通信原理課程設(shè)計(jì)---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)墓ぷ鞣绞健ＲM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(hào)數(shù)字化模塊和終端模塊三個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)單工系統(tǒng)。在模擬信號(hào)數(shù)字化的模擬信

2、號(hào)處理中，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行了量化，編碼，以盡量減小信號(hào)傳輸中的誤差。單工系統(tǒng)在人們生活中有著重要的實(shí)踐運(yùn)用，同時(shí)，它也是其他幾種通信方式的實(shí)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(lái)。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中鞏固對(duì)通信理論的認(rèn)識(shí)，提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，加強(qiáng)自己對(duì)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(jì)從通信方式之一的單工通信開(kāi)始，運(yùn)用常用的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(hào)的處理和信道的傳輸中實(shí)現(xiàn)無(wú)失真的信號(hào)傳輸，再利用終端對(duì)輸入和輸出的信號(hào)進(jìn)行定量的比較，測(cè)試其實(shí)現(xiàn)的方式。能從理論上驗(yàn)證抽樣，量化在通信上的重要性和實(shí)踐意義，有組于我們加深對(duì)通信理論的認(rèn)識(shí)。</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)原理<

4、;/b></p><p>　　(1)抽樣是把時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)；量化是把時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度離散的數(shù)字信號(hào)；編碼是將量化后的信號(hào)編碼形成一個(gè)二進(jìn)制碼組輸出。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的PCM碼組（電話語(yǔ)音）是用八位碼組代表一個(gè)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(jìn)制碼組重建模擬信號(hào)。解調(diào)過(guò)程中，一般采用抽樣保持電路。</p>

5、<p>　　(2)在整個(gè)PCM通信系統(tǒng)中，重建信號(hào)的失真主要來(lái)源于量化以及信道傳輸誤碼。我們定義信號(hào)與量化噪聲的功率比為信噪比S/N。</p><p>　　(3)要想設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)去模擬單工通信，就要了解其設(shè)計(jì)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?。如圖所示：</p><p>　　因此，在設(shè)計(jì)模擬系統(tǒng)的時(shí)候就只要設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)射終端和一個(gè)接受終端實(shí)現(xiàn)單向信號(hào)傳輸，再

6、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬信號(hào)數(shù)字化模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波、抽樣、量化、波形編碼，最后利用信道模擬模塊對(duì)從模擬信號(hào)數(shù)字化模塊出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行波形解碼、重建濾波、抽樣和低通還原輸入的信號(hào)，進(jìn)入終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)失真的輸出。示意圖如下：</p><p>　　整個(gè)過(guò)程前期要對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行采集，由于該信號(hào)功率太小，必須經(jīng)過(guò)LM386的放大后由T-OUT2輸出。音頻的采集應(yīng)盡量做到其各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。就使得前期對(duì)終端測(cè)試點(diǎn)T-OUT2和R

7、-IN連接測(cè)試顯得尤為重要。先對(duì)著話筒說(shuō)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(jī)能夠無(wú)差錯(cuò)地還原語(yǔ)音，后將音量調(diào)節(jié)到最佳位置利于后面的實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)中都不要對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。接收端將接收到的模擬信號(hào)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(shí)驗(yàn)箱所配耳機(jī)輸出。</p><p>　　因此，整個(gè)實(shí)驗(yàn)在用連接線對(duì)其實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行完正確連接后，就

8、進(jìn)入了功能測(cè)試環(huán)節(jié)。這就將用到示波器，用示波器對(duì)單工通信系統(tǒng)的各個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定量的分析測(cè)試，看測(cè)試結(jié)果是不是符合理論分析的結(jié)果。分析實(shí)驗(yàn)終端輸出的音頻信號(hào)波形在單工系統(tǒng)中是不是實(shí)現(xiàn)了無(wú)失真的傳輸。也可以在測(cè)試前期對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的性能進(jìn)行測(cè)試，已達(dá)到盡量減小實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差對(duì)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(jì)步驟</b></p><p

9、>　?。ㄒ唬?shí)驗(yàn)是利用四個(gè)模塊化的單一功能塊實(shí)現(xiàn)單工系統(tǒng)的模擬。因此，就必須依照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和連接的正確步驟嚴(yán)格按照要求來(lái)執(zhí)行；</p><p>　　將信號(hào)源模塊、終端、模擬信號(hào)數(shù)字化、信道模擬模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好；</p><p>　　插上電源線，打開(kāi)主機(jī)箱右側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，再分別按下四個(gè)模塊中的相應(yīng)開(kāi)關(guān)POWER1、POWER2，對(duì)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(gè)模塊均開(kāi)始工作；</p><p>　　將立體聲耳機(jī)插入到終端模塊，連接終端測(cè)試點(diǎn)T-OUT2和R-IN，對(duì)著話筒說(shuō)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(jī)能夠無(wú)差錯(cuò)地還原語(yǔ)音；</p><p>　　斷開(kāi)終端測(cè)試點(diǎn)T-OUT2和R-IN。</p><p>　　將信號(hào)源模塊中SW04，SW05撥碼開(kāi)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(hào)數(shù)字化模塊</p><p>　　T-OUT2 —— S-IN</p><p><b>　　模擬信號(hào)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(hào)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(hào)源模塊 —— 模擬信號(hào)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(hào)數(shù)字化 —— 終端</p><p>　　JPCM —— R-IN</p><p>　?。ǘ┯捎?/p>

