进行简易数字信号传输性能分析仪的设计详细说明

　　任务

　　设计一个简易数字信号传输性能分析仪，实现数字信号传输性能测试；同时，设计三个低通滤波器和一个伪随机信号发生器用来模拟传输信道。

　　简易数字信号传输性能分析仪的框图如图 1 所示。图中，V1 和 V1-clock 是数字信号发生器产生的数字信号和相应的时钟信号；V2 是经过滤波器滤波后的输出信号；V3 是伪随机信号发生器产生的伪随机信号；V2a 是V2 信号与经过电容C的V3 信号之和，作为数字信号分析电路的输入信号； V4 和V4-syn 是数字信号分析电路输出的信号和提取的同步信号。

　　（二）、要求

　　1．基本要求

　　（1）设计并制作一个数字信号发生器：

　　a）数字信号V1 为f1（x） =1+ x 2 + x 3 + x 4 + x 8的 m 序列，其时钟信号为V1-clock；

　　b）数据率为10~100kbps，按10kbps 步进可调。数据率误差绝对值不大于1％；

　　c）输出信号为TTL 电平。

　　（2）设计三个低通滤波器，用来模拟传输信道的幅频特性：

　　a）每个滤波器带外衰减不少于40dB/十倍频程；

　　b）三个滤波器的截止频率分别为100kHz、200kHz、500kHz，截止频率误差绝对值不大于10％；

　　c）滤波器的通带增益AF 在0.2~4.0 范围内可调。

　　（3）设计一个伪随机信号发生器用来模拟信道噪声：

　　a）伪随机信号V3 为f2 （x） =1+ x + x 4 + x 5 + x 12的 m序列；

　　b）数据率为10Mbps，误差绝对值不大于1％；

　　c）输出信号峰峰值为100mV，误差绝对值不大于10% 。

　　（4）利用数字信号发生器产生的时钟信号V1-clock 进行同步，显示数字信号V2a 的信号眼图，并测试眼幅度。

　　1.硬件设计

　　1.1 可变时钟源电路设计

　　用单片机AT89S51控制由AD9851组成的DDS电路，产生频率可变的方波，给m序列提供时钟信号。时钟源电路主要包括单片机AT89S51的最小系统、DDS电路、LCD12864显示电路以及矩阵键盘电路。其中单片机的最小系统包括复位电路与晶振电路。DDS模块主要有AD9851及其外围电路组成。可变时钟源电路的系统框图如图1所示。

　　从图1中可以看出通过矩阵键盘向单片机AT89S51输入所需信号源的频率，单片机通过控制AD9851来产生对应频率的方波，并且通过LCD12864显示屏把有关数据显示出来。

　　AT89S51是一种低功耗，高性能COMS 8位单片机，片内含4k 字节ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。含有6个中断源，有片内振荡器和时钟电路。 AT89S51单片机实现了ISP的在线下载功能，方便下载操作。