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1、 四川大学 实验课程： 通信原理实验 实验题目： （一）信号源实验（二）脉冲编码调制与解调实验 （三）振幅键控与移频键控调制与解调实验（四）模拟信道实验 （五）设计性实验二：数字频带传输实验 实验者： 夏茂才（2012141451103） 同实验者： 崔平、汪永麒 班级： 通信 2 班 指导教师： 李佐儒 实验时间： 周二晚上 实验地点： 基教 B518 实验课程： 通信原理实验 实验题目： （一）信号源实验（二）脉冲编码调制与解调实验 （三）振幅键控与移频键控调制与解调实验（四）模拟信道实验 （五）设计性实验二：数字频带传输实验 实验者： 夏茂才（2012141451103） 同实验者： 崔
2、平、汪永麒 班级： 通信 2 班 指导教师： 李佐儒 实验时间： 周二晚上 实验地点： 基教 B518 实验一实验一 信号源实验信号源实验 一、实验目的一、实验目的 1 了解频率连续变化的各种波形的产生方法。 2. 理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。 3. 熟练掌握信号源模块的使用方法。 二、实验内容二、实验内容 1 观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及 7 段数码管的显示。 2 观察点频方波信号的输出。 3 观察点频正弦波信号的输出。观察 7 位、15 位、31 位伪随机码的输出。 4. 拨动拨码开关，观察码型可变 NRZ 码的输出。 5. 观察位同步信号和帧同步信号输
3、出。 三、实验器材三、实验器材 1 信号源模块 2 20M 双踪示波器 一台 3. 连接线 若干 四、实验原理四、实验原理 信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。 1模拟信号源部分 地址选择器 数据 存储器 预置分频器 单 片 机 D/A滤波器 波形选择 显示驱动 频率调节 模拟信号输出 64KHz方波带通滤波器64KHz正弦波 32KHz方波带通滤波器32KHz正弦波 1MHz方波带通滤波器1MHz正弦波 图图 1-1 模拟信号源部分原理框图模拟信号源部分原理框图 模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波 （频率变化范围 100Hz 10KHz） 、
4、 三角波 （频率变化范围 100Hz1KHz） 、 方波 （频率变化范围 100Hz10KHz） 、 锯齿波（频率变化范围 100Hz1KHz）以及 32KHz、64KHz、1MHz 的点频正弦波（幅 度可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框 图如图 1-1 所示。 2 信号源部分 数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ 码（可通过拨码开关 SW103、 SW104、SW105 改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由 U004 （EPM7128STC100-10）来完成，通过拨码开关 SW101、SW102 可改变整个数字信号 源
5、位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图 1-2 所示。 24MHz晶振3分频 可预置 分频器 BS FS 1M256K8K64KZ8K NRZ码 产生器 码型 调节 分频比选择 NRZ码 分频器 分频器 2BS 2分频2分频 图图 1-2 数字信号源部分原理框图数字信号源部分原理框图 五、实验步骤五、实验步骤 1 将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关 POWER1、POWER2，发 光二极管 LED001、LED002 发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。 3 模拟信号源部分 观察“32K 正弦波”、“64
6、K 正弦波”、“1M 正弦波”各点输出的正弦波波 形，对应的电位器“32K 幅度调节”、“64K 幅度调节”、“1M 幅度调节” 可分别改变各正弦波的幅度。 按下“复位”按键使 U006 复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三 角波” 、 “锯齿波” 、 “方波” 以及发光二极管 LED007 灭， 数码管 M001M004 显示“2000”。 按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其他仍熄灭），此时信 号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四 个波形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿 波和方波。 将波形选择为正弦波（对应
7、发光二极管亮），转动旋转编码器 K001，改变输 出信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形， 并用频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动电位器“幅度调节 1” 可改变输出信号的幅度，幅度最大可达 3V 以上。 （注意，发光二极管 LED007 熄灭， 转动旋转编码器 K001 时， 频率以 1Hz 为单位变化； 按一下 K001， LED007 亮，此时转动 K001，频率以 50Hz 为单位变化；再按一下 K001，频率再次以 1Hz 为单位变化） 4 数字信号源部分 拨码开关 SW101、 SW102 的作用是改变分频器的分频比 （以 4 位为一个单元，
8、对应十进制数的 1 位， 以 BCD 码分别表示分频比的千位、 百位、 十位和个位） ， 得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为 2MHz，分频比变化范围是 19999，所以位同步信号频率范围是 200Hz2MHz。例如，若想信号输出点 “BS”输出的信号频率为 15.625KHz，则需将基频信号进行 128 分频，将拨 码开关 SW101、SW102 设置为 00000001 00101000，就可以得到 15.625KHz 的方波信号。 拨码开关 SW103、 SW104、 SW105 的作用是改变 NRZ 码的码型。 1 位拨码开关就对应着 NRZ 码中的一个码元，当该位开关往上拨
