通信原理實驗系統方案
通信原理實驗箱,通信系統原理實驗室主要設備采用設計型開放式設計理念，跟以往驗證型實驗設備有本質區別。整個系統采用基于方框圖的模塊化設計，以數學函數方框圖形式來確定硬件基本模塊，靈活組合模塊以實現任何調制或編碼技術。
根據原理框圖，利用基本功能模塊的組合進行功能設計，可以完成各個實驗中所需的信號的產生和信號處理等來很好地詮釋相應的實驗原理。顛覆了現在市場上通用驗證型實驗箱的設計思路，真正的設計型實驗系統。通過實驗真正對原理的學習起到促進作用。 意義一：按照"一個方框圖=一個模塊"的設計，可把復雜的系統方框圖通過模塊組合來實現，加深對通信系統原理的學習。
意義二：基本模塊與新技術的不同組合，可保持與新技術的同步發展更新。部分模塊留有接口，用戶可自行擴展實驗�？砷_展對現代通信技術知識點的學習。
設備性質：設計型
一、通信原理實驗箱簡介
通信原理實驗箱,通信系統原理實驗室設備,整個系統采用基于方框圖的模塊化設計，以數學函數方框圖形式來確定硬件基本模塊，靈活組合模塊以實現任何調制或編碼技術，并可與虛擬儀器Labview結合，實現數據采集和頻譜分析。
通信原理實驗系統參考國外同類產品的實驗方法和結構形式，以高校中廣泛使用的《通信原理》（樊昌信）教材為理論依據。根據通信原理教學實驗中的原理框圖，利用基本功能模塊的組合進行功能設計，可以完成各個實驗中所需的信號的產生和信號處理等來很好地詮釋相應的實驗原理�；A型依托示波器可進行時域的分析
顛覆了現在市場上通用驗證型實驗箱的設計思路，真正的設計型實驗系統。
通過實驗真正對原理的學習起到促進作用。
二、技術特點
1）按照"一個方框圖=一個模塊"的設計，可把復雜的系統方框圖通過模塊組合來實現。
2）擴展性與開放性：基本模塊與新技術的不同組合，可保持與新技術的同步發展更新。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和電源系統，避免學生實驗中誤操作。電源帶自保護系統，可帶點插拔。
4）真正意義上的設計型實驗系統
三、技術指標
| 序號 | 貨物名稱 | 數量 | 單位 | 技術參數及要求 |
| 1 | 硬件主機 | 臺 |
作為實驗系統的核心設備，供不同實驗模塊插入使用，提供用于傳統示波器測量的接口，并集成信號源、主時鐘、電源、放大器、濾波器等模塊。 技術指標要求如下： 1) 輸出模塊供電電源：±12V,5V 2) 模塊卡槽數：17 3) ★集成信號源： 同頻：512K，128K，32K，8K，2K。載波輸出，4V峰峰值 DDS函數信號輸出，幅度、頻率可調。4V峰峰值 PN偽隨機碼，速率可調。 PCM專用時隙，兩路，0-31可設置。 同步時鐘：512K、128K、32K、8K、2K、可選 時鐘信號 4) ★集成的數字示波器接口： 適用于數字示波器，兩路可選測量通道 測量接口兼容傳統示波器 5）語音輸入、功率放大、喇叭語音終端設備 6）USB上位機通信接口 7）藍牙、手機通信接口（可選） |
|
| 2 | 基礎實驗模塊 | 套 |
★包含緩沖放大器/可變直流電源、加法器、雙模擬開關、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容： AM/DSB/SSB調制與解調，包絡檢波，相干檢波，FM調制，FM同步解調，采樣定理，時分復用，ASK,QASK調制與解調，FSK調制與解調，PSK,BPSK,DPSK,QPSK,調制與解調，CVSD編譯碼、PCM編譯碼、時鐘提取、載波提取、鎖相環、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，輸出位于右側。接線端區分數字與模擬信號。輸入輸出錯接，系統自動保護以防損壞。模塊可以熱插拔。 ★模塊詳細參數見附件一《基礎實驗模塊詳細參數》 |
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| 3 | 附件 | 套 | 每套包含連接導線若干、使用說明書、電源線等 |
附件一《基礎實驗模塊詳細參數》
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，相位偏移。
3．雙模擬開關
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：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：約180°相移
細調：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是內部加到G.Vin的直流電壓
9．可調低通濾波
本模塊根據濾波范圍和輸入信號的不同，有V1，V3和V4兩種指標。
V1，V3的指標
濾波范圍：900Hz<NORMAL<5kHz；2.0kHz<WIDE<12kHz;
每一范圍都是連續可變的。
濾波器階數：7階橢圓函數濾波器
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
濾波范圍：200Hz<NORMAL<5kHz； 200kHz<WIDE<12kHz;
每一范圍都是連續可變的。
濾波器階數：5階橢圓函數濾波器
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
數字波形輸入：IN1，IN2。
數字波形輸出：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，標稱值2kHz.
比特時鐘輸出：與輸出波形同步，時鐘下降沿產生新的輸出比特。
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正弦波發生器，經過 模塊的 比較器將其轉換為TTL信號；或者用8.33kHz的TTL信號經線路編碼模塊的4分頻電路，將其轉換為2.083kHz的時鐘信號。
11．CVSD編譯碼
增量調制編譯碼。
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電平的偏移二進制數據流；輸出格式為8比特數據，最低有效位為幀同步比特位；數據化格式：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數據：TTL電平偏移二進制格式的數據流；輸入格式：8位，最低有效位為幀同步位；數字化格式：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，數字信號。
時鐘輸入：小于1MHz.
