SHYL-700X型 通信原理實驗系統(tǒng)

設(shè)備性質(zhì)：設(shè)計型

一、  簡介

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?；A(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		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，F(xiàn)M調(diào)制，F(xiàn)M同步解調(diào)，采樣定理，時分復(fù)用，ASK,QASK調(diào)制與解調(diào)，F(xiàn)SK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		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< \* MERGEFORMAT <2,0< \* MERGEFORMAT <2.

帶寬： 1MHz.

輸出直流偏移量：開路輸入時小于10mV。

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.

大控制時鐘速率：＞ 100kHz。

控制輸入電平： TTL。

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

70kHz

輸入電壓：-3V

增益G.:1

中心頻率電壓范圍：-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

2.0kHz

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= \* MERGEFORMAT ,NORMAL;

CLK/360= \* MERGEFORMAT ,WIDE;

 (2)V4的基本指標(biāo)

    濾波范圍：200Hz

      200kHz

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。

大輸入電壓：-5V~+5V(使用TTL電平輸入信號)

時鐘：CLK/100= \* MERGEFORMAT ,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)，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，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)，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幀同步信號與幀的低有效位同步，每幀低有效位值按“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，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、大判決器實驗考核

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，用戶可自行擴展實驗。可開展對現(xiàn)代通信技術(shù)知識點的學(xué)習(xí)。