《通信原理实验指导讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理实验指导讲义（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通信系统原理实验目录实验一信号源及终端实验1实验二脉冲编码调制与解调实验5实验三时分复用与基带传输系统实验14实验四相移键控调制实验16实验五相移键控解调实验20实验六码型变换实验22实验一 信号源及终端实验一、实验目的1、了解频率连续变化的各种波形的产生方法。2、熟练掌握信号源模块的使用方法。3、了解终端在整个通信系统中的作用。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。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的输出。6、将原始数字基带信号和接收到的数字信号送入终端模
2、块，观察发光二极管的显示，判断是否出现误码。三、实验仪器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、模拟信号源部分图1-1 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100Hz10KHz）、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。在实验
3、前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U04,并存放在固定的地址中。当单片机U03检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U01中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管SM01SM04显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U04中对应地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过D/A转换器U05和开关电容滤波器U06后得到所需模拟信号。2、数字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SW01、SW02、SW03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
4、U01来完成，通过拨码开关SW04、SW05可改变整个数字信号源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。图1-2 数字信号源部分原理框图晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1024KHz、256KHz、64KHz、32KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脉冲信号。可预置分频器的分频值可通过拨码开关SW04、SW05来改变，分频比范围是19999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。数字信号源部分还包括一个NRZ码产生电路，通过该电路可产生以24位为一帧的周期性NRZ码序列，该序列的码
5、型可通过拨码开关SW01、SW02、SW03来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA等实验中，NRZ码将起到十分重要的作用。3、终端数字部分本实验中数字基带信号的接收与发送均为串行通信，每一帧为24位。实验时将接收到的数字信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA2”、“BS2”、“FS2”送入U04，它为一可编程逻辑器件，通过其经串/并转换后由发光二极管D25D48分别显示；然后再将原始数字基带信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA1”、“BS1”、“FS1”送入U04，经串/并转换后由发光二极管D01D24分别显示。通过比较这两组发光二极管的亮灭情况，就可以直观判断
6、接收到的数字信号是否出现了误码。两组数字信号的串/并转换均在U04内部完成，其工作原理如下：以位同步信号为时钟，数字信号逐位移入三片串联的74164（八位移位寄存器，三级串联后可保存24位数据），三片74164的输出脚分别连至三片74374（八上升沿D触发器）的输入端，当帧同步信号的上升沿到来时，一帧完整的数字信号（24位）恰好全部移入三片74164，此时三片74374开始读数，24位数字信号被读入24个D触发器的D端。因为帧同步信号的高电平维持时间小于一位码元的宽度，所以帧同步信号每来一个上升沿时，74374只能从外部读入一位数据，其它时间处于锁存状态，从而避免了数据的错误读写。读入D端的数
7、据在触发器时钟的控制下从 Q端输出驱动发光二极管，从而实现数据传输的串/并转换。同理，实现数据传输的并/串转换也采用类似的电路，在此不再重述。特别值得注意的是，送入终端模块的数字信号必须是以24位为一帧的周期性信号。五、实验步骤示波器校准：用（2Vp-p,1KHz）信号校正测试棒及示波器的灵敏度。1、将信号源模块、终端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LED01、LED02发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意：此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线
8、 ）3、模拟信号源部分观察“32K正弦波”和“64K正弦波”输出的正弦波波形，调节对应的电位器的“幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。按下“复位”按键使U03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LED07灭，数码管SM01SM04显示“2000”。按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），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时（对应发光二极管亮），转动“频率调节”的旋转编码器，可改变输出信号的
9、频率，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。转动对应电位器“幅度调节”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达5V以上。（注意:发光二极管LED07熄灭，转动旋转编码器时，频率以1Hz为单位变化；按一下旋转编码器，LED07亮，此时旋转旋转编码器，频率以50Hz为单位变化；再按一下旋转编码器，LED07熄灭，频率再次以1Hz为单位变化）将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。电位器W02用来调节开关电容滤波器U06的控制电压，电位器W01用来调节D/A转换器U05的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。4、数字信号源部分拨码开关SW04、S
10、W05的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，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SW04、SW05设置为00000001 00101000（表示4位0128），就可以得到2000KHz/128=15.625KHz的方波信号。拨码开关SW01、SW02、SW03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
11、元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。将拨码开关SW04、SW05设置为00000001 00101000，SW01、SW02、SW03设置为11110000 11001100 10101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 观察1024K、256K、64K、32K、8K各点波形（由于时钟信号为晶振输出的24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）。 观测伪随机序列：PN15、PN31及PN511,记录PN15波
12、形。六、输入、输出点参考说明模拟输出：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：100Hz10KHz32KHz正弦波：31.25KHz正弦波输出点。（幅度最大可达5V以上）64KHz正弦波：62.5KHz正弦波输出点。（幅度最大可达5V以上）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
13、。（方波，频率可通过拨码开关SW04、SW05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SW01、SW02、SW03改变，码速率和位同步信号频率相同）D0-D7：预留端口，便于二次开发实验自行开发。七、实验报告要求1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。2、根据实验测试，记录下列要求的各测量点的波形图，并分析实验现象：32KHz正弦波测试点输出波形；模拟输出：2KHz正弦波，1KHz三角波；示波器双踪观察BS、FS，比较二者之间的频率关系；NRZ点波形，并比较其与SW0
14、1、SW02、SW03之间的关系；1024KHz测试点输出波形；PN15点信号波形。要求标出：波形图的纵、横坐标轴，波形幅度、周期实验二 脉冲编码调制与解调实验一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。2、定量分析并掌握模拟信号13折线A律编码方法。3、了解大规模集成电路TP3067的使用方法。二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析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。三、实验仪器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、实验原理先规定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。发送端接收端模拟信源抽样器预滤波器模拟终端波形编码器量化、编码数字信道波形解码器重建滤波器抽样保持、低通脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变
