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(zhì)區(qū)別。整個系統(tǒng)采用基于方框圖的模塊化設計，以數(shù)學函數(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。
根據(jù)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(chǎn)生和信號處理等來很好地詮釋相應的實驗原理。顛覆了現(xiàn)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(tǒng)。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(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(fā)展更新。部分模塊留有接口，用戶可自行擴展實驗�？砷_展對現(xiàn)代通信技術知識點的學習。
設備性質(zhì)：設計型
一、通信原理實驗箱簡介
通信原理實驗箱,通信系統(tǒng)原理實驗室設備,整個系統(tǒng)采用基于方框圖的模塊化設計，以數(shù)學函數(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，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(chǎn)生和信號處理等來很好地詮釋相應的實驗原理。基礎型依托示波器可進行時域的分析
顛覆了現(xiàn)在市場上通用驗證型實驗箱的設計思路，真正的設計型實驗系統(tǒng)。
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(tǒng)方框圖通過模塊組合來實現(xiàn)。
2）擴展性與開放性：基本模塊與新技術的不同組合，可保持與新技術的同步發(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)，避免學生實驗中誤操作。電源帶自保護系統(tǒng)，可帶點插拔。
4）真正意義上的設計型實驗系統(tǒng)
三、技術指標
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序號 |
貨物名稱 |
數(shù)量 |
單位 |
技術參數(shù)及要求 |
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1 |
硬件主機 |
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臺 |
作為實驗系統(tǒng)的核心設備，供不同實驗模塊插入使用，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。 技術指標要求如下： 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、喇叭語音終端設備 6）USB上位機通信接口 7）藍牙、手機通信接口（可選） |
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2 |
基礎實驗模塊 |
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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、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)，包絡檢波，相干檢波，FM調(diào)制，FM同步解調(diào)，采樣定理，時分復用，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)分數(shù)字與模擬信號。輸入輸出錯接，系統(tǒng)自動保護以防損壞。模塊可以熱插拔。 ★模塊詳細參數(shù)見附件一《基礎實驗模塊詳細參數(shù)》 |
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3 |
附件 |
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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(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
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(diào)：約180°相移
細調(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。
V1，V3的指標
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
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�？捎弥餍盘柲K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：標準電平的模擬信號
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：標準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(shù)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(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
