通信工程专业综合课程设计

《专业综合课程设计》任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:HDB3码电路测试与FSK2电路设计课程设计目的：1.通过对THEX-1型综合实验平台的使用，较深入了解通信电路的原理；2.掌握通信电路的测试方法和设计实验的方法；3.学习利用EWB仿真设计简单通信系统的方法；4.练习利用Protel绘制PCB电路的方法；5.提高正确地撰写论文的基本能力。课程设计内容和要求1.电路测试：测试HDB31，HDB32，HDB33，DPLL，PLL实验电路板。要求详细分析实验电路的工作原理（说明每个元器件的作用和功能），写出测试项目，并对测试结果作出详细分析；如果电路板不能测出所需要的结果，要分析原因，找出电路板损坏的部位。2.用EWB做出FSK2的仿真电路，并测试各点的波形；要求详细分析电路原理（说明每个元器件的作用和功能），对测试结果作出详细分析。3.用Protel绘制AMDEM2的PCB电路。4.查阅不少于6篇参考文献。初始条件：1.THEX-1型综合实验平台及实验指导书；2.示波器，万用表。3.EWB和Protel软件。时间安排：第18周，安排设计任务；第19周，完成实验测试和仿真电路的设计与测试；第20周，完成PCB电路绘制；撰写设计报告，答辩。指导教师签名：2011年6月18日系主任（或责任教师）签名：2011年6月19日武汉理工大学课程设计目录武汉理工大学课程设计I摘要此次专业课程设计主要分为电路测试部分、电路仿真以及PCB的绘制。电路测试主要测试HDB3码、DPLL数字锁相环，PLL锁相频率合成器等实验。电路仿真主要是对FSK的进行仿真以及AMDEM2的PCB的绘制。经过此次课程设计，主要是对所学的专业课进行整合以及综合应用。关键词：电路测试仿真、FSK、AMDEM2、PCB武汉理工大学课程设计IIAbstractTheprofessionalcurriculumisdividedintopartsofthecircuittesting,circuitsimulationandPCBdrawing.ThemaintestcircuittestingHDB3,DPLL,PLLandotherexperiments.CircuitsimulationcarriedoutmainlyforHDB33andRECEIVER,simulationandPCBdrawing.Afterthecoursedesign,mainlyforthestudyofspecializedcoursesandcomprehensiveapplicationintegration.Keywords：circuittestingandsimulation、FSK、AMDEM、PCB武汉理工大学课程设计31电路调试实验1.1多级伪随机码发生实验1.1.1电路工作原理（一）电路组成多级伪随机码发生实验是供给HDB3、PSK等实验所需时钟和基带信号。图1-1是实验电原理图，由以下电路组成：1．内时钟信号源；2．多级分频电路；3．3级伪随机码发生电路；4．4级伪随机码发生电路；5．5级伪随机码发生电路。图1-1(a)12U1A74LS0434U1B74LS04R21KR31KC10.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-INTP4J4五级伪码TP7J7武汉理工大学课程设计4图1-1(b)（二）电路工作原理1．内时钟信号源内时钟信号源由晶振J1、电阻R2和R3、电容C1、非门U1A，U1B组成，若电路加电后，在U1A的输出端输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz，经过D触发器U2B进行二分频，输出为2.048MHz方波信号。2．三级基准信号分频设电路的输入时钟信号为2.048MHz的方波，由可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成的三级分频电路组成，可逐次分频至1K方波。U3、U4、U5的第二引脚为各级时钟输入端，输入时钟为2.048MHz、P128KHz、8KH。3．3级伪随机码发生器电路伪随机序列，也称作m序列，它的显著特点是：（a）随机特性；（b）预先可确定性；（c）可重复实现。本电路采用带有两个反馈的三级反馈移位寄存器，示意图见图1-2。若设初始状态为111（Q2Q1Q0=111），则在CP时钟作用下移位一次后，由Q1与Q0模二加产生新的输入Q=Q0○+Q1=1○+1=0，则新状态为Q2Q1Q0=011。当移位二次时为Q2Q1Q0=001；当移位三次为Q2Q1Q0=100；移位四次后为Q2Q1Q0=010；移位五次后为Q2Q1Q0=101；移位六次后为Q2Q1Q0=110；移位七次后为Q2Q1Q0=111；即又回到初始状态Q2Q1Q0=111。该状态转移情况可直观地用“状态转移图”表示。见图1-3。