硬件基本模塊,靈活組合模塊以實現(xiàn)任何調(diào)制或編碼技術(shù),并可與虛擬儀器Labview結(jié)合,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和頻譜分析。
通信原理實驗系統(tǒng)參考國外同類產(chǎn)品的實驗方法和結(jié)構(gòu)形式,以高校中廣泛使用的《通信原理》(樊昌信)教材為理論依據(jù)。根據(jù)通信原理教學(xué)實驗中的原理框圖,利用基本功能模塊的組合進(jìn)行功能設(shè)計,可以完成各個實驗中所需的信號的產(chǎn)生和信號處理等來很好地詮釋相應(yīng)的實驗原理。基礎(chǔ)型依托示波器可進(jìn)行時域的分析
顛覆了現(xiàn)在市場上通用驗證型實驗箱的設(shè)計思路,真正的設(shè)計型實驗系統(tǒng)。
通過實驗真正對原理的學(xué)習(xí)起到促進(jìn)作用。
二、技術(shù)特點
1)按照"一個方框圖=一個模塊"的設(shè)計,可把復(fù)雜的系統(tǒng)方框圖通過模塊組合來實現(xiàn)。
2)擴(kuò)展性與開放性:基本模塊與新技術(shù)的不同組合,可保持與新技術(shù)的同步發(fā)展更新。部分模塊留有接口,用戶可自行擴(kuò)展實驗。
3)安全性:完全獨立的信號系統(tǒng)和電源系統(tǒng),避免學(xué)生實驗中誤操作。電源帶自保護(hù)系統(tǒng),可帶點插拔。
4)真正意義上的設(shè)計型實驗系統(tǒng)
三、技術(shù)指標(biāo)
序號 |
貨物名稱 |
數(shù)量 |
單位 |
技術(shù)參數(shù)及要求 |
1 |
硬件主機 |
|
臺 |
作為實驗系統(tǒng)的核心設(shè)備,供不同實驗?zāi)K插入使用,提供用于傳統(tǒng)示波器測量的接口,并集成信號源、主時鐘、電源、放大器、濾波器等模塊。 技術(shù)指標(biāo)要求如下: 1) 輸出模塊供電電源:±12V,5V 2) 模塊卡槽數(shù):17 3) ★集成信號源: 同頻:512K,128K,32K,8K,2K。載波輸出,4V峰峰值 DDS函數(shù)信號輸出,幅度、頻率可調(diào)。4V峰峰值 PN偽隨機碼,速率可調(diào)。 PCM專用時隙,兩路,0-31可設(shè)置。 同步時鐘:512K、128K、32K、8K、2K、可選 時鐘信號 4) ★集成的數(shù)字示波器接口: 適用于數(shù)字示波器,兩路可選測量通道 測量接口兼容傳統(tǒng)示波器 5)語音輸入、功率放大、喇叭語音終端設(shè)備 6)USB上位機通信接口 7)藍(lán)牙、手機通信接口(可選) |
2 |
基礎(chǔ)實驗?zāi)K |
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套 |
★包含緩沖放大器/可變直流電源、加法器、雙模擬開關(guān)、乘法器、正交分相器/移相器、公共模塊、AMI/HDB3線路碼、壓控振蕩器 (2路)、可調(diào)低通濾波、判決器/比較器 (2路)、CVSD編譯碼、 PCM編譯碼、比特時鐘重建器共15個基本模塊。 可以完成以下實驗內(nèi)容: AM/DSB/SSB調(diào)制與解調(diào),包絡(luò)檢波,相干檢波,FM調(diào)制,FM同步解調(diào),采樣定理,時分復(fù)用,ASK,QASK調(diào)制與解調(diào),FSK調(diào)制與解調(diào),PSK,BPSK,DPSK,QPSK,調(diào)制與解調(diào),CVSD編譯碼、PCM編譯碼、時鐘提取、載波提取、鎖相環(huán)、HDB3編解碼等實驗 ★模塊供電電源來自主機背板,輸入位于左側(cè),輸出位于右側(cè)。接線端區(qū)分?jǐn)?shù)字與模擬信號。輸入輸出錯接,系統(tǒng)自動保護(hù)以防損壞。模塊可以熱插拔。 ★模塊詳細(xì)參數(shù)見附件一《基礎(chǔ)實驗?zāi)K詳細(xì)參數(shù)》 |
3 |
附件 |
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套 |
每套包含連接導(dǎo)線若干、使用說明書、電源線等 |
附件一《基礎(chǔ)實驗?zāi)K詳細(xì)參數(shù)》
1.緩沖放大器/可變直流電源
緩沖放大器
帶寬:從直流至大約1MHz。
增益:0~10。
可變直流電源
電源范圍:±2.5V直流。
短時穩(wěn)定度:小于2mv/h。
分辨率:大約20mV。
輸出電流:小于5mA2.模塊使用介紹
2.加法器
增益范圍:0<<2,0<<2.
