時分復(fù)用的基本原理時分多路復(fù)用建立在抽樣定理基礎(chǔ)上，因?yàn)槌闃佣ɡ硎惯B續(xù)的基帶信號變成在時間上離散的抽樣脈沖，這樣，當(dāng)抽樣脈沖占據(jù)較短時間時，在抽樣脈沖之間就留出了時間空隙。利用這種空隙便可以傳輸其他信號的抽樣值，因此，就有可能在一條信道同時傳送若干個基帶信號。與頻分復(fù)用相對應(yīng)，頻分復(fù)用時占有不同頻帶的多路信號合在一起在同一信道中傳輸，各路頻帶間要有防護(hù)頻帶；時分復(fù)用則是占有不同時隙的多路信號合在一起在同一信道中傳輸，各路時隙間要有防護(hù)時隙。本課設(shè)以PAM信號為例說明時分復(fù)用的實(shí)現(xiàn)，同樣，對于其他的脈沖及脈沖數(shù)字調(diào)制方式也是可以時分復(fù)用的。1.1時分復(fù)用的實(shí)現(xiàn)時分多路復(fù)用以時間作為信號分割的參量，故必須使各路信號在時間軸上互不重疊。由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個時間片的固定時隙，所以這種時分復(fù)用也稱為“同步時分復(fù)用”。我們以圖1.1來說明N路信號實(shí)現(xiàn)PAM時分復(fù)用。圖(a)時分復(fù)用系統(tǒng)示意圖，發(fā)送端低通濾波器(LPF)的作用是保證調(diào)制信號A+m(t)的頻帶是帶限的，最高角頻率為w，加到0mm(t)上的直流電壓A的作用是使抽樣出來的脈沖具有單極性。各路信號加到發(fā)送轉(zhuǎn)換開關(guān)的0相應(yīng)位置上，轉(zhuǎn)換開關(guān)每隔T秒順序地接通各路信號一次，亦即對N路信號順序的分別抽樣s一次。單極性的PAM信號，合成多路PAM信號是N路抽樣信號的總和，如圖(d)所示。在一個抽樣周期T內(nèi)，由各路信號的一個抽樣值所組成的一組脈沖叫做一幀，對于每一路信號,s一幀所占的時間稱為一個路時隙，用\表示。為了防止鄰路抽樣脈沖相互重疊或連在一起，要求在相鄰脈沖間由一定的防護(hù)時隙t，所以每路占有時間為T要求在相鄰脈沖間由一定的防護(hù)時隙t，所以每路占有時間為T=t+t1g或者說，對于、每一路抽樣脈沖的寬度T應(yīng)滿足HoH■的HoH■的N路PAM信號順序送入信道傳輸，在接收端有一個與發(fā)送端轉(zhuǎn)換開關(guān)在時間上嚴(yán)格同步的的接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，它順序地將各路抽樣信號區(qū)分開并送到相應(yīng)的低通濾波器，恢復(fù)出各路調(diào)制信號。轉(zhuǎn)換開關(guān)一般是電子開關(guān)。為了使各路信號接收準(zhǔn)確，接收端的抽樣轉(zhuǎn)換開關(guān)必須與發(fā)送端的抽樣轉(zhuǎn)換開關(guān)嚴(yán)格同步。一種簡單的同步方法是安排一定的時隙，發(fā)送端周期性的送出一個已知的比任何其他抽樣脈沖的幅度都大的脈沖，被接收端所識別并取出，用來控制接收端的時鐘電路，達(dá)到發(fā)送與接收兩方同步。圖1.1是兩路PAM信號時分復(fù)用的方框圖，圖(a)表示發(fā)送端，圖(b)表示接收端。在接收端，由線路或接收機(jī)的時分復(fù)用PAM信號經(jīng)過抽樣保持電路，抽樣時刻由時鐘控制使各路不同，從而達(dá)到恢復(fù)各路的抽樣情況。使用抽樣保持電路的原因是：抽樣脈沖的寬度T較窄，遠(yuǎn)小于抽樣間隔Ts,如果直接經(jīng)過低通濾波器，出來的功率信號將很弱，以至必須接一個高增益的放大器。抽樣保持電路如圖l.l(a)所示，圖上開關(guān)只在該信道要被抽樣時才閉合。由于信原內(nèi)組r較小，電容上的電壓只在開關(guān)閉合時隙t內(nèi)才隨輸入電壓而變化。電容的負(fù)載電阻R選的足夠大，以便電容電壓在開關(guān)再閉合之前一直保持這個數(shù)值。所以抽樣保持電路只接受抽樣時可的輸入信號值，然后將它保持到下一次抽樣時刻，如圖1.1(b)所示。