通信原理课程设计——单工通信论文.doc

单工通信系统 摘 要：单工通信就是指信息只能单方向传输的工作方式。要模拟单工通信就要模拟信息在信道以及仪器设备间的传输环境，因此，利用信道模拟快，模拟信号数字化模块和终端模块三个模拟实现单工系统。在模拟信号数字化的模拟信号处理中，对输入的信号进行了量化，编码，以尽量减小信号传输中的误差。单工系统在人们生活中有着重要的实践运用，同时，它也是其他几种通信方式的实现基础。我们应该掌握这种基本的通信方式，并用所学的通信原理理论相结合起来。通过此次课程设计，在实际设计过程中巩固对通信理论的认识，提高自己的实际动手能力和创新能力，加强自己对通信方面的了解和自己的专业素养。关键词： 通信原理，单工通信系统，模块化，脉冲编码 本课程设计从通信方式之一的单工通信开始，运用常用的物理实验模块实现实验室环境下的通信原理的表现形式。主要是模拟利用其在信号的处理和信道的传输中实现无失真的信号传输，再利用终端对输入和输出的信号进行定量的比较，测试其实现的方式。能从理论上验证抽样，量化在通信上的重要性和实践意义，有组于我们加深对通信理论的认识。一、设计原理 (1)抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号。解调过程中，一般采用抽样保持电路。(2)在整个PCM通信系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。我们定义信号与量化噪声的功率比为信噪比S/N。 (3)要想设计一个系统去模拟单工通信，就要了解其设计的基本原理。所谓单工通信就是指消息只能单方向传输的工作方式。如图所示： 信号发送端信号传送通道信号接收端发送端接收端模拟信源抽样器预滤波器模拟终端波形编码器量化、编码数字信道波形解码器重建滤波器抽样保持、低通因此，在设计模拟系统的时候就只要设计一个发射终端和一个接受终端实现单向信号传输，再设计一个模拟信号数字化模块对信号进行预滤波、抽样、量化、波形编码，最后利用信道模拟模块对从模拟信号数字化模块出来的信号进行波形解码、重建滤波、抽样和低通还原输入的信号，进入终端设备实现无失真的输出。示意图如下：整个过程前期要对输入的音频信号进行采集，由于该信号功率太小，必须经过LM386的放大后由T-OUT2输出。音频的采集应尽量做到其各项指标符合要求。就使得前期对终端测试点T-OUT2和R-IN连接测试显得尤为重要。先对着话筒说话，并调节“音量调节1”旋钮、 “音量调节2”旋钮，使耳机能够无差错地还原语音，后将音量调节到最佳位置利于后面的实验，试验中都不要对其进行调节。接收端将接收到的模拟信号从R-IN输入，分压后再经E07（10uF）滤除其直流成分，然后送入音频功率放大器U05（LM386）放大后由实验箱所配耳机输出。 因此，整个实验在用连接线对其实验模块进行完正确连接后，就进入了功能测试环节。这就将用到示波器，用示波器对单工通信系统的各个测试节点进行定量的分析测试，看测试结果是不是符合理论分析的结果。分析实验终端输出的音频信号波形在单工系统中是不是实现了无失真的传输。也可以在测试前期对实验模块的性能进行测试，已达到尽量减小实验中系统误差对结果的影响。下图为单工通信系统的结构图：二、设计步骤（一）实验是利用四个模块化的单一功能块实现单工系统的模拟。因此，就必须依照实验系统设计和连接的正确步骤严格按照要求来执行；1、 将信号源模块、终端、模拟信号数字化、信道模拟模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好；2、 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的相应开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下各模块的复位键，四个模块均开始工作；3、 将立体声耳机插入到终端模块，连接终端测试点T-OUT2和R-IN，对着话筒说话，并调节“音量调节1”旋钮、 “音量调节2”旋钮，使耳机能够无差错地还原语音；4、 断开终端测试点T-OUT2和R-IN。