实验 1 实验平台介绍及实验注意事项通信1301王少丹08030104一、实验目的1．了解实验箱的功能分布,掌握实验箱的操作注及意事项;2．了解 DDS 信号源的组成及工作原理；掌握其使用方法；3．了解用户模块的工作原理；掌握音频及拨号信号特性；4．熟悉测试接收滤波器与功放电路模块的频率特性二、实验仪器1．RZ8681 实验平台 1 台2．各个实验模块 配套3．机 1 台3．100M 双踪示波器 1 台三、实验原理A. 实验平台1. 实验平台整体功能介绍RZ8681 型现代通信技术平台是由底板+模块组成的模块化可定制的系统平台，平台底板提供了基本的信源和信宿并预留了外接接口，中间设置了 9 个模块放置区，在实验时可以通过选择不同的实验模块，完成不同的实验内容，或者通过多个模块的组合完成综合通信实验内容，另外可以提供底板的接口标准，以便学生基于该平台进行设计，开发实验底板主要由几个部分组成：（1）USB 接口：可将电脑端的数据发送到实验箱上进行传输2）DDS 信号源：产生常见的各种信号，并且频率幅度可调另外为抽样定理实验提供了抽样脉冲信号3）接口：产生真实的语音信号4）电源指示：指示不同电压的工作状态，开电后，3 个灯常亮为正常状态，闪烁说明有故障。
5）模块分布图：指示了底板 9 个模块放置位置的分布图，序号为 A-I6）调制接口：外部调制信号输入和输出铆孔7）光纤接口：可选配置接口，可以通过光纤完成系统的全双工通信8）眼图电路：眼图观察电路，相当于一个参数可调的信道9）滤波器及功放：包含一个参数可调（2.6k 和 5k）的低通滤波器，滤波器输出信号连接到扬声器10）模块安放区：共 9 个位置，用来放置实验模块，对应上述的模块分布图2.实验注意事项（1）在实验中，测量点主要分为两类：Pxx 和 TPxx其中 Pxx 是指可插线的测量铆孔，而 TPxx 则是测量针2）实验中连线时需要注意，连线铆孔分输入孔和输出孔，在铆孔上有箭头标注不能将两个输出孔或输入孔连接在一起3）实验步骤中，标号一般以“4P01（G）”形式给出，其中标号代表实际操作中对应的连线或测量标号，而后面括号中的“G”是指：按照要求安放模块后，4P01 标号会在G 号位安放的板子上找到，这样便于操作时查找4）为实验箱加电前，要简单检查一下实验箱是否有明显的损坏现象；加电时，观察实验箱右上角的电源指示灯是否正常显示，如果指示灯闪烁，请立即关闭实验箱，并检查故障原因5）实验箱盖子翻开后，可以取下。
但是取下和安装时，都需要注意后端的卡轴是否完全卡好在没有完全卡好卡轴的情况下关闭实验箱，会对卡轴造成损坏另外，每台实验箱的盖子和箱体编号是对应的（箱体和盖子后端均有编号），不对应无法安装，因此实验时应妥善保管实验箱盖子，以防弄混6）实验模块放置时，应该确认模块接口（防呆口）和底板接口已对应一致才下压，否则会损坏接口另外不同模块放置的具体位置应参考具体实验内容的说明7）实验箱上参数可调的元器件,如电位器，拨码开关，轻触开关，要小心使用，尽量避免用力过大，造成元器件损坏以上元器件为磨损器件，在使用时掌握使用技巧，请不要频繁按动或旋转B. DDS 信号1.DDS 信号产生原理直接数字频率合成(DDS—Digital Direct Frequency Synthesis)，是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形 ROM、D/A 转换器和低通滤波器构成时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于 ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于 ROM 的数据位字长和 D/A 转换器位数DDS 信号源模块硬件上由 cortex-m3 内核的 ARM 芯片(STM32)和外围电路构成。
在该模块中，我们用到 STM32 芯片的一路 AD 采集（对应插孔调制输入）和两路 DAC 输出（分别对应插孔 P03.P04）抽样脉冲形成电路（P09）信号由 STM32 时钟配置 PWM 模式输出，调幅、调频信号通过向 STM32 写入相应的采样点数组，由时钟触发两路 DAC 同步循环分别输出其已调信号与载波信号对于外加信号的 AM 调制，由 STM32 的 AD 对外加音频信号进行采样，在时钟触发下当前采样值与载波信号数组的相应值进行相应算法处理，并将该值保存输出到 DAC，然后循环进行这个过程，就实现了对外部音频信号的 AM 调制实验箱的 DDS 信号源能够输出抽样脉冲（PWM）、正弦波、三角波、方波、扫频信号、调幅波（AM）、双边带（DSB）、调频波（FM）及对外部输入信号进行 AM 调制输出2.DDS 信号源使用及信号生成表DDS 信号源主要包含以下几个部分：LCD：显示输出信号的频率P03：DDS 各种信号输出铆孔P04：20KHZ 载波输出铆孔P09：抽样脉冲输出铆孔SS01：复合式按键旋纽按键用来选择输出信号种类；旋纽用来改变信号频率W01（幅度调节）：用来调节输出信号的幅度。
