通信原理課程設(shè)計---單工通信系統(tǒng)

1、<p>　　單工通信系統(tǒng) </p><p><b>　　摘 要：</b></p><p>　　單工通信就是指信息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?。要模擬單工通信就要模擬信息在信道以及儀器設(shè)備間的傳輸環(huán)境，因此，利用信道模擬快，模擬信號數(shù)字化模塊和終端模塊三個模擬實現(xiàn)單工系統(tǒng)。在模擬信號數(shù)字化的模擬信

2、號處理中，對輸入的信號進行了量化，編碼，以盡量減小信號傳輸中的誤差。單工系統(tǒng)在人們生活中有著重要的實踐運用，同時，它也是其他幾種通信方式的實現(xiàn)基礎(chǔ)。我們應(yīng)該掌握這種基本的通信方式，并用所學(xué)的通信原理理論相結(jié)合起來。通過此次課程設(shè)計，在實際設(shè)計過程中鞏固對通信理論的認(rèn)識，提高自己的實際動手能力和創(chuàng)新能力，加強自己對通信方面的了解和自己的專業(yè)素養(yǎng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 通信原理，單工通信系統(tǒng)，模塊化，脈沖編

3、碼</p><p>　　本課程設(shè)計從通信方式之一的單工通信開始，運用常用的物理實驗?zāi)K實現(xiàn)實驗室環(huán)境下的通信原理的表現(xiàn)形式。主要是模擬利用其在信號的處理和信道的傳輸中實現(xiàn)無失真的信號傳輸，再利用終端對輸入和輸出的信號進行定量的比較，測試其實現(xiàn)的方式。能從理論上驗證抽樣，量化在通信上的重要性和實踐意義，有組于我們加深對通信理論的認(rèn)識。</p><p><b>　　一、設(shè)計原理<

4、;/b></p><p>　　(1)抽樣是把時間連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號；量化是把時間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅度離散的數(shù)字信號；編碼是將量化后的信號編碼形成一個二進制碼組輸出。國際標(biāo)準(zhǔn)化的PCM碼組（電話語音）是用八位碼組代表一個抽樣值。編碼后的PCM碼組，經(jīng)數(shù)字信道傳輸，在接收端，用二進制碼組重建模擬信號。解調(diào)過程中，一般采用抽樣保持電路。</p>

5、<p>　　(2)在整個PCM通信系統(tǒng)中，重建信號的失真主要來源于量化以及信道傳輸誤碼。我們定義信號與量化噪聲的功率比為信噪比S/N。</p><p>　　(3)要想設(shè)計一個系統(tǒng)去模擬單工通信，就要了解其設(shè)計的基本原理。所謂單工通信就是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健Ｈ鐖D所示：</p><p>　　因此，在設(shè)計模擬系統(tǒng)的時候就只要設(shè)計一個發(fā)射終端和一個接受終端實現(xiàn)單向信號傳輸，再

6、設(shè)計一個模擬信號數(shù)字化模塊對信號進行預(yù)濾波、抽樣、量化、波形編碼，最后利用信道模擬模塊對從模擬信號數(shù)字化模塊出來的信號進行波形解碼、重建濾波、抽樣和低通還原輸入的信號，進入終端設(shè)備實現(xiàn)無失真的輸出。示意圖如下：</p><p>　　整個過程前期要對輸入的音頻信號進行采集，由于該信號功率太小，必須經(jīng)過LM386的放大后由T-OUT2輸出。音頻的采集應(yīng)盡量做到其各項指標(biāo)符合要求。就使得前期對終端測試點T-OUT2和R

7、-IN連接測試顯得尤為重要。先對著話筒說話，并調(diào)節(jié)“音量調(diào)節(jié)1”旋鈕、 “音量調(diào)節(jié)2”旋鈕，使耳機能夠無差錯地還原語音，后將音量調(diào)節(jié)到最佳位置利于后面的實驗，試驗中都不要對其進行調(diào)節(jié)。接收端將接收到的模擬信號從R-IN輸入，分壓后再經(jīng)E07（10uF）濾除其直流成分，然后送入音頻功率放大器U05（LM386）放大后由實驗箱所配耳機輸出。</p><p>　　因此，整個實驗在用連接線對其實驗?zāi)K進行完正確連接后，就