14、實(shí)驗(yàn)是對(duì)系統(tǒng)變量的定量分析，就使得實(shí)驗(yàn)連接操作必須注意以下事項(xiàng)：</p><p>　　測(cè)試各模塊是否正常工作時(shí)，此處只是驗(yàn)證通電是否成功，在實(shí)驗(yàn)中均是先連線，后打開(kāi)電源做實(shí)驗(yàn)，不要帶電連線；以免在連線時(shí)出現(xiàn)連接失誤造成局部短路損壞電路元件；</p><p>　　在對(duì)測(cè)試點(diǎn)T-OUT2和R-IN的連接時(shí)，一副耳機(jī)對(duì)應(yīng)終端模塊，不交叉；對(duì)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(shí)驗(yàn)；</p><p>　　實(shí)驗(yàn)使用的四個(gè)模塊都是包含很多電子元器件及細(xì)小接口，因此連接測(cè)試時(shí)必須做到適當(dāng)，合理。</p><p>　?。ㄈ?duì)實(shí)驗(yàn)的連接及通電都沒(méi)有問(wèn)題后，就可以使用雙蹤示波器對(duì)各個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行波形測(cè)試，以檢測(cè)能否無(wú)失真地聽(tīng)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(shí)現(xiàn)無(wú)失真的通信。</p><

16、p>　　以下是參考測(cè)試點(diǎn)的說(shuō)明：</p><p><b>　　輸入點(diǎn)參考說(shuō)明</b></p><p>　　2048K-IN： 2.048MHz時(shí)鐘信號(hào)輸入點(diǎn)；</p><p>　　S-IN：模擬信號(hào)輸入點(diǎn)（基帶信號(hào)）；</p><p>　　CLKB-IN： PCM編碼64KHz時(shí)鐘信號(hào)輸入點(diǎn)；</

17、p><p>　　FRAMEB-IN：PCM編碼8KHz幀同步信號(hào)輸入點(diǎn)；</p><p>　　PCM2-IN： 譯碼時(shí)的PCM碼信號(hào)輸入點(diǎn)；</p><p>　　CLK2-IN：PCM譯碼64KHz時(shí)鐘信號(hào)輸入點(diǎn)；</p><p>　　FRAME2-IN：PCM譯碼8KHz幀同步信號(hào)輸入點(diǎn)；</p><p>　

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

19、p>　　JPCM：PCM解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)；</p><p>　　信道輸出1： 無(wú)限帶寬信道輸出點(diǎn)；</p><p>　　噪聲：測(cè)量觀察噪聲波形及頻譜；</p><p>　　GND： 接地點(diǎn)；</p><p><b>　　三、實(shí)驗(yàn)心得</b></p><p>　　1.這次課程設(shè)計(jì)

20、，我對(duì)單工通信以及相關(guān)的領(lǐng)域知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。我深刻了解了單工通信在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的模擬實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及跟理論緊密聯(lián)系起來(lái)的設(shè)計(jì)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(duì)通信原理本質(zhì)上的認(rèn)識(shí)與感悟，有利于我今后對(duì)通信理論的學(xué)習(xí)。 </p><p>　　2.雖然在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)不可避免的誤差和整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)上的一定上的缺陷，但我們能客觀分析實(shí)驗(yàn)的原理和本質(zhì)，共同合作，一步步地解決實(shí)驗(yàn)中遇到的種種難題，

21、從解決錯(cuò)誤的過(guò)程中，我們也加深了對(duì)理論知識(shí)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(jì)我收獲很多。我們要從各個(gè)方面上把握這個(gè)課題。只有這樣才能設(shè)計(jì)出合理的，全面的設(shè)計(jì)思路與方案，并且能較好反映著一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，并把該課程設(shè)計(jì)理論與現(xiàn)實(shí)實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，以達(dá)到該設(shè)計(jì)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(guò)實(shí)際動(dòng)手和學(xué)習(xí)主動(dòng)的解決自己學(xué)科內(nèi)的關(guān)鍵問(wèn)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(lái)社會(huì)對(duì)我們大學(xué)生的基本要求。也是我們每個(gè)大學(xué)生必須具備的一項(xiàng)基本素質(zhì)，能夠掌握透過(guò)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(gè)很小的通信原理上的程序課程設(shè)計(jì)，但我覺(jué)得要把它最后做得很完整，很有說(shuō)服力。我們每個(gè)人應(yīng)該付出自己的努力，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中自己思考，自己查閱資料，自己動(dòng)手，自覺(jué)完成設(shè)計(jì)的整個(gè)流程。這對(duì)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(yǔ)</b></p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)我受很多。我學(xué)會(huì)了在實(shí)際中處理一個(gè)問(wèn)題的基本方法與原理。并且把理論跟實(shí)際緊密聯(lián)系起來(lái)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(shí)際中合理的運(yùn)用起來(lái)，培養(yǎng)自己良好的學(xué)習(xí)探索解決問(wèn)題的能力。當(dāng)然一個(gè)較好的課程設(shè)計(jì)離不開(kāi)專業(yè)老師的指導(dǎo)和評(píng)定，在次我深深的感謝

24、組織我們此次課程設(shè)計(jì)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(jì)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(guó)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&