DDS 信号产生的种类如下表所示：初始时输出序号为 0001，对应“抽样”输出状态按下复合式按键旋纽 SS01，可切换不同的信号输出状态，按一次输出序号递增，DDS 最大序号为 9，正好与 l0 种输出信号状态对应序号 10 为内置误码仪测试功能，序号 11 为 USB 转串口数据通道序号为 11 后，继续按复合按键旋纽，则返回初始序号 1D0l、D02.D03.D04 四个指示灯将显示输出的序号状态1）信号输出类型调节通过按下复合旋钮 SS01，调节 P03 的输出类型，使其分别输出 1.正弦波，2.三角波， 3.方波，4.扫频信号，5.调幅信号，6.双边带信号，7.调频信号等2）信号频率调节旋转复合式按键旋纽 SS01，在“抽样”、“正弦波”、 三角波”、“方波”等输出状态时，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加 100HZ，逆时针减小 100HZ；在其它 DDS 信号源序号，旋转复合式按键旋纽 SS01 无操作对于调幅、双边带、调频信号，载波频率固定为 20KHz,内部产生调制信号频率固定为 2KHz，由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定扫频信号的扫频范围是 300Hz—50KHz。
3）输出信号幅度调节调节调幅旋钮 W01，可改变 P03.P04 输出的各种信号幅度C.用户接口本模块提供用户模拟接口，图 1-3 是其电路结构示意图J02A 是机的水晶头接口，U01 是 PBL38614 专用集成电路它的工作原理是：当对机的送话器讲话时，该话音信号从 PBL38614 的 TR 对应的引脚输入，经 U01内部二四线转换处理后从 T 端输出T 端的模拟输出信号经 P05 铜铆孔送出，可作为语音信号输出用当接收对方的话音时，送入 U01 芯片 R 端的输入信号可由 P06 铜铆孔送入此时，在听筒中即可听到送入信号的声音J02A：用户的水晶头接口P05: 用户语音发送信号输出铆孔P06: 用户语音接收信号输入铆孔D.接收滤波器与功放模块本实验模块位于底板的右下侧，由低通滤波器、低频功放、喇叭等组成可作为 PAM、PCM、CVSD 等通信模块的接收终端其组成结构示意图，如图 1-5 所示外加信号通过 P14 铆孔送入低通滤波器电路，低通滤波带宽有 2.6KHZ 和 5KHZ 两种，由 K601 拔动开关上位、中位人工手动设置，经过低通滤波器滤波后的信号，可在 P15 测试点进行观测。
滤波后的信号接着送入 LM386 构成的低频功率放大器，驱动小喇叭播放出声音，W09 可调节喇叭音量大小,K601 拔动开关下位可断开喇叭实验者通过本模块喇叭播放功能，可感性的判断音频信号经编解码信道的传输质量K601：上位，低通滤波器带宽为 2.6KHZ，中位，低通滤波器带宽为 5KHZ，下位，断开喇叭W09：音频功率放大器输出功率的调节电位器，注意音量不可调节太大P14：外加模拟信号输入连接铆孔P15：经滤波器滤波后输出连接铆孔四、实验内容及步骤1.用示波器观察 DDS 信号源产生的信号，并记录波形完成下面的实验任务：P03 输出 2k 正弦波，调节使 Vp-p（峰峰值）=2V；P09 输出 8k 抽样信号；P03 输出 4k 三角波, 调节 Vp-p（峰峰值）=3V；P09 输出 12k 抽样信号；P03 输出 6.8k 方波，调节 Vp-p（峰峰值）=2.5v；P03 输出扫频信号；P03 输出调幅信号；P03 输出双边带信号；P03 输出调频信号；P09 输出 12K 抽样信号备注：(1) 对于调幅、双边带、调频信号，载波频率固定为 20KHz,内部产生调制信号频率固定为 2KHz，由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定。
2.测试接口发送接收信号将单机插入用户模块水晶接头，对着单机送话器说话或按住某个数字键不放，用示波器测试用户发端(P05 输出铆孔)波形用信号连接线连接 P03 与 P06 铆孔，将 DDS 信号送入用户的接收端，调节信号输出为正弦信号，并调节信号的频率和幅度，听单机受话器输出的声音答：调节信号的频率和幅度分别体现在听筒中声音的频率和响度的变化，在转动频率计旋钮时，可在听筒中听到频率明显的变化由低沉到高音，而在示波器上可以看出正弦波的变化幅度旋钮旋转时，听筒中响度的变化由低到高，在示波器上显示为正弦波的幅度变化3．测试接收滤波器与功放将“时钟与基带数据发生模块”插到底板“G”号的位置插座上;用专用导线将 “P03”（底板）和“P14”（底板）两铆孔连接将测试信号送入后面的“接收滤波器与功放”打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示若电源指示灯不亮或闪烁，请立即关闭电源，查找异常原因采用 DDS 信号源输出，将信号源调节到正弦波档，用示波器监测 P03 测试点，调节 SS01使其频率最低，峰峰值 2V 左右如用其它音频信号源亦可K601：上位，低通滤波器带宽为 2.6KHZ,用示波器监测 P15 测试点，旋转调节 SS01，测试其滤波器截止频率并作记录。
输出的信号幅度下降到 0.707 时所对应的频率为滤波器的截止频率答：在低通滤波器为2.6MHz情况下，旋转旋钮ss01，看到示波器上幅度下降到原来的0.707时，记录其频率为3KHzK601：中位，低通滤波器带宽为 5KHZ,用示波器监测 P15 测试点，旋转调节 SS01，测试其滤波器截止频率并作记录答：在低通滤波器为5KHz时，继续调节旋钮SS01，测试其滤波器截止频率为4.9KHz。