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通信原理实验平台研究与运用

为方便观察电路输出波形及调节电路状态，在电路的关键处理环

节引出测量探针，在压控振荡器和鉴相器电路上添加电位器(图3

中W1、W2和W3)。为保证实验平台电路的稳定性，提高FPG

芯片长期运行的可靠性，在芯片工作电源的设计上采纳C－DC

开关隔离、DC－DC开关稳压和LDO线性稳压相结合的供电方

式［11］。

220V交流电，经过C－DC隔离开关电源得到一组约为16V

的直流低压，然后经过降压型DC－DC开关稳压电路得到5V

和8V的电压对母板电路供电，再经过LDO线性稳压电路得到

3．3V及1．2V的电压对子板FPG芯片进行供电。采纳这种供

电方式，可以大幅度降低电XX尖峰脉冲对实验平台电路的干扰，

保证实验平台的稳定工作。

1实验平台的特点

开放性设计平台具有通用性强、功能强大等优点，传统验证

性实验箱具有成本低、性能稳定等优点，实验平台综合了两者的

优点，具体特点如下。(1)通用性强，用途广泛。实验平台支持

硬件电路及软件系统设计，同时满足开设传统电子电路实验及基

于FPG的大型综合设计性实验的要求。目前，该实验平台主要

应用在通信原理、数字系统设计、数字电子设计、模拟电子设计

等课程的实验教学中。同时，还广泛应用在学生课外创新实践活

动中。(2)系统功能强大，支持二次开发。FPG子板逻辑资源丰

1

富，扩展接口众多，核心芯片全面支持NiosII处理器，不仅满

足当前综合设计性实验的要求，而且基于FPG的开放性可对实

验平台进行二次开发，满足新技术、新实验的要求。(3)成本低，

易于维护及升级。首先，当前商品化的通信实验平台价格昂贵，

基本在万元价格，而该实验平台的成本大概为600元左右，大

大节约了实验经费。其次，该实验平台的面板结构采纳母板和子

板相结合的形式，当核心处理芯片损坏或者需要升级换代时只需

更换子板即可，幸免了传统实验箱更换微处理器必须更换整个实

验箱的弊病。(4)性能稳定，安全可靠，便于携带。实验平台采

纳220V标准电源供电，且配备箱式外壳，在实验室资源配置紧

张时，学生可携带实验平台回宿舍等地实施实验，灵活方便。该

实验平台已在本院实验教学中使用多年，故障率低，无安全事故

发生。

2实验平台的应用案例

基于该实验平台设计了众多通信相关综合设计性实验，如

“扩频通信收发系统设计”［12］、“DPSK调制解调系统设计”、

“HDB3线路编译码系统设计”、“(7，4)汉明码编译码传输系统

设计”等。基于扩频通信在移动通信中的重要地位，近年来常以

“扩频通信收发系统设计”作为通信原理的课程设计题目。该实

验不仅覆盖了通信原理众多重要的基础知识点，而且重在锻炼学

生的电路分析设计及硬件系统软件化设计等有用的工程应用能

力，是基于该实验平台典型的应用案例。下面以该实验为例，讲

1

述实验的设计以及实验平台在实验过程中的应用。

2．1扩频通信收发系统设计

“扩频通信收发系统设计”实验的功能及实现要求如下(见

图4):在实验平台上设计实现扩频通信收发系统，发送端将多路

信息源信号复接后通过扩频调制、DPSK数字调制处理后发送出

去，接收端从接收信号中准确提取位时钟信号和帧同步信号，经

过扩频解调并拆分出多路信号，还原出与发送端信息源一致的数

字信号。实验要求DPSK解调在实验平台母板上以硬件的方式实

现，发送端以及接收端中的数字信号处理部分功能采纳软件设计

并分别固化到FPG子板的收发子系统上，最后通过整机联调完

成实验任务。

2．2实验平台在扩频通信收发系统设计实验中的应用及效

果

实验的基本流程如图5所示。在