基于示波器的调制系统时延测量

目录一．数字存储示波器简介及设计思路 (3)2．实验设计原理 (5)三、系统各模块的简单说明 (5)四．最终实现功能说明 (8)五．实验设计实现功能模块具体分析 (9)六、实验硬件分配及总体仿真波形 (15)一、数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是20世纪７０年代初发展起来的一种新型示波器。

这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。

而我们此次要设计的便是一种简易的数字存储示波器。

数字存储示波器可实现以下功能。

通过对来自信号源的信号进行采集（可分为实时取样和等效时间取样），将获得的值存储在内置RAM内，后期操作有对波形的显示、波形的测量（如测量频率、幅值、上升下降时延等）和波形处理（如双踪两波形的相加、相减、X-Y显示等等）。

其工作示意图如下所示：而我们设计的简易数字存储示波器实现的功能有对单一信道信号进行采样存储显示（分实时显示和存储后期调用显示）、对信号进行频率测量并显示数值、对波形进行上移、下移、扩展、收缩操作、示例波形演示（包括正弦波、锯齿波、方波）。

我们所用的硬件有实验箱上的高速的模数转换器TLC5510、FPGA芯片、单片机、LCD显示屏、FPGA内置RAM、外围扩展的RAM和键盘。

以下框图为实验箱硬件使用说明图：下移、扩展、收缩和测频的处理。

二、实验设计原理设计总体逻辑思路如下：系统开始工作时，通过按键选择是否开始检测波形，若是，则首先由频率检测器检测频率，然后根据测得的频率选择适当的采样频率。

信号源产生的信号通过A/D采样，采样结果保存在FPGA内置的存储器中。

待存储完一帧数据时进行输出到LCD上显示。

待显示100ms后暂停100ms以消除视觉暂留效应，然后准备下一帧数据的存储和显示。

如若需要存储波形，则在当前显示的同时，将采样得到的数据送往片外的SDRAM存储，直至存储结束或者存储容量达到上限。

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2. AC校准 测试高速信号的高性能示波器，由于带宽非常宽，很难保证带内幅频和相频 响应绝对平坦。为了提高测量精度，就需要校准带内的频率响应，使示波器 和探头测试系统在全部带宽内，不同频点具有一致的幅度和频率响应。DC校 准不能修正频率响应。探头AC校准方法，是使用网络分析仪测试有源探头放 大器的S参数，通过测试每个频点的损耗，修正探头频率响应。示波器厂商在 出厂时会测试每只探头放大器的S参数并存储在探头内部的存储器中，用户使 用探头时，示波器读取探头S参数做AC校准。
示波器的探头校准方法 在示波器的应用场合中，除了有些RF或高速数字的场合用电缆直接测量以外， 很多板上的调试工作都是借助探头完成的。探头是示波器测量系统的一部分， 很多高带宽的探头都必须是有源探头，有源探头内部的有源放大器的的增益 和偏置随着温度或者时间老化可能会有漂移，为了补偿这种漂移，就需要定 期对探头进行校准。
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使用网络分析仪测试S参数的过程非常复杂，不适用于现场环境使用。目前 Agilent基于磷化铟材料的示波器自身可以提供小于15ps上升沿的信号做为校准 源，由于快速的上升沿包含了足够的高频成份，所以以快沿信号做校准源是 合理和可行的。（传统的高速示波器虽然也有快沿输出，但其上升沿通常在 几十ps甚至更缓，所以主要用于时延校准，而不足以进行精确的频响校准。）
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3. 用户现场AC校准 上述探头AC校准过程，使用厂商出厂提供的固定S参数做校准，无法充分考虑 到探头连接附件在不同实际情况下的损耗。实际上，用户的使用环境差异很 大，如不同的探头连接前端长度。对于几十GHz带宽示波器与探头，根据用户 使用环境和测试附件进行AC校准非常必要。