帶寬: 1MHz.
輸出直流偏移量:開路輸入時小于10mV。
最大輸出值,線性,極性翻轉(zhuǎn),相位偏移。
3.雙模擬開關(guān)
模擬輸入帶寬:> 300kHz.
最大控制時鐘速率:> 100kHz。
控制輸入電平: TTL。
最大模擬輸入電平:+4V。
4.乘法器
帶寬:約1MHz
特性:kX(t)Y(t)。
k:約為1/2。
5.正交分相器/移相器
正交分相器:
頻率范圍:200Hz~10kHz。
相位響應(yīng):輸出端相移相差90度。
移向器:
帶寬:<1MHz。
頻率范圍:HI 100kHz; LO 2kHz。
粗調(diào):約180°相移
細(xì)調(diào):約20°相移
6.公共模塊
比較器
工作范圍:> 500kHz。
TTL輸出上升時間:100ns。
整流器
帶寬:DC至500kHz
(3)RC低通
LPF,-3dB,2.8kHz
7. AMI/HDB3線路碼
AMI/HDB3編曲譯碼。
8.壓控振蕩器 2路
頻率范圍:1.5kHz<LO<17kHz,正弦和TTL;外部輸入電壓Vin的頻率<300Hz;70kHz<HI<130kHz,正弦和TTL。
輸入電壓:-3V<Vin<3V.
增益G.:1<G<2
中心頻率電壓范圍:-3V<Vfc<3V;Vfc是內(nèi)部加到G.Vin的直流電壓
9.可調(diào)低通濾波
本模塊根據(jù)濾波范圍和輸入信號的不同,有V1,V3和V4兩種指標(biāo)。
V1,V3的指標(biāo)
濾波范圍:900Hz<NORMAL<5kHz;2.0kHz<WIDE<12kHz;
每一范圍都是連續(xù)可變的。
濾波器階數(shù):7階橢圓函數(shù)濾波器
阻帶衰減:> 50dB。
通帶紋波:< 0.5dB。
時鐘:CLK/880=,NORMAL;
CLK/360=,WIDE;
(2)V4的基本指標(biāo)
濾波范圍:200Hz<NORMAL<5kHz; 200kHz<WIDE<12kHz;
每一范圍都是連續(xù)可變的。
濾波器階數(shù):5階橢圓函數(shù)濾波器
阻帶衰減:> 50dB。
通帶紋波:< 0.5dB。
最大輸入電壓:-5V~+5V(使用TTL電平輸入信號)
時鐘:CLK/100=,NORMAL和WIDE
10.判決器/比較器 2路
數(shù)字波形輸入:IN1,IN2。
數(shù)字波形輸出:OUT1,OUT2。
輸入/輸出電平依賴于波形模式選擇:TTL+5v,0;單極性+2v,0;雙極性±2v。
波形選擇模式
比特時鐘輸入:TTL電平,標(biāo)稱值2kHz.
比特時鐘輸出:與輸出波形同步,時鐘下降沿產(chǎn)生新的輸出比特。
判決點跨度:大于90% 2kHz比特時鐘碼元寬度。
判決點控制選擇:
比特時鐘:典型值為2kHz。可用主信號模塊中的2.083kHz正弦波發(fā)生器,經(jīng)過 模塊的 比較器將其轉(zhuǎn)換為TTL信號;或者用8.33kHz的TTL信號經(jīng)線路編碼模塊的4分頻電路,將其轉(zhuǎn)換為2.083kHz的時鐘信號。
11.CVSD編譯碼
增量調(diào)制編譯碼。
12. PCM編譯碼
輸入Vin +/-2Vpk, 直流耦合;時鐘輸入<10kHz, TTL電平;輸出信號為TTL電平的偏移二進(jìn)制數(shù)據(jù)流;輸出格式為8比特數(shù)據(jù),最低有效位為幀同步比特位;數(shù)據(jù)化格式:7位線性碼,4位線性碼,4位壓縮碼;幀同步:FS幀同步信號與幀的最低有效位同步。輸入PCM數(shù)據(jù):TTL電平偏移二進(jìn)制格式的數(shù)據(jù)流;輸入格式:8位,最低有效位為幀同步位;數(shù)字化格式:7位線性碼,4位線性碼。
13.比特時鐘重建器
N分頻
輸入/輸出:TTL電平,數(shù)字信號。
時鐘輸入:小于1MHz.