8、進入了功能測試環(huán)節(jié)。這就將用到示波器，用示波器對單工通信系統(tǒng)的各個測試節(jié)點進行定量的分析測試，看測試結(jié)果是不是符合理論分析的結(jié)果。分析實驗終端輸出的音頻信號波形在單工系統(tǒng)中是不是實現(xiàn)了無失真的傳輸。也可以在測試前期對實驗?zāi)K的性能進行測試，已達(dá)到盡量減小實驗中系統(tǒng)誤差對結(jié)果的影響。下圖為單工通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：</p><p><b>　　二、設(shè)計步驟</b></p><p

9、>　?。ㄒ唬嶒炇抢盟膫€模塊化的單一功能塊實現(xiàn)單工系統(tǒng)的模擬。因此，就必須依照實驗系統(tǒng)設(shè)計和連接的正確步驟嚴(yán)格按照要求來執(zhí)行；</p><p>　　將信號源模塊、終端、模擬信號數(shù)字化、信道模擬模塊小心地固定在主機箱中，確保電源接觸良好；</p><p>　　插上電源線，打開主機箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下四個模塊中的相應(yīng)開關(guān)POWER1、POWER2，對應(yīng)的發(fā)光二極管LED01、L

10、ED02發(fā)光，按一下各模塊的復(fù)位鍵，四個模塊均開始工作；</p><p>　　將立體聲耳機插入到終端模塊，連接終端測試點T-OUT2和R-IN，對著話筒說話，并調(diào)節(jié)“音量調(diào)節(jié)1”旋鈕、 “音量調(diào)節(jié)2”旋鈕，使耳機能夠無差錯地還原語音；</p><p>　　斷開終端測試點T-OUT2和R-IN。</p><p>　　將信號源模塊中SW04，SW05撥碼開關(guān)撥為0000

11、0000 00000001 。</p><p>　　按照如下的接線方式連線。</p><p>　　終端模塊 —— 模擬信號數(shù)字化模塊</p><p>　　T-OUT2 —— S-IN</p><p><b>　　模擬信號數(shù)字化模塊</b></p><p>　　CLKB-IN —— CLK

12、2-IN</p><p>　　FRAMEB-IN —— FRAME2-IN</p><p>　　模擬信號數(shù)字化模塊 —— 信道模擬模塊</p><p>　　PCMB-OUT —— 信道輸入</p><p>　　PCM2-IN —— 輸出1</p><p>　　信號源模塊 —— 模擬信號數(shù)字化模塊&l

13、t;/p><p>　　BS —— 2048K-IN</p><p>　　64K —— CLKB-IN </p><p>　　8K —— FRAMEB-IN</p><p>　　模擬信號數(shù)字化 —— 終端</p><p>　　JPCM —— R-IN</p><p>　?。ǘ┯捎?/p>

14、實驗是對系統(tǒng)變量的定量分析，就使得實驗連接操作必須注意以下事項：</p><p>　　測試各模塊是否正常工作時，此處只是驗證通電是否成功，在實驗中均是先連線，后打開電源做實驗，不要帶電連線；以免在連線時出現(xiàn)連接失誤造成局部短路損壞電路元件；</p><p>　　在對測試點T-OUT2和R-IN的連接時，一副耳機對應(yīng)終端模塊，不交叉；對調(diào)節(jié)“音量調(diào)節(jié)1”旋鈕、“音量調(diào)節(jié)2”旋鈕，將音量調(diào)節(jié)到

15、最佳位置利于后面的實驗；</p><p>　　實驗使用的四個模塊都是包含很多電子元器件及細(xì)小接口，因此連接測試時必須做到適當(dāng)，合理。</p><p>　　（三）對實驗的連接及通電都沒有問題后，就可以使用雙蹤示波器對各個測試節(jié)點進行波形測試，以檢測能否無失真地聽到話筒里自己的話音；也可以調(diào)節(jié)信道模擬模塊的“噪音調(diào)節(jié)”旋鈕，模擬高噪音環(huán)境下能否實現(xiàn)無失真的通信。</p><

16、p>　　以下是參考測試點的說明：</p><p><b>　　輸入點參考說明</b></p><p>　　2048K-IN： 2.048MHz時鐘信號輸入點；</p><p>　　S-IN：模擬信號輸入點（基帶信號）；</p><p>　　CLKB-IN： PCM編碼64KHz時鐘信號輸入點；</

