原实验10 数字锁相法位同步提取(供电路设计参考).doc

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数字锁相法位同步提取
一.实验目的
数字码元的位同步提取，在数字通信系统中占有非常重要的位置。在“数字基带传输”实验中，我们省略了这一部分，接收端的位同步时钟是从发送端时钟直接引接的。而实际系统的接收端同步时钟应独立产生，并从接收到的信号码流中提取参考信号，对本地时钟进行修正。
本实验以m序列发生器输出，作为接收到的信号码流的模拟，力图通过实验过程，使大家：：
了解和掌握一种比较常用的“位同步提取”技术，即“数字锁相法”的一般原理；
同时对实验电路的组成及工作原理有感性的认识；

二.实验仪器和设备
1·m序列发生器电路 1套
2·直流稳压电源 1台
3·TDS210数字示波器 1台

三.实验原理

原理框图如图1。其中防误锁电路的使用或退出，由BS_2上的跳线JP1控制。
请仔细阅读“通信原理”教材相关内容，掌握锁相法位同步提取电路的工作原理。
具体电路详细原理图参见所附电路图：BS_1和BS_2。

电路板的布局图如图2(BS_1)和图3(BS_2)。
图2(BS_1)中：
P1和P3是短接的，为输入信号码流；
P2与BS_2的P1连接；
JP1上2-3短接；
可以在TP2相应脚上观测信号。

相位超前
检测
扣门
4分频

CPr

窄脉冲发生
扣门控制

/CP

CP

64分频

或门
同相时钟

反相时钟

T1

T4
添门控制

相位滞后
检测
振荡器

添门
防误锁
电路
(扣后不添)

输入码流

图1

图3(BS_2)中：
TP1对应图1中或门输出信号的观测点；
TP2是同相时钟信号CP的观测点；
TP3和TP4两个比相器的比相结果输出，这两个输出还需分别经过控制信号产生电路，变成TP5或TP6处的信号；
TP5是添门控制信号的观测点；TP6是扣门控制信号的观测点；

图2

图3

四.实验步骤
准备：
参考实验五中使用的电路，产生16Kbit/s，级数为3的m序列。
BS_1板上JP1(2-3)短接，JP2、JP3闭合；BS_2板上JP1(2-3)短接；
将m序列引入到BS_1板的P1；

观察BS_1的JP2和JP3设置对电路工作的影响：
双踪示波器的通道1，观察BS_1板的TP1，记录波形，同时设置该通道为示波器触发源；
双踪示波器的通道2，分别观察并记录BS_1板TP2的CPr、BS_2板的TP3、TP4、TP2的波形，波形有随机变化的可以使用示波器STOP功能，注意波形绘制时保持与通道1波形的相位关系；
BS_1板JP2、JP3设置分别改为(闭合、断开)、(断开、闭合)、(断开、断开)，重复步骤4、5；(提示：最后一种情况下，将出现失锁)
恢复BS_1板JP2、JP3闭合；

观察添脉冲过程：
双踪示波器的通道1，观察BS_2板的TP3，同时设置该通道为示波器触发源；
双踪示波器的通道2，观察BS_2板的TP5、TP1，使用STOP功能，绘制波形，同样要注意相位关系；

观察扣脉冲过程：
双踪示波器的通道1，观察BS_2板的TP4，同时设置该通道为示波器触发源；
双踪示波器的通道2，观察BS_2板的TP6、TP1，使用STOP功能，绘制波形，同样要注意相位关系；

测量相位抖动
双踪示波器的通道1，观察BS_1板的TP1，同时设置该通道为示波器触发源；
双踪示波器的通道2，观察BS_2板的TP2；
可以观察到相对于输入码流信号的跳变沿，锁相提取得到的位同步时钟的跳变沿有前后不断抖动的现象，粗略估计该抖动的绝对时间读数(多少us?)。

五·实验报告要求
在方格绘图纸上绘出所观察到的波形。
简要分析说明各点波形的特点。
简要分析相位抖动的原因