在經(jīng)一個低通濾波器起平滑作用就可恢復(fù)輸出原有的調(diào)制信號。對這個低通濾波器的要求可較低，不必如抽樣保持電路那樣嚴(yán)密。時分復(fù)用的應(yīng)用當(dāng)使用頻分復(fù)用時占有不同頻帶的多路信號合在一起在同一信道中傳輸，各路頻帶間要有防護(hù)頻帶；而時分復(fù)用則使占有不同時隙的多路信號合在一起在同一信道中傳輸，各路時隙間要有防護(hù)時隙。時分復(fù)用器是一種利用TDM技術(shù)的設(shè)備，主要用于將多個低速率數(shù)據(jù)流結(jié)合為單個高速率數(shù)據(jù)流。來自多個不同源的數(shù)據(jù)被分解為各個部分(位或位組)，并且這些部分以規(guī)定的次序進(jìn)行傳輸。這樣每個輸入數(shù)據(jù)流即成為輸出數(shù)據(jù)流中的一個“時間片段”。必須維持好傳輸順序，從而輸入數(shù)據(jù)流才可以在目的端進(jìn)行重組。將高速率數(shù)據(jù)流分解為多個低速率數(shù)據(jù)流，該過程稱為解除復(fù)用技術(shù)。兩個信號的時分復(fù)用波形如圖1.2所示和時分復(fù)用輸出信號幀結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。

幀同步碼 8位8位8位全零幀同步碼8位8位8位全零01110010數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)20000000001110010數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2000000001.3時分復(fù)用輸出信號幀結(jié)構(gòu)PAM編碼利用抽樣脈沖把一個時間連續(xù)信號變?yōu)闀r間上離散的樣值序列，這一過程稱之為抽樣。抽樣后的信號稱之為脈沖調(diào)幅(PAM)信號。圖1.4為PAM信號的產(chǎn)生過程。圖1.4PAM信號的產(chǎn)生其中，這里的抽樣必須滿足抽樣定理，抽樣定理指出，一個頻帶受限信號m(t),如果它的最高頻率為f,則可以唯一地由頻率等于或大于2f的樣值序列所決定。在滿足這一條件HH的情況下，抽樣信號保留而來原信號的全部信息，并且，從抽樣信號中可以無失真的恢復(fù)出原始信號。1.4二階有源濾波器本次課設(shè)中使用的是二階有源低通濾波器，如圖1.5所示。

圖1.5圖1.5二階有源濾波器它由兩節(jié)RC濾波電路和同相比例放大電路組成，在集成運(yùn)放輸出到集成運(yùn)放同相輸入之間引入一個負(fù)反饋，在不同的頻段，反饋的極性不相同，當(dāng)信號頻率f>>f0時(f0為截止頻率)，電路的每級RC電路的相移趨于-90°，兩級RC電路的移相到-180°,電路的輸出電壓與輸入電壓的相位相反，故此時通過電容c引到集成運(yùn)放同相端的反饋是負(fù)反饋，反饋信號將起著削弱輸入信號的作用，使電壓放大倍數(shù)減小，所以該反饋將使二階有源低通濾波器的幅頻特性高頻端迅速衰減，只允許低頻端信號通過。其特點(diǎn)是輸入阻抗高，輸出阻抗低。傳輸函數(shù)為：“、V(s) AA(s)二o 二 吩V(s) 1+(3-A)sCR+(sCR)2iVF令A(yù)二A 稱為通帶增益0VFRQ二尹AVF二-2Q二尹AVF21°廣-RC稱為特征角頻率A(s)二A°2A(s)二 0_e °s2+ ns+°2Qe上式為二節(jié)低通濾波電路傳遞函數(shù)的典型表達(dá)式注：當(dāng)3-A>0，即A<3時濾波電路才能穩(wěn)定工作。VFVF電路設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)基本方案系統(tǒng)由抽樣脈沖電路、調(diào)制電路、解調(diào)電路及低通濾波器電路組成，各電路間的關(guān)系如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)框圖2.2PAM電路在本次課設(shè)當(dāng)中，為了在理論上驗(yàn)證電路的可行性以及確定性，我使用了ewb軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和電路仿真。