将信号源模块中SW04，SW05拨码开关拨为00000000 00000001 。按照如下的接线方式连线。 终端模块 模拟信号数字化模块T-OUT2 S-IN模拟信号数字化模块 CLKB-IN CLK2-INFRAMEB-IN FRAME2-IN模拟信号数字化模块 信道模拟模块PCMB-OUT 信道输入PCM2-IN 输出1信号源模块 模拟信号数字化模块BS 2048K-IN64K CLKB-IN 8K FRAMEB-IN模拟信号数字化 终端JPCM R-IN （二）由于实验是对系统变量的定量分析，就使得实验连接操作必须注意以下事项：测试各模块是否正常工作时，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线；以免在连线时出现连接失误造成局部短路损坏电路元件；在对测试点T-OUT2和R-IN的连接时，一副耳机对应终端模块，不交叉；对调节“音量调节1”旋钮、“音量调节2”旋钮，将音量调节到最佳位置利于后面的实验；实验使用的四个模块都是包含很多电子元器件及细小接口，因此连接测试时必须做到适当，合理。（三）对实验的连接及通电都没有问题后，就可以使用双踪示波器对各个测试节点进行波形测试，以检测能否无失真地听到话筒里自己的话音；也可以调节信道模拟模块的“噪音调节”旋钮，模拟高噪音环境下能否实现无失真的通信。以下是参考测试点的说明：1、 输入点参考说明2048K-IN： 2.048MHz时钟信号输入点；S-IN：模拟信号输入点（基带信号）；CLKB-IN： PCM编码64KHz时钟信号输入点；FRAMEB-IN：PCM编码8KHz帧同步信号输入点；PCM2-IN： 译码时的PCM码信号输入点；CLK2-IN：PCM译码64KHz时钟信号输入点；FRAME2-IN：PCM译码8KHz帧同步信号输入点；信道输入：信道输入点；R-IN： 模拟信号输入点（耳机输入点）；2、 输出点参考说明T-OUT2： 模拟信号输出点（话筒输出点2）；PCMB-OUT： PCM调制信号输出点；JPCM：PCM解调信号输出点；信道输出1： 无限带宽信道输出点；噪声：测量观察噪声波形及频谱；GND： 接地点；三、实验心得1.这次课程设计，我对单工通信以及相关的领域知识有了更加深刻的认识。我深刻了解了单工通信在实验环境下的模拟实现过程以及跟理论紧密联系起来的设计思想，我掌握了单工通信的基本原理和本质，并且加深了对通信原理本质上的认识与感悟，有利于我今后对通信理论的学习。 2.虽然在实验过程中出现不可避免的误差和整个设计过程中的设计上的一定上的缺陷，但我们能客观分析实验的原理和本质，共同合作，一步步地解决实验中遇到的种种难题，从解决错误的过程中，我们也加深了对理论知识的巩固和理解，有利于我们今后发展。3.此次课程设计我收获很多。我们要从各个方面上把握这个课题。只有这样才能设计出合理的，全面的设计思路与方案，并且能较好反映着一个实际问题，并把该课程设计理论与现实实际联系起来，以达到该设计思路的适应性和本质性，最终达到素质化教育的要求，自己能通过实际动手和学习主动的解决自己学科内的关键问题，这有助于提高我们的思维和素质拓展综合能里，是未来社会对我们大学生的基本要求。也是我们每个大学生必须具备的一项基本素质，能够掌握透过现象看本质的基本技能和一定的创新思维能力。4.虽然只是一个很小的通信原理上的程序课程设计，但我觉得要把它最后做得很完整，很有说服力。我们每个人应该付出自己的努力，在整个设计过程中自己思考，自己查阅资料，自己动手，自觉完成设计的整个流程。这对于我们培养其科学严谨的科学和工作作风恶是很重要的。四、结束语 通过此次课程设计我受很多。我学会了在实际中处理一个问题的基本方法与原理。并且把理论跟实际紧密联系起来的关键要素，我们要有学以致用的好习惯，并且能把自己课堂上面所学的东西在生活实际中合理的运用起来，培养自己良好的学习探索解决问题的能力。当然一个较好的课程设计离不开专业老师的指导和评定，在次我深深的感谢组织