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SB2016X新型通信原理實驗箱

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、主機(jī)及功能模塊介紹   

1．主機(jī)

包括齒條卡槽（可同時插入12個模塊）、示波器顯示選擇器、電源。

2．主信號發(fā)生器

輸出頻率：載頻為100kHz；采樣時鐘為8.333kHz;音頻（載波分頻）為2.083kHz。

輸出電平：模擬信號的峰-峰值為4V；數(shù)字信號為TTL電平。

失真：小于0.1%（僅對模擬輸出信號）。

音頻振蕩器：

頻率范圍：500Hz~10KHz。

模擬輸出電平：峰-峰值為4V。

失真率：小于0.1%（僅對模擬輸出）

數(shù)字輸出：TTL電平。

3．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

4．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。

5． 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。

6．乘法器

帶寬：約1MHz

特性：kX(t)Y(t)。

k：約為1/2。

7．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

8．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

9．序列碼發(fā)生器

輸入時鐘頻率范圍：TTL 1Hz~1MHz；模擬500Hz~10kHz。

序列數(shù)：4對。

序列長度：

同步信號：標(biāo)志序列的開始

10．雙脈沖發(fā)生器

TWIN 模式

時鐘頻率范圍：小于50kHz.

脈沖寬度：   3us<tW <25us。

脈沖延時間Q2-Q1:    10s<tD <120s。

出錯標(biāo)志：    2tW+tD>tCLK

SINGLE模式

時鐘頻率范圍：小于200k赫茲。

脈沖寬度：3s< tW<25s.

11．壓控振蕩器

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

12．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 

13．判決模塊

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。

14．線路編碼器

NRZ-L 非歸0 雙極性碼:

NRZ-M 不歸0  雙極性相對碼:

UNI-RZ 單極型歸0碼  單極性

BIP-RZ 雙極型歸0 三電平

RZ-AMI  歸0碼  三電平

BIO-L  Manchester碼 雙極性

DICODE-NRZ  Dicode不歸0碼 三電平

15． 線路解碼器

輸入比特時鐘：TTL電平比特時鐘。

與輸入數(shù)據(jù)的最大時鐘頻率：f（max）>100kHz。

解碼信號輸入：詳細(xì)請看本書編碼模塊部分

輸出數(shù)據(jù)信號：解碼的TTL電平數(shù)據(jù)

選通信號：TTL電平信號。

16．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；正弦信號輸出：標(biāo)準(zhǔn)雙極TIMS電平始終與時鐘信號同步；信號頻率：通過PCB開關(guān)選擇時鐘比——1:32, 1:64, 1:128, 1:256；TDM模式：雙通道TDM系統(tǒng)，帶PCM編碼器模塊主從控制功能

18．PCM譯碼模塊

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；輸出信號：+/-2Vpk, 直流耦合；幀同步：線性模式和嵌入模式；線性模式：同步信號與幀的最低有效位同步；嵌入模式：搜索并抽取最低有效位按“0-1-0-1”變化的幀；嵌入模式搜索：32, 64, 128和256連續(xù)幀同步位(PCB開關(guān))；TDM模式：雙通道TDM系統(tǒng)，帶兩個PCM解碼器模塊主從控制功能

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)制包絡(luò)檢波

實驗五、載波提取

實驗六、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、時鐘提到實驗

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）

五、配置表