9、时，对应的码 元为 1，往下拨时，对应的码元为 0。 将拨码开关 SW101、 SW102 设置为 00000001 00000000， SW103、 SW104、 SW105 设置为 01110010 00110011 10101010，观察 BS、2BS、FS、NRZ 波形。 六、输入、输出点参考说明六、输入、输出点参考说明 1 输入点说明 IN：模拟信号放大器输入点。 2 输出点说明 模拟输出：波形种类、幅度、频率均可调节。 各种波形的频率变化范围如下： 正弦波：100Hz10KHz 三角波：100Hz1KHz 锯齿波：100Hz1KHz 方 波：100Hz10KHz 32KHz 正弦波
10、： 31.25KHz 正弦波输出点。（幅度最大可达 4V 以上） 64KHz 正弦波： 62.5KHz 正弦波输出点。（幅度最大可达 4V 以上） 1MHz 正弦波： 1MHz 正弦波输出点。（幅度最大可达 4V 以上） OUT： 模拟信号放大器输出点。（放大倍数最大为 2 倍） 数字输出： Z8K： 7.8125KHz 窄脉冲输出点。 8K： 7.8125KHz 方波输出点。 32K： 31.25KHz 方波输出点。 64K： 62.5KHz 方波输出点。 256K： 250KHz 方波输出点。 1024K： 1000KHz 方波输出点。 BS： 位同步信号输出点。（方波，频率可通过拨码开关
11、 SW101、SW102 改变） 2BS： 2 倍位同步信号频率方波输出点。 FS： 帧同步信号输出点。（窄脉冲，频率是位同步信号频率的二十四分之一） NRZ： 24 位 NRZ 码输出点。（码型可通过拨码开关 SW103、SW104、SW105 改变，码速率同位同步信号频率） 7PN、15PN、31PN： 预留端口输出点。 七、实验结果七、实验结果 观察“32K 正弦波”、“64K 正弦波”、“1M 正弦波”各点输出的正弦波波形。 图图 1-1 32K 与与 64K 正弦波比较正弦波比较 图图 1-2 32K 与与 1M 正弦波的比较正弦波的比较 按下“复位”按键使 U006 复位，波形指示
12、灯“正弦波”亮，波形显示“三角波”、 “锯齿波”、“方波”。 图图 1-3 锯齿波锯齿波 图图 1-4 方波方波 图图 1-5 三角波三角波 观察 BS、2BS、FS、NRZ 波形。 图图 1-6 BS、2BS 波形波形 图图 1-7 FS 波形波形 图图 1-8 NRZ 波形波形 八、实验思考题八、实验思考题 1 位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用？ 答：位同步和帧同步是数字通信技术中的核心问题，在整个通信系统中，发送端按照 确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，在接收端必须有准确的抽样 判决时刻（位同步信号）才能正确判决所发送的码元。位同步的目的是确定数字通信
13、 中的各个码元的抽样时刻， 即把每个码元加以区分， 使接收端得到一连串的码元序列， 这一连串的码元序列代表一定的信息。 通常由若干个码元代表一个字母 （符号、 数字） ， 而由若干个字母组成一个字，若干个字组成一个句。帧同步的任务是把字、句和码组 区分出来。尤其在时分多路传输系统中，信号是以帧的方式传送的。克服距离上的障 碍，迅速而准确地传递信息，是通信的任务，因此，位同步信号和帧同步信号的稳定 性直接影响到整个通信系统的工作性能。 九、实验体会九、实验体会 答： 在本次实验中，通过实际动手操作，对实验板有了一个清晰的了解，熟悉掌握了示波 器的应用，了解频率连续变化的各种波形的产生方法，理解帧
14、同步信号与位同步信号在 整个通信系统中的作用，熟练掌握信号源模块的使用方法。对电子工程实验也有了更深 一步的体会。 实验二实验二 脉冲编码调制与解调实验脉冲编码调制与解调实验 一、实验目的一、实验目的 1 掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2 掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3 了解大规模集成电路 TP3067 的使用方法。 二、实验内容二、实验内容 1 观察脉冲编码调制与解调的结果，观察调制信号与基带信号之间的关系。 2 改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3 改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4
15、观察脉冲编码调制信号的频谱。 三、实验器材三、实验器材 1. 信号源模块 2. 模拟信号数字化模块 3. 20M 双踪示波器 一台 4. 连接线 若干 四、实验原理四、实验原理 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽 样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端 用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能 对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号 的编码方式。脉码调制的过程如图 8-1 所示。 PCM 主
16、要包括抽样、 量化与编码三个过程。 抽样是把时间连续的模拟信号转换成时 间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离 散幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标 准化的 PCM 码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。编码后的 PCM 码组，经数 字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保 持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在 3003400Hz 左右，所以预滤波 会引入一定的频带失真。 图图 8-1 PCM 调制原理框图调制原理框图 1 量化 从数学上来看， 量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一
