通信原理实验指导书(8)

f0=5×10/Cext （4）

－4

f0与Cext的关系曲线如图4－11所示。

+5VVrCext161514131211109输出74S12412345678

Vf

图4-10 IC-VCO使用实例

当固定Cext时，Vr与Vf有确定的函数关系。以Vr=Vf=2V时的输出频率f0为归一化频率单位，由实验数据可画出以Vr为参变量时归一化频率fn与Vr的变化曲线如图4－12所示。

f0(HZ)100M10M1M100k10kCext1k110010000(PF)Vr=Vf=2V

图4-11 频率f0与CEXT的关系曲线

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fnVr=3VVr=2V1.00.90.8Vr=4.5V0.70.60.5

1.1Vf01

23456(V)

图4-12 fn随Vf的变化曲线

由图4－12的曲线可以看出，随Vr的增大，VCO的压控灵敏度和线性范围都在增大。选取适当的Vr值和Cext值，将误差电压经线性变换后充当控制电压Vf，这样就可实现由误差电压控制VCO。当f0=10MHz时，一组典型的实验数据为Cext=27.5pf，Vr=3.76V，这时Vf在2.8V左右移动。

3、传输畸变和眼图

数字信号经过非理想的传输系统必定产生畸变，为了衡量这种畸变的严重程度，一般都采用观察眼图的方式。眼图是示波器重复扫描所显示的波形，示波器的输入信号是解调后经低通滤波器恢复的未经再生的基带信号，同步信号是位定时。这种波形示意图如图4－13所示。

衡量眼图的几个重要参数有：

（1） 眼图开启度（U-2ΔU）/U (U = U+ + U-)

指在最佳抽样点处眼图幅度的“张开”程度。无畸变眼图的开启度为100%。 （2）“眼皮”厚度2ΔU/U

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指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”后度为0。

（3）交叉点发散度ΔT/TS

指眼图波形过零点交叉线的发散程度。无畸变眼图的交叉发散度为0。 （4）正、负极性不对称度|（U+ - U-）|/|（U+ + U-）|

指在最佳抽样点处眼图正、负幅度不对称的程度。无畸变眼图的极性不对称度为0。 如果传输信道不理想，产生传输畸变，就会很敏感地由眼图的这几个参数反映出来。其后果可以看成有效信号的能量损失。可以推导出，等效信号信噪比的损失量ΔEb/No与眼图开启度（U-2ΔU）/U有如下关系：

ΔEb/No=20log[（U-2ΔU）/U] (dB) (5)

同样，交叉点发散度对信噪比损失的影响也可以等效为眼图开启度对信噪比损失的影响，这里不再详述。

最佳取样时刻T（最佳抽样点）UU+U-零点位置的失真噪声容限Ts对定时误差的灵敏度抽样失真

图4-13 眼图

三、实验仪器

*高频信号发生器（可视设备条件选做） XG21 双踪同步示波器 SR8

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四、实验内容与步骤

1、M序列发生器

以（TP1）为同步信号，观察并记录（TP2）的波形。验证M序列的主要性质。 2、差分编码

以（TP1）为同步信号，观察并记录（TP3）的波形。将（TP2）与（TP3）的波形进行比较，验证差分编码的规律。

3、数字调相电路

将K1插至“同步”（即插在左边），以（TP3）为同步信号，观察并记录（TP5）的载波波形；观察并记录（TP6）的数字调相波形。

以载波信号（TP5）输入双踪同步示波器YB，用YA观察（TP6）的2PSK信号，利用双踪同步示波器屏幕上的刻度， 测量π相位对于0相位的相位差Δ

4、 同步带和捕捉带

同步带和捕捉带是锁相环性能优劣的标志。我们可用发信码与收信码的比 较来判断锁相环是否锁定。

用双踪同步示波器YA观察收信码（TP13），YB观察发信码（TP2），并以YA作同步。 用高频信号发生器从电缆插座“EXT-IN”输入外载波。将K1插至“异步”（即插在右边）K2插至“外载波”（即插在上边）数字频率计接在（TP4），高频信号发生器的输出幅度保持在1.5VP-P,由低往高缓缓调节频率。当双踪同步示波器上出现收信码与发信码同步，并且波形一致时，这时就是无误码情况，锁相环捕捉到外载波并锁定，此点频率记作f2。继续向高调节频率，直到双踪同步示波器上的收信码与发信码不同步时，此时锁相环已不能同步跟踪外载波而失锁，该点频率记作f4。将外载波频率由此点往低调节，调到再次捕捉到收信码与发信码同步一致时，锁相环再次捕捉到外载波并锁定，此点频率记作f3。继续向低调节频率直到收信码与发信码再次失步，此点频率记作f1。为提高测量精度，上述过程可反复进行几次。

图4－14是根据环路电压Ud与频率的关系画出的同步带和捕捉带示意图。图中 f1、f2、f3、f4与实验中测得的f1、f2、f3、f4一一对应。这样，

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Ф

。

同步带 Δf1=f4-f1 捕捉带 Δf2=f3-f2 5、眼图

以码元定时（TP12）作为同步信号，观察解调后的基带信号（TP7）。利用双踪同步示波器的刻度测量眼图的几个指标：

(1) 眼图开启度（U－2ΔU）/U 其中U＝U+ ＋ U- (2) “眼皮”厚度2ΔU/U (3) 交叉点发散度ΔT/TS

(4) 正、负极性不对称度 |（U+ - U-）|/|（U+ + U-）|

f2Udf4ff2f1f3f1

图4－14 同步带和捕捉带示意图

五、实验报告

1、整理实验中的记录，画出相应的曲线和波形。

2、2PSK系统由哪些部分构成？各部分的作用是什么？

f

3、设给定一码组100110011100，画出对这一码组进行2PSK的调制和解调的波形图。 4、为什么利用眼图可大致估计系统性能的优劣？ 5、简述同相正交环工作原理。

6、对改进实验内容和电路有什么建议？

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