EWB軟件是交互圖像技術(shù)有限公司在九十年代初推出的EDA軟件，用于模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真，利用它可以直接從屏幕上看到各種電路的輸出波形。EWB具有以下突出的特點(diǎn)：（1） 采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選??；（2） 軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時顯示測量結(jié)果。（3）EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。（4） 作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。（5） EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。采用調(diào)制信號與抽樣信號直接相乘的形式來實(shí)現(xiàn)PAM編碼。PAM電路如圖2.2所示。

該電路直接采用調(diào)制信號與抽樣信號相乘的形式實(shí)現(xiàn)PAM編碼。圖中，X端輸入為抽樣脈沖信號，Y端輸入為調(diào)制信號。輸出即為PAM編碼信號。改變正弦波信號頻率測試輸出波形，如正弦波信號為2KHz和4KHz。其波形如圖2.3所示。圖2.34KHz和2KHz正弦波信號經(jīng)80KHz方波抽樣后的仿真波形圖由于正弦波頻率不同，經(jīng)抽樣信號抽樣后，輸出波形的周期就會不一樣而由于沒有其他變化，故峰峰值等不變。

圖2.4兩路抽樣后的信號經(jīng)疊加后的仿真波形圖由圖2.4觀察到波形有些失真，這是由于在抽樣脈沖沒有加入時隙所致解調(diào)電路在時分復(fù)用電路設(shè)計(jì)中，我們要運(yùn)用到解調(diào)電路。由兩個模擬乘法器構(gòu)成分路門，輸入抽樣脈沖序列，可實(shí)現(xiàn)幀同步將兩路信號分離出來。由于時分復(fù)用信號在頻域是混疊的，故解調(diào)要采用相干解調(diào)的方式。相干解調(diào)是頻譜搬移，即把在載頻位置的已調(diào)信號的譜搬回到原始基帶的位置，故可以用相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)時，為無失真地恢復(fù)基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（相干載波），它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。圖2.5是解調(diào)電路，讓時分復(fù)用信號與本地載波經(jīng)過乘法器相乘，輸出信號經(jīng)濾波器濾

X端輸入為時分復(fù)用信號，Y端輸入為本地載波信號（相干載波）。經(jīng)解調(diào)電路解調(diào)后有高頻波，也有低頻波，要得至基帶信號，要經(jīng)過低通濾波器濾波，從而得至信號。低通濾波器電路電路中要求較好的還原原輸入信號，要采用功能較好的濾波器。這里采用了二階有源濾波器級聯(lián)方式，如圖2.4所示。―C^ C也0DF 10R7100uF 4-7kQ1110nF1217^C9—-C11=10nF<R9100kQ10R7100uF 4-7kQ1110nF1217^C9—-C11=10nF<R9100kQ33uF 4-7kQ4.7kQ16C1310nF18也011OR^S1OPAMP3T33uF圖2.4低通濾波電路根據(jù)各個元件參數(shù)，由于R,R均為4.7kQ,78故通帶增益 A二A=10 VF而由頻率公式11°=cc 可得至H f ,RC c2兀-RRCC1212低通濾波器的截止頻率為f=4KHzc