17、p><p>　　FRAMEB-IN：PCM編碼8KHz幀同步信號輸入點；</p><p>　　PCM2-IN： 譯碼時的PCM碼信號輸入點；</p><p>　　CLK2-IN：PCM譯碼64KHz時鐘信號輸入點；</p><p>　　FRAME2-IN：PCM譯碼8KHz幀同步信號輸入點；</p><p>　

18、　信道輸入：信道輸入點；</p><p>　　R-IN： 模擬信號輸入點（耳機輸入點）；</p><p><b>　　輸出點參考說明</b></p><p>　　T-OUT2： 模擬信號輸出點（話筒輸出點2）；</p><p>　　PCMB-OUT： PCM調(diào)制信號輸出點；</p><

19、p>　　JPCM：PCM解調(diào)信號輸出點；</p><p>　　信道輸出1： 無限帶寬信道輸出點；</p><p>　　噪聲：測量觀察噪聲波形及頻譜；</p><p>　　GND： 接地點；</p><p><b>　　三、實驗心得</b></p><p>　　1.這次課程設(shè)計

20、，我對單工通信以及相關(guān)的領(lǐng)域知識有了更加深刻的認(rèn)識。我深刻了解了單工通信在實驗環(huán)境下的模擬實現(xiàn)過程以及跟理論緊密聯(lián)系起來的設(shè)計思想，我掌握了單工通信的基本原理和本質(zhì)，并且加深了對通信原理本質(zhì)上的認(rèn)識與感悟，有利于我今后對通信理論的學(xué)習(xí)。 </p><p>　　2.雖然在實驗過程中出現(xiàn)不可避免的誤差和整個設(shè)計過程中的設(shè)計上的一定上的缺陷，但我們能客觀分析實驗的原理和本質(zhì)，共同合作，一步步地解決實驗中遇到的種種難題，

21、從解決錯誤的過程中，我們也加深了對理論知識的鞏固和理解，有利于我們今后發(fā)展。</p><p>　　3.此次課程設(shè)計我收獲很多。我們要從各個方面上把握這個課題。只有這樣才能設(shè)計出合理的，全面的設(shè)計思路與方案，并且能較好反映著一個實際問題，并把該課程設(shè)計理論與現(xiàn)實實際聯(lián)系起來，以達(dá)到該設(shè)計思路的適應(yīng)性和本質(zhì)性，最終達(dá)到素質(zhì)化教育的要求，自己能通過實際動手和學(xué)習(xí)主動的解決自己學(xué)科內(nèi)的關(guān)鍵問題，這有助于提高我們的思維和素

22、質(zhì)拓展綜合能里，是未來社會對我們大學(xué)生的基本要求。也是我們每個大學(xué)生必須具備的一項基本素質(zhì)，能夠掌握透過現(xiàn)象看本質(zhì)的基本技能和一定的創(chuàng)新思維能力。</p><p>　　4.雖然只是一個很小的通信原理上的程序課程設(shè)計，但我覺得要把它最后做得很完整，很有說服力。我們每個人應(yīng)該付出自己的努力，在整個設(shè)計過程中自己思考，自己查閱資料，自己動手，自覺完成設(shè)計的整個流程。這對于我們培養(yǎng)其科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)和工作作風(fēng)惡是很重要的。

23、</p><p><b>　　四、結(jié)束語</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計我受很多。我學(xué)會了在實際中處理一個問題的基本方法與原理。并且把理論跟實際緊密聯(lián)系起來的關(guān)鍵要素，我們要有學(xué)以致用的好習(xí)慣，并且能把自己課堂上面所學(xué)的東西在生活實際中合理的運用起來，培養(yǎng)自己良好的學(xué)習(xí)探索解決問題的能力。當(dāng)然一個較好的課程設(shè)計離不開專業(yè)老師的指導(dǎo)和評定，在次我深深的感謝

24、組織我們此次課程設(shè)計的老師！只有在老師的指導(dǎo)下，我們才能得以合理的，按要求地完成了課程設(shè)計的任務(wù)！</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]樊昌信，曹麗娜．通信原理（第6版）．國防工業(yè)出版社，2006年．;</p><p>　　[2]曹志剛，錢亞生．現(xiàn)代通信原理．清華大學(xué)出版社，2003年．</p&