111213U7D74LS86CLK11D12SD10CD13Q9Q8U9B74LS74CLK3D2SD4CD1Q5Q6U9A74LS74CLK3D2SD4CD1Q5Q6U10A74LS74+5V+5V+5V+5V+5VCLK11D12SD10CD13Q9Q8U10B74LS74+5V+5V12456U11A74LS20C100.1uC110.1uC90.1uC70.1uC50.1uC120.1uC130.1uC140.1uC150.1uR11KD1LED(O)+5VCLK-INTP4J4四级伪码TP6J6123U7A74LS86CLK11D12SD10CD13Q9Q8U5B74LS74CLK3D2SD4CD1Q5Q6U5A74LS74CLK3D2SD4CD1Q5Q6U6A74LS74+5V+5V+5V+5V+5VCLK-INTP4J4三级伪码TP5J5121312U8A74LS10C40.1uC30.1uC20.1u+5V全一码+5VJ9全零码GNDJ8武汉理工大学课程设计5图1-1（b）上图是实验系统中3级伪随机序列码发生器电原理图。从图中可知，这是由三级D触发器和异或门组成的三级反馈移存器。在测量点PN处的码型序列为1110010周期性序列。若初始状态为全“零”则状态转移后亦为全“零”，需增加U8A三输入与非门“破全零状态”。图1-2具有两个反馈抽头的3级伪随机序列码发生器图1-3状态转移图4．4级伪随机码发生电路下图是实验系统中4级伪随机序列码发生器电原理图。从图中可知，这是由4级D触发器和异或门组成的4级反馈移位寄存器。本电路是利用带有两个反馈抽头的4级反馈移位寄存器，其示意图见图1-4，在测量点PN处的码序列为1111000100110101。图1-4具有两个反馈抽头的4级伪随机序列码发生器5．5级伪随机码发生电路下图是实验系统中5级伪随机序列码发生器电原理图，从图中可知，这是由5级D触发器和异或门组成的5级反馈移位寄存器。本电路是利用带有两个反馈抽头（注意，反馈点是Q0与Q2）的5级反馈移位寄存器，其示意图见图1-5，在测量点PN处的码序列为1111100011011101010000100101100。图1-5具有两个反馈抽头的5级伪随机序列码发生器1.1.2测试项目1．用20MHz双踪示波器观察TP1、TP2、TP3三个测试点的波形，并作记录。Q2Q1Q0输出时钟+010100001011111110101武汉理工大学课程设计62．用20MHz双踪示波器（直流档）观察全零码、全一码、3级、4级、5级伪随机码的波形，并作记录。（需给伪码电路接上适合的时钟，可在TP1、TP2、TP3中选择）1.1.3测试结果与分析图1-6TP1图1-7TP2图1-8TP3图1-9全零码图1-10全一码图1-113级伪码图1-124级伪码武汉理工大学课程设计7图1-135级伪码TP1是2MHZ的方波脉冲信号，TP2是32KHZ的方波脉冲，TP3是2K的方波脉冲，由于每一级都经过了一个计数器，故输出的波形随着频率的减小越来越稳定。由输出的3级、4级、5级伪码看出，输出信码的满足预先期望的码序列1.2HDB3编码实验1.2.1电路工作原理编码框图编码电路接收终端机来的单极性非归零信码，并把这种变换成为HDB3码送往传输信道。编码部分的原理框图如图35-6所示，各部分功能如下所述：(1)单极性信码进入本电路，首先检测有无四连“0”码。没有四连“0”时，信码不改变地通过本电路；有四连“0”时，在第四个“0”码出现时，将一个“1”码放入信号中，取代第四个“0”码，补入“1”码称为V码。图35-6编码部分的原理方框图（2）取代节选择及补B码电路（取代节判决）电路计算两个V码之间的“1”码个数，若为奇数，则用000V取代节；若为偶数，则将000V中的第一个“0”改为“1”，即此时用“B00V”取代节。武汉理工大学课程设计8（3）破坏点形成电路将补放的“1”码变成破坏点。方法是在取代节内第二位处再插入一个“1”码，使单/双极性变换电路多翻转一次，后续的V码就会与前面相邻的“1”码极性相同，破坏了交替反转的规律，形成了“破坏点”。（4）单/双极性变换电路电路中的除2电路对加B码、插入码、V码的码序计数，它的输出控制加入了取代节的信号码流，使其按交替翻转规律分成两路，再由变压器将此两路合成双极性信号。本级还形成符合CCITTG703要求的输出波形。5．编码电原理图如图35-7所示。图35-7HDB3编码电原理图图35-7给出了典型的HDB3编码电路：在同步时钟的作用下，输入的NRZ码流经过HDB3编码电路输出两路单极性码，这两路单极性码再送到“单/双极性变换”电路，产生出双极性归零的HDB3码。如图35-8所示。图35-8单/双极性变换电路1.2.2测试项目“HDB3编码实验”（HDB32）模块的J2输入2048KHz时钟信号，J1依次输入“全一码”、“全零码”、“3级伪码”、“4级伪码”、“5级伪码”及2048K时钟的输出状态（各1213U1:F74LS0456U1:C74LS041011U1:E74LS0489U1:D74LS0434U1:B74LS0412456U2:A74LS2012456U7:A74LS2013121098U7:B74LS2013121098U2:B74LS20D14Q12Q13D25Q27Q26D312Q310Q311D413Q415Q414CLK9CLR1GND8VCC16U474LS175+5VCLK11D12SD10CD13Q9Q8U6:B74LS74111213U3:D74LS00123U3:A74LS00456U3:B74LS008910U3:C74LS00CLK13J11K12CD14SD10Q9Q7U5:B74LS112CLK1J3K2CD15SD4Q5Q6U5:A74LS112456U8:B74LS1268910U8:C74LS126R312KB1C910u+5VD1LED(O)R21K+5VTP11TP