總電路和電路仿真3.1電路圖在此電路中設(shè)置抽樣脈沖均為20KHz,輸入信號的最大頻率為4KHz，由f2f可知,ch本電路滿足采樣定理。3.2電路仿真在ewb軟件中，畫出電路圖并且修改電路元件參數(shù)，檢查電路正確性和完整性。通過軟件中的儀器對電路中的各個部分進(jìn)行仿真。仿真電路圖如下圖表示。設(shè)計(jì)抽樣脈沖頻率為20KHz，正弦波信號頻率為2KHz。如圖3.2所示為調(diào)制信號波形圖，該信號送入到乘法器的Y端。其中一個調(diào)制信號為4V圖3.2調(diào)制信號圖3.3所示為兩乘法器的輸出波形，即PAM編碼輸出波形。圖3.3PAM編碼波形如圖3.4所示的是復(fù)接后的波形，即時分復(fù)用波形。如圖3.5所示的即為解調(diào)后的波形。由以上波形可以看出，波形有一定的失真。導(dǎo)致波形失真的原因可能是在抽樣過程中時隙誤差造成了時域的混疊?？偨Y(jié)：脈幅調(diào)制(PAM)是數(shù)字通信系統(tǒng)最為常用的調(diào)制方式之一，脈沖振幅調(diào)制，即是脈沖載波的幅度隨基帶信號變化的一種調(diào)制方式。如果脈沖載波是由脈沖激脈沖組成的，根據(jù)抽樣定理，就可以把信號復(fù)原，就是脈沖振幅調(diào)制的原理。4心得體會通信原理課程設(shè)計(jì)心得體會，課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程，通過課程設(shè)計(jì)我們能夠比較系統(tǒng)的了解理論知識，把理論和實(shí)踐相結(jié)合，并且用到生活當(dāng)中。在做設(shè)計(jì)的過程中總會出現(xiàn)各種問題，在這種情況下我們都會努力尋求最佳路徑解決問題，無形間提高了我們的動手，動腦能力，并且同學(xué)之間還能相互探討問題，研究解決方案，增進(jìn)大家的團(tuán)隊(duì)意識。通過課程設(shè)計(jì)讓我知道了，我們平時所學(xué)的知識如果不加以實(shí)踐的話等于紙上談兵。課程設(shè)計(jì)主要是我們理論知識的延伸，它的目的主要是要在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問題，并且自己要能找到解決問題的方案，形成一種獨(dú)立的意識。我們還能從設(shè)計(jì)中檢驗(yàn)我們所學(xué)的理論知識到底有多少，鞏固我們已經(jīng)學(xué)會的，不斷學(xué)習(xí)我們所遺漏的新知識，把這門課學(xué)的扎實(shí)。通信原理課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)中，讓我受益頗多。一、讓我養(yǎng)成了課前預(yù)習(xí)的好習(xí)慣。二、培養(yǎng)了我的動手能力。三、讓我在探索中求得真知。那些偉大的科學(xué)家之所以偉大就是他們利用實(shí)驗(yàn)證明了他們的偉大。實(shí)學(xué)習(xí)就是為了能自我學(xué)習(xí)，這正是實(shí)驗(yàn)課的核心，它讓我在探索、自我學(xué)習(xí)中獲得知識。四、教會了我處理數(shù)據(jù)的能力。實(shí)驗(yàn)就有數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)就得處理，這些數(shù)據(jù)處理。在設(shè)計(jì)電路的過程中用到了Ewb軟件。電路的仿真對于我來說也是一門新的學(xué)問。在課程設(shè)計(jì)之前還不會使用Ewb仿真軟件，為了對電路進(jìn)行仿真，我上網(wǎng)找了一些Ewb的使用說明，大致了解了對一般電路圖的仿真步驟。Ewb是一款功能強(qiáng)大而齊全的仿真軟件，我現(xiàn)在所學(xué)會的不過是其中的一小部分，在今后的學(xué)習(xí)過程中，我會更加深入的學(xué)習(xí)Ewb。的是否得當(dāng)將直接影響你的實(shí)驗(yàn)成功與否?？傊ㄐ旁碚n程設(shè)計(jì)讓我收獲頗豐，同時也讓我發(fā)現(xiàn)了自身的不足。在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)得的，我