K50--相同于场时间失真。
K 系数评价
对图像的影响
所有各种线性失真都会影响K
系数的评价值。对图像的影响 即为短时间，行时间，场时间 ，长时间失真对图像的影响。
测试信号
任何包含2T脉冲和白条的测试
信号都可用来测量 Kpulse/bar, K2T,Kbar.对K50 的测量要用 50Hz方波。
20T脉冲
色度－亮度增益和时延不等
测量方法
波形监视器和列线图法 VM700A/T的测量菜单中的
ChromLum_GainDelay
自动测试。
右图为波形监视器上观测到
的色度--亮度增益和时延差 。
Y1
Y2
色度信号高且滞后
短时间失真_100ns-1s
定义
短时间失真使快速上升脉冲和2T 脉冲引起幅度变化，振铃， 过
定义
频率响应的测量用来评估一个系统均匀一致传送不同频率的信号
分量而不影响信号幅度的能力。这个参数也称为增益/频率失真或 称作幅度频率响应。 幅度的变化可用dB或百分数表示。基准幅 度( 0 dB,100% )通常是以不同或某些低频信号。
对图像的影响
频率响应的问题会在图像上引起多种畸变，包括上面已讨论过的
对图像的影响
由于相位失真使得脉冲信号前后沿出现上冲， 下冲和振铃。群时
延的问题可引起图像垂直行清晰度的变坏。
群时延
测试信号
多脉冲信号
sin x/x 信号
sin x/x 是一种在所有行频谐 波(一直到截至点，一般是 6MHz)上都具有相同能量的 一 种信号。换言之，当在频谱分 析仪上观察时，它显示平坦的 频谱。 sinx/x 信号原本是为 频谱分析仪或象VM700这样的 自动测量设备而设计的。时域 显示时只可看到很少信息。

本科课程设计说明书题目：基于Matlab的GMSK调制与解调院（部）：信息与电气工程学院专业：通信工程班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：目录摘要 (4)第1章设计要求 0设计内容： 0设计要求： 0第2章 GMSK调制与解调系统 (1)GMSK系统的介绍 (1)GMSK系统的设计原理 (1)GMSK调制原理 (2)GMSK解调原理 (3)第3章 GMSK系统功能模块设计与结果分析 (4)GMSK系统的功能模块设计 (4)信号发生模块 (4)调制与解调模块 (6)误码率计算模块 (8)波形观察模块 (9)GMSK系统结果分析 (14)GMSK调制与解调波形 (14)GMSK调制信号眼图 (16)第4章结论 (18)附录一：程序 (20)附录二：建模图 (21)摘要高斯滤波最小频移键控（GMSK）系统的特点是在MSK(最小移频键控)调制器之前插入高斯低通预调制滤波器进行预调制滤波，因此GSMK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中取得了普遍利用，如此刻普遍利用的GSM（Global System for Mobile communication）移动通信体制就是利用GMSK 调制方式。

本文主要在瑞利信道下，通过在Matlab中的Simulink成立仿真模型进行仿真研究。

并通过观察GMSK系统调制、解调信号的的波形、频谱图、眼图和误码率曲线，从而验证GMSK系统较为良好的性能。

关键词：GMSK，瑞利信道，SimuLink仿真，误码率曲线第1章设计要求设计内容：学习GMSK系统的传输原理，并利用Simulink搭建GMSK系统的调制与解调模块，利用高斯信道模块来模拟信号传输仿真，用示波器观察各点波形，通过与理论波形的对比，验证电路的正确性。

设计要求：1. 观察基带信号和解调信号波形；2. 观察已调信号频谱图3.分析调制性能和BT参数的关系。

第2章 GMSK调制与解调系统GMSK系统的介绍高斯滤波最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying - GMSK）调制技术是从MSK调制的基础上进展起来的一种数字调制方式，其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一个Gauss滤波器（预调制滤波器）进行预调制滤波，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速度时频道间距能够变得更紧密。