通信原理实验指导手册示例.docx

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1、试验一：抽样定理试验一、试验目的1、熟悉TKCS-AS型通信系统原理试验装置；2、熟悉用示波器观测信号波形、测量频率与幅度；3、验证抽样定理；二、试验预习规定1、复习通信系统原理中有关抽样定理的内容；2、阅读本试验的内容，熟悉试验的环节；三、试验原理和电路阐明1、概述在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充足运用信道的传播能力，扩大通信容量。因此，采用多路化制式是极为重要的通信手段。最常用H勺多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。频分多路技术是运用不同样频率的!正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同样的频段上，在同一信道上传播。而时

2、分多路系统中则是运用不同样步序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号准时序排列起来，在同一信道中传播。运用抽样脉冲把一种持续信号变为离散时间样值的过程称为“抽样”，抽样后的信号称为脉冲调幅(PAM)信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的所有信息。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。抽样定理在通信系统、信息传播理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础的。在工作设备中，抽样过程是模拟信号数字化口勺第一步。抽样性能的优劣关系到整个系统的性能指标。作为例子，图1示意地画出了传播路语音信号的PCM系统。从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语

3、音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。因此，抽样过程是语音信号数字化H勺重要环节，也是一切模拟信号数字化H勺重要环节。PAMPAM1.rLLLJLIlJJLru图I-I单路PCM系统示意图为了让试验者形象地观测抽样过程，加深对抽样定理的理解，本试验提供了一种经典口勺抽样电路。除此，本试验还模拟了两路PAM通信系统，从而协助试验者初步理解时分多路的通信方式。2、抽样定理抽样定理指出，一种频带受限信号m假如它的最高频率为轴(即m(t)的频谱中没有足以上的分量)，可以唯一地由频率等于或不不大于2fH11J样值序列所决定。因此，对于一种最高频率为3400HZrJ语音信号m，可以用频率不不大于或等于6

4、800HzH勺样值序列来体现。抽样频率fs和语音信号m(t邢J频谱如图1-2和图1-3所示。由频谱可知，用截止频率为fH的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t),这就阐明了抽样定理的对的性。实际上，考虑到低通滤波器特性不也许理想，对最高频率为3400Hz的语音信号，般采用8KHz抽样频率,这样可以留出120OHZ的防卫带，见图1-4。假如fs2g,就会出现频谱混迭的现象，如图1-5所示。在验证抽样定理H勺试验中,我们用单一频率排的正弦波来替代实际的语音信号,采用原则抽样频率fs=8KHz,变化音频信号欧!频率fH，分别观测不同样频率时，抽样序列和低通滤波器欧)输出信号，体会抽样定理的对

5、的)性。图1-2语音信号口勺频谱图1-3语音信号口勺抽样频谱和抽样信号勺频谱图14留出防卫带的语音信号的抽样频谱图1-5fsUP,则场效应晶体管处在夹断状态，输出信号为“0”。抽样脉冲来时，驱动三极管导通，发射极+5V电压加到驱动二极管，使之反向偏置。从截止到导通的跳变电压经跨接在二极管两端的电容加到场效应晶体管及IG极。使栅极、源极之间的电压迅速抵达场效应晶体管导通的数值，并一直抵达使源极电压等于漏极上的模拟电压。这样，抽样脉冲期间模拟电压经场效应晶体管开关加到负载上。由于抽样电路的负载是一种电阻，因此抽样的输出端能得到一串脉冲信号。此脉冲信号的幅度与抽样时输入信号的瞬时值成正比例，脉冲的宽

6、度与抽样脉冲的宽度相似。这样，脉冲信号就是脉冲调幅信号。当抽样脉冲宽度远不不不大于抽样周期时，电路输出的成果靠近于理想抽样序列。由图1-6可知，用一低通滤波器即可实现模拟信号的恢复。为便于观测，解调电路由射随、低通滤波器和放大器构成，低通滤波器H勺截止频率为3400Hz。四、试验仪器双踪同步示波器五、试验内容与环节(一)、准备工作1、观测本试验电路部分及所需直流电压;2、打开交流电源总开关，用短线接上宜流电压;(一)、抽样脉冲和分路脉冲的形成用示波器观测各脉冲信号，记录信号的波形、频率、幅度及脉冲宽度;1、理解TKCSAS型通信系统原理试验装置的构造；2、用示波器观测主振脉冲(TPl)信号；V

7、幅度：Vt周期：S主振脉冲(TPl)3、用示波器观测分路抽样脉冲(TP2)和(TP3)信号；分路抽样脉冲(TP2)和(TP3)4、用示波器观测分路抽样脉冲(TP2,)和(TP3)信号;分路抽样脉冲(TP2)和(TP3)5、比较(TP2)(TP2,)、(TP3)(TP3)的相位；比较成果：(二)、验证抽样定理1、打开低频函数发生器电源，用示波器观测输出端，调整频率和幅度电位器，输出正弦波f=lKHz、Vp-p=2V；2、正弦波信号从信号输入端(TP4)输入；3、连接(TP2)(TP6)；4、以(TP4)作比较信号，观测抽样后形成的PAM信号(TP8),调整示波器触发同步，使波形在示波器上稳定，计

8、算一种周期内的抽样次数，查对信号频率与抽样频率的I关系；幅度：Vt,一周期：S频率：Hz抽样后形成的PAM信号(TP8)5、变化信号频率f；计算一种周期内的抽样次数，填入下表：f(Hz)300500100O202330005000抽样次数6、连接(TP2)(TP6)；(TP8)(TP14)在(TPI5)观测经低通滤波器和放大器H勺解调信号，测量其频率确定和输入信号的关系，验证抽样定理。幅度：Vt周期：S解调信号(TP15)六、试验汇报1、整顿试验数据，画出对应的曲线和波形。2、抽样定理的内容和公式？3、试验心得与体会。试验二：脉冲调幅(PAM)试验一、试验目的1、观测理解PAM信号的形成过程;