除數(shù):-1,2,4,8,開關(guān)選擇
電平跳變檢測器
輸入輸出 :TTL電平,數(shù)字信號
輸出脈沖寬度:固定脈沖寬度(大約250us)
可調(diào)脈沖寬度(可調(diào)范圍大約是10~500us)。
環(huán)路濾波器
輸入輸出:標(biāo)準(zhǔn)電平的模擬信號
類型:典型的無源的第一類二階環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)
特性:要求實驗者來確定
緩沖器:有源的,
雙帶通濾波器
輸入輸出:標(biāo)準(zhǔn)實驗平臺電平的模擬信號
數(shù)量:2個
類型:3dB通帶波紋的四階契比夫濾波器
Q值:大約為22,固定。
調(diào)諧時鐘與濾波器中心頻率的比率:50。
內(nèi)部時鐘頻率:104kHz,晶振,給定的2.083kHz的濾波器的中心頻率
外部時鐘頻率范圍:50~250kHz,TTL電平。
17.PCM編碼模塊
輸入Vin +/-2Vpk, 直流耦合;時鐘輸入<10kHz, TTL電平;輸出信號為TTL電平的偏移二進(jìn)制數(shù)據(jù)流;輸出格式為8比特數(shù)據(jù),最低有效位為幀同步比特位;數(shù)據(jù)化格式:7位線性碼,4位線性碼,4位壓縮碼;幀同步:FS幀同步信號與幀的最低有效位同步,每幀最低有效位值按“0-1-0-1”變化。
輸入PCM數(shù)據(jù):TTL電平偏移二進(jìn)制格式的數(shù)據(jù)流;輸入格式:8位,最低有效位為幀同步位;數(shù)字化格式:7位線性碼,4位線性碼,4位壓縮碼;壓縮格式:TIMS 4位A4-Law和TIMS 4位 u4-Law(PCB可選);時鐘輸入<10kHz, TTL電平,上升沿與PCM數(shù)據(jù)同步。
四、實驗內(nèi)容
(1)線性模擬調(diào)制系統(tǒng)
實驗一、線性幅度調(diào)制(AM)
實驗二、雙邊帶調(diào)制(DSB)
實驗三、單邊帶調(diào)制(SSB)
實驗四、AM調(diào)制非相干解調(diào)
實驗五、相干解調(diào)
(2)非線性模擬調(diào)制系統(tǒng)
實驗六、頻率調(diào)制實驗(FM)
實驗七、頻率解調(diào)實驗
實驗八、載波同步實驗
實驗九、頻分復(fù)用實驗
(3)模擬信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)
實驗一、抽樣定理實驗
實驗二、PCM編、譯碼實驗
實驗三、增量調(diào)制編、譯碼實驗
實驗四、時分復(fù)用實驗
(4)數(shù)字信號的基帶傳輸系統(tǒng)
實驗一、常見數(shù)字基帶信號測試實驗
實驗二、數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串?dāng)_實驗
實驗三、眼圖實驗
實驗四、時域均衡實驗
實驗五、位同步實驗
(5)數(shù)字信號的載波傳輸
實驗一、二進(jìn)制幅移鍵控(2ASK)
實驗二、二進(jìn)制頻移移鍵控(2FSK)
實驗三、二進(jìn)制相移鍵控(2PSK)
實驗四、二進(jìn)制差分相移鍵控(2DPSK)
(6)同步功能
實驗一、時鐘提取實驗
實驗二、載波提取實驗
實驗三、VCO與鎖相環(huán)實驗
實驗四、判決器實驗
(7)通信系統(tǒng)考核
實驗一、雙方語音CVSD編碼PSK傳輸系統(tǒng)實驗考核
實驗二、雙方語音PCM編碼FSK傳輸系統(tǒng)實驗考核
實驗三、模擬傳輸及解調(diào)系統(tǒng)實驗考核
實驗三、載波提取實驗考核
實驗四、最大判決器實驗考核