通信原理实验指导书.docx

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1、通信原理实验指导书（通信工程、电子信息工程专业适用）朱向庆编写电子信息工程学院2012年12月13日修订实验一信号源实验错误!未定义书签。实验二普通双边带调幅与解调实验错误!未定义书签。实验三终端实验、码型变换实验错误!未定义书签。项目一、终端实验错误!未定义书签。项目二、码型变换实验错误!未定义书签。实验四2ASK调制与解调实验错误!未定义书签。实验五增量调制与解调实验错误!未定义书签。实验六带纠检错编码的数字调制解调系统设计实验错误！未定义书签。实验一信号源实验一、实验目的1 .了解频率连续变化的各种波形的产生方法。2 .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

2、源模块的使用方法。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。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IIWlZ方.IU帝器IIMHZ正弦波I图IJ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IooHZIOKHz）.三角波（频率变化范围IOo

3、HZIKHz）、方波（频率变化范围IooHZIoKHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz-IKHz）以及32KHz、64KHz、IMHz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U005（2864）并存放在固定的地址中。当单片机U006（89C51）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U004（EPM7128）中分频器的分频比（分频后的信号频率由数码管MOOIMoo4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

4、选中数据存储器U005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U007（TLC7528）和开关电容滤波器U008（TLCMCD）后得到所需模拟信号。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SW103SW104SW105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（EPM7128）来完成，通过拨码开关SWl01、SWlo2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

5、器分频后可得到IMHz、256KHZ、64KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脉冲信号。可预置分频器的分频比可通过拨码开关SWl01、SWIO2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，该序列的码型可通过拨码开关SWlo3、SWlo4、SW105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。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

6、下开关POWERI、PoWER2,发光二极管LEDOO1、LEDoO2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）3 .模拟信号源部分 观察32K正弦波”、“64K正弦波”、“IM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”、“IM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MOoIM004显示“2000”。 按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波

7、”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时（对应发光二极管亮），转动旋转编码器Koo1,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Iw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LEDoO7熄灭，转动旋转编码器KOOI时，频率以IHZ为单位变化；按一下KOOl,LED007亮，此时旋转KOOl,频率以50HZ为单位变化；再按一下K

8、O01,LEDO07熄灭，频率再次以IHZ为单位变化） 将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重比上述实验。 模拟信号放大通道：用导线连接“模拟输出”点与“IN”点，观察“OUT”点波形，转动电位器”幅度调节2”可改变输出信号的幅度（最大可达6V以上）。 电位器W006用来调节开关电容滤波器U008的控制电压，电位器W007用来调节D/A转换器U007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SWlo1、SWlo2的作用是改变分频舞的分频比（以4位为一个单元，对应十进制数的I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

9、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SWl01、SWlO2设置为,就可以得到15.625KHZ的方波信号。拨码开关SWlO3、SWlo4、SWI05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,当该位开关往上拨时，对应的码元为1,往下拨时，对应的码元为0。 将拨码开关SWIo1、SWlo2设置为，SWlo3、SWIO4、SWlo5设置为，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。改变各拨码开关的设置，重复观

10、察以上各点波形。观察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K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1OOOK、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）。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：IoOHZIOKHZ三角波：100HZIKHZ锯齿波：100HZIKHz方波：100HZIOKHZ32KHZ正弦波：31.25KHZ正弦波输出点。（幅度最大可达4V以上）64KHZ正弦波：6

11、2.5KHZ正弦波输出点。（幅度最大可达4V以上）IMHZ正弦波：IMHZ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：7.8l25KHz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：100OKHz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SWl01、SWl02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

12、输出点。（码型可通过拨码开关SWlo3、SWIO4、SWlO5改变,码速率和位同步信号频率相同）7PN、15PN、3IPN：预留端口输出点。七、实验报告要求1 .将拨码开关SWlO1、SWlO2设置为，SWlO3、SWlo4、SwIo5设置为，画出完整的一帧的NRZ码、BS、2BS和FS的波形。要求标明数字信号高低电平的幅度、周期，并根据周期计算速率/频率，对比与设置是否相符。2 .画出频率为32kHz的正弦波的波形。要求标明正弦波的峰值、周期，并根据周期计算频率，对比与设置是否相符。八、思考题1 .位同步信号的频率和NRZ码的码元速率间存在什么关系，为什么？2 .位同步信号和帧同步信号的频率

13、间存在什么关系，为什么？实验二普通双边带调幅与解调实验一、实验目的1 .掌握普通双边带调幅与解调的原理及实现方法。2 .掌握二极管包络检波原理。3 .掌握调幅信号的频谱特性。4 .了解普通双边带调幅与解调的优缺点。二、实验内容1 .观察普通双边带调幅的波形。2 .观察普通双边带调幅波形的频谱。3 .观察普通双边带解调的波形。三、实验仪器1 .信号源模块2 .PAM/AM模块3 .频谱分析模块4 .终端模块（可选）5 .20M双踪示波器一台6 .频率计（可选）一台7 .音频信号发生器（可选）一台8 .立体声单放机（可选）一台9 .立体声耳机（可选）一副10 .连接线若干四、实验原理1 .普通双边

14、带调幅所谓调制，就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的信号（它的频率一般是较低的）“附加”在高频振荡信号上。所谓将信号“附加”在高频振荡上，就是利用信号来控制高频振荡的某一参数，使这个参数随信号而变化，这里，高频振荡波就是携带信号的“运载工具”，所以也叫载波。在接收信号的一方（接收端）经过解调（反调制）的过程，把载波所携带的信号取出来，得到原有的信息，解调过程也叫检波。调制与解调都是频谱变换的过程，必须用非线性元件才能完成。调制的方式可分为连续波调制与脉冲波调制两大类，连续波调制是用信号来控制载波的振幅、频率或相位，因而分为调幅、调频和调相三种方式；脉冲波调制是先用信号来控制脉冲波的振幅、

15、宽度、位置等，然后再用这己调脉冲对载波进行调制，脉冲调制有脉冲振幅、脉宽、脉位、脉冲编码调制等多种形式。本实验模块所要进行的实验是连续波的振幅调制与解调，即普通双边带调幅与解调。我们已经知道，调幅波的特点是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，这变化的周期与调制信号的周期相同，振幅变化与调制信号的振幅成正比。为简化分析，假定调制信号是简谐振荡，即为单频信号，其表达式为：小=UG“cosQt如果用它来对载波.（，）=UoHCoS/（e,C）进行调幅，那么，在理想情况下，普通调幅信号为：(2-1)“AMW=(Uan+kUumcos)cosct=6c,(l+Macosr)cosct其中调幅指数,=h,OMl,k为比例系数。图21给出了和UcmwAW（0的波形图。从图中并结合式（2-1）可以看出，普通调幅信号的振幅由直流分量和交流分量AUd.cosCr迭加而成，其中交流分量与调制信号成正比，或者说，普通调幅信号的包络（信号振幅各峰值点的连线）完全反映了调制信号的变化。另外还可得到调幅指数Ma的表达式:也=UrnaX Umin _ UmaX Uent