除數：-1,2,4,8，開關選擇
電平跳變檢測器
輸入輸出 ：TTL電平，數字信號
輸出脈沖寬度：固定脈沖寬度（大約250us）
可調脈沖寬度（可調范圍大約是10~500us）。
環路濾波器
輸入輸出：標準電平的模擬信號
類型：典型的無源的第一類二階環路濾波器結構
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：標準實驗平臺電平的模擬信號
數量：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。
調諧時鐘與濾波器中心頻率的比率：50。
內部時鐘頻率：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電平的偏移二進制數據流；輸出格式為8比特數據，最低有效位為幀同步比特位；數據化格式：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數據：TTL電平偏移二進制格式的數據流；輸入格式：8位，最低有效位為幀同步位；數字化格式：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數據同步。
四、實驗內容
（1）線性模擬調制系統
實驗一、線性幅度調制（AM）
實驗二、雙邊帶調制（DSB）
實驗三、單邊帶調制（SSB）
實驗四、AM調制非相干解調
實驗五、相干解調
（2）非線性模擬調制系統
實驗六、頻率調制實驗（FM）
實驗七、頻率解調實驗
實驗八、載波同步實驗
實驗九、頻分復用實驗
（3）模擬信號的數字傳輸系統
實驗一、抽樣定理實驗
實驗二、PCM編、譯碼實驗
實驗三、增量調制編、譯碼實驗
實驗四、時分復用實驗
（4）數字信號的基帶傳輸系統
實驗一、常見數字基帶信號測試實驗
實驗二、數字基帶信號傳輸與碼間串擾實驗
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）數字信號的載波傳輸
實驗一、二進制幅移鍵控（2ASK）
實驗二、二進制頻移移鍵控（2FSK）
實驗三、二進制相移鍵控（2PSK）
實驗四、二進制差分相移鍵控（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與鎖相環實驗
實驗四、判決器實驗
（７）通信系統考核
實驗一、雙方語音CVSD編碼PSK傳輸系統實驗考核
實驗二、雙方語音PCM編碼FSK傳輸系統實驗考核
實驗三、模擬傳輸及解調系統實驗考核
實驗三、載波提取實驗考核
實驗四、最大判決器實驗考核
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，相位偏移。
3．雙模擬開關
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：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：約180°相移
細調：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是內部加到G.Vin的直流電壓
9．可調低通濾波
本模塊根據濾波范圍和輸入信號的不同，有V1，V3和V4兩種指標。
V1，V3的指標
濾波范圍：900Hz<NORMAL<5kHz；2.0kHz<WIDE<12kHz;
每一范圍都是連續可變的。
濾波器階數：7階橢圓函數濾波器
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
濾波范圍：200Hz<NORMAL<5kHz； 200kHz<WIDE<12kHz;
每一范圍都是連續可變的。
濾波器階數：5階橢圓函數濾波器
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
數字波形輸入：IN1，IN2。
數字波形輸出：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，標稱值2kHz.
比特時鐘輸出：與輸出波形同步，時鐘下降沿產生新的輸出比特。
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正弦波發生器，經過 模塊的 比較器將其轉換為TTL信號；或者用8.33kHz的TTL信號經線路編碼模塊的4分頻電路，將其轉換為2.083kHz的時鐘信號。
11．CVSD編譯碼
增量調制編譯碼。
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電平的偏移二進制數據流；輸出格式為8比特數據，最低有效位為幀同步比特位；數據化格式：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數據：TTL電平偏移二進制格式的數據流；輸入格式：8位，最低有效位為幀同步位；數字化格式：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，數字信號。
時鐘輸入：小于1MHz.
除數：-1,2,4,8，開關選擇
電平跳變檢測器
輸入輸出 ：TTL電平，數字信號
輸出脈沖寬度：固定脈沖寬度（大約250us）
可調脈沖寬度（可調范圍大約是10~500us）。
環路濾波器
輸入輸出：標準電平的模擬信號
類型：典型的無源的第一類二階環路濾波器結構
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：標準實驗平臺電平的模擬信號
數量：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。
調諧時鐘與濾波器中心頻率的比率：50。
內部時鐘頻率：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電平的偏移二進制數據流；輸出格式為8比特數據，最低有效位為幀同步比特位；數據化格式：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數據：TTL電平偏移二進制格式的數據流；輸入格式：8位，最低有效位為幀同步位；數字化格式：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數據同步。
四、實驗內容
（1）線性模擬調制系統
實驗一、線性幅度調制（AM）
實驗二、雙邊帶調制（DSB）
實驗三、單邊帶調制（SSB）
實驗四、AM調制非相干解調
實驗五、相干解調
（2）非線性模擬調制系統
實驗六、頻率調制實驗（FM）
實驗七、頻率解調實驗
實驗八、載波同步實驗
實驗九、頻分復用實驗
（3）模擬信號的數字傳輸系統
實驗一、抽樣定理實驗
實驗二、PCM編、譯碼實驗
實驗三、增量調制編、譯碼實驗
實驗四、時分復用實驗
（4）數字信號的基帶傳輸系統
實驗一、常見數字基帶信號測試實驗
實驗二、數字基帶信號傳輸與碼間串擾實驗
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）數字信號的載波傳輸
實驗一、二進制幅移鍵控（2ASK）
實驗二、二進制頻移移鍵控（2FSK）
實驗三、二進制相移鍵控（2PSK）
實驗四、二進制差分相移鍵控（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與鎖相環實驗
實驗四、判決器實驗
（７）通信系統考核
實驗一、雙方語音CVSD編碼PSK傳輸系統實驗考核
實驗二、雙方語音PCM編碼FSK傳輸系統實驗考核
實驗三、模擬傳輸及解調系統實驗考核
實驗三、載波提取實驗考核
實驗四、最大判決器實驗考核