9、2、理解PAM口勺平顶展宽解调过程;3、低通滤波器在解调中的作用;二、试验预习规定1、复习通信系统原理中有关PAM的内容;2、复习模拟通信系统和基带传播Fl勺有关章节；3、阅读本试验的内容，熟悉试验的环节;三、试验原理1、多路脉冲调幅(PAM信号的形成和解调)多路脉冲调幅的试验框图如图27所示。在试验中，连接(TP8)和(TPI1)、(TP13)和(TP14)就构成了多路脉冲调幅试验电路。不低通图2-7多路脉冲调幅试验框图分路抽样电路的作用是：将在时间上持续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。n路抽样脉冲在时间上是互不交叉、次序排列H勺。各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便

10、形成合路H勺脉冲调幅信号。本试验设置了两路分路抽样电路。多路脉冲调幅信号进入接受端后，由分路选通脉冲分离成n路，亦即还原出单路PAM信号。发送端分路抽样与接受端分路选通是一一对应的，这是依托它们所使用的定期脉冲的对应关系决定的。为简化试验系统，木试验的分路选通脉冲直接运用该路的分路抽样脉冲经合适延迟获得。接受端於J选通电路也采用结型场效应晶体管作为开关元件，但输出负载不是电阻而是电容。采用这种类似于平顶抽样口勺电路是为了处理PAM解调信号的幅度问题。由于时分多路的需要，分路脉冲Fl勺宽度T是很窄的。当占空比为s/Ts的脉冲通过话路低通滤波器后,低通滤波器输出信号口勺幅度很小。这样大的衰减带来的

11、后果是严重的。不过，在分路选通后加入保持电容，可使分路后的PAM信号展宽到100%的占空比，从而处理信号幅度衰减过大的问题。但我们懂得平顶抽样将引起固有H勺频率失真。PAM信号在时间上是离散的，但在幅度上却是持续的。而在PCM系统里，PAM信号只有在被量化和编码后才有传播的I也许。本试验仅提供一种PAM系统的简朴模式。2、多路脉冲调幅系统中H勺路际串话路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。路际串话是指在同一时分多路系统中，某一路或某几路口勺通话信号串扰到其他话路上去，这样就产生了同一端机中的各路通话之间的串话。串话分可懂串话和不可懂串话，前者导致失密或影响正常通话：后者等于噪声干扰。对路际串话

12、必须设法防止。一种实用的通话系统必须满足对路际串话规定的指标。在一种理想的传播系统中，各路PAM信号应是严格地限制在本路时隙中H勺矩形脉冲。但假如传播PAM信号的通道频带是有限的，则PAM信号就会出现“拖尾”的现象，当“拖尾”严重，以至侵入邻路隙时，就产生了路际串话。在考虑通道频带高频端时，可将整个通道简化为图28所示的低通网络，它的上截止频率为：f=l/(211RC)为了分析以便，设第一路有幅度为V/、JPAM脉冲，而其他路没有。当矩形脉冲通过图2-8(a)所示Fl勺低通网络，输出波形如图2-8(b)所示。脉冲终了时，波形按RiC时间常数指数下降。这样，就有了第一路脉冲在第二路时隙上的残存电

13、压一一串话电压这种由于信道的高频响应不够引起的路际串话就叫做富频串话。当考虑通道频带的低频端时，可将通道简化为图2-9所示的高通网络。它的下截止频率为：f2=l/(2R2C2)由于R2C2因此当脉冲通过图2-9(a)所示的高通网络后，输出波形如图29(b)所示。长长的“拖尾”影响到相隔很远的时隙。若计算某一话路上的串话电压，则需要计算前n路对这一路分别产生的串话电压，积累起来才是总的串话电压。这种由于信道口勺低频响应不够而引起口勺路际串话就叫做低频串话。处理低频串话是一项很困难H勺工作。eHI1-T一JlR=VIJL止!-,烹,4tK-13H(a)(b)图2-9通道的高频等效电路四、试验仪甥双

14、踪同步示波器五、试验内容与环节1、打开低频函数发生器电源，用示波器观测输出端，调整频率和幅度电位器，输出正弦波f=lKHz、Vp-p=2V；2、正弦波信号从信号输入端(TP4)输入；3、连接(TP2)(TP6)、(TP8)(TPI1)(TP13)(TPI4)、(TP3)(TP12)；4、在(TP13)观测选通后的单路解调展览信号，用示波器读出/、J宽度(单位为us)；=(us)；单路解调展宽信号(TP13)5、变化信号频率f,在(TP15)观测经低通滤波器放大后的音频信号，测量整个系统的频率特性幅度：Vt一周期：S频率：Hz单路解调展宽信号（TP13）测量整个系统的频率特性，测试数据填入下表：f(Hz)3005001000202330005000TP15(Vp-p)六、试验汇报1、整顿试验数据，画出对应的曲线和波形;2、回答：PAM信号是怎样形成的？3、试验心得与体会。试验三：脉冲编码调制（PCM）试验一、试验目的1、理解语音信号编译码的工作原理；2、验证PCM编码原理；3、初步理解PCM专用集成电路的工作原理和应用；4、理解语音信号数字化技术的重要指标及测试措施；二、试验预习规定1、