通信原理实验NI.docx

通信原理实验NI.docx

《通信原理实验NI.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理实验NI.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

通信原理实验NI

通信原理实验

NIEmonaDATEx实验台简介

DATEx说明：

1、本系统中每一方块图都代表着一基本电子电路功能，如振荡器、滤波器、加法器、乘法器等。

2、模块上的控制旋钮是没有刻度的，必须依据实际的测量变量来确认理论的计算值。

3、每一模块的前面板功能规划相同：

面板左边为输入，右边为输出；所有输入和输出都以形状来表示信号形态，圆圈代表模拟信号，方块代表数字信号。

基本固定模块详细介绍

1、主振荡器（MasterSignals）

1）100kHz载波振荡器（Carrieroscillator），正交正弦波输出和数字输出；

2）8kHz正弦信息信号（数字信号）；

3）2kHz正弦信息信号（数字、模拟信号）。

2、音频放大器和3kHz低通滤波器（HeadphoneAmplifier）

1）音频放大器，具耳机信号输出孔。

2）3kHz五阶椭圆形低通滤波器。

3、放大器（Amplifier）

可调增益的放大器，放大倍数为0.2-10倍，反相放大。

4、可变DC（VariableDC）

+，提供可变正输出电压输出；

-，提供可变正输出电压输出。

5、示波器选择器（ScopeSelector）

切换选择欲显示的信号，于示波器上显示。

6、加法器（ADDER）

两路模拟输入信号A（t）和B（t）可以相加在一起，其中G和g部分为可调增益，结果总和显示在输出端，为GA+gB。

增益可调（0～2），反相放大，带宽≤600kHz

7、音频振荡器（Audiooscillator）

音频振荡器是一低失真，具有500Hz到10kHz频率可调范围的正弦波源。

提供三组输出：

两组正交正弦波和一组TTL准位信号。

8、公用模块（UTILITIES）,包含4个独立的功能模块

（1）信号比较器（可用REF提供判决门限）

（2）整流器

（3）二极管和RC低通滤波

（4）RC低通滤波

9、乘法器（Multiplier）

两组模拟输入信号X（t）和Y（t）可相乘在一起。

10、移相器（PhaseShifter）

移相器介入于一组输入和输出之间做相位移，此相位移可以由旋钮调节。

11、序列产生器（Sequencegenerator）

使用外接时钟信号，序列产生器输出两组独立的伪随机序列X和Y，有模拟与TTL准位两种信号模式。

同步信号输出（SYNCoutput）与序列信号的开始是一致的，并可供重置信号输入。

12、可调低通滤波器（TuneableLPF）

低通滤波器的截至频率可由前面板旋钮改变。

滤波器的截止频率由前面板的按钮调整（200Hzto12kHz）。

增益（GAIN）也是可由前面板的旋钮调整（0～1.6倍）。

13、双脉冲产生器（TwinPulseGenerator）

TWIN模式输出两组序列脉波（Sequentialpulses）Q1和Q2，脉波宽度和与脉波之间的延迟，都可由使用者自己调整。

14、线性编码器（Line-codeencoder）

可产生不归零绝对码NRZ-L，不归零相对码NRZ-M，单极性归零码RZ，双极性归零码RZ，AMI码和Machester码。

15、线性译码器（Line-codedecoder）

可将产生的不归零绝对码NRZ-L，不归零相对码NRZ-M，单极性归零码RZ，双极性归零码RZ，AMI码和Machester码等码型译为原始的二进制信息。

16、M进制编码器（M-Levelencoder）

提供六种编码格式：

4-QAM，8-QAM，16-QAM，4-PSK，8-PSK和16-PSK。

17、M进制译码器（M-Leveldecoder）

提供七种译码格式：

BPSK，4-QAM，8-QAM，16-QAM，4-PSK，8-PSK和16-PSK。

18、定标模块（Decision-makermodule）

1）进入到任何眼图的相交处，做硬判决（harddecision）的效能观察及测量；

2）连续可变的决定点，可调整位宽的交叉；

3）最多可同步转换两组噪声线码（数字）信号，转成清晰线码（数字）信号，同时并输出一组同相的（in-phase）位时脉（bitclock）。

可调整定标以一亮点显示在眼图上。

供所有的TIMS线编码实验做图标。

19、噪声产生器（NoiseGenerator）

（1）提供3个等级的白噪声（0dB/-6dB/-20dB）

（2）最大噪声幅值为：

4.8V

20、双模拟开关（DualAnalogSwitch）

两组单极性模拟开关，由具TTL准位信号做数字控制，两组开关的输出是在内部相加并显示在模块输出端。

NIELVISmx测试软件说明：

1、DMM——DigitalMultimeter，数字万用表

2、Scope——Oscilloscope，示波器

3、FGEN——FunctionGenerator，信号发生器

4、VPS——VariablePowerSupplies，可变电压源

5、DSA——DynamicSignalAnalyzer，动态信号分析（可分析频谱）

实验一DSB调制与解调（DoubleSideBand

modulationanddemodulation）

一、实验目的

1、了解DSB调制和解调的基本工作原理。

2、了解噪声对信号传输的影响。

二、模块

可编程信号源（FGEN）、主振荡器、加法器乘法器、低通滤波器、噪声源。

三、实验内容

1、画出DSB调制的原理图；

2、根据原理图将模块之间正确连线，并画出连线图；

3、调制信号的频率为2kHz，载波频率可根据需求自行设置（正弦和余弦均可，可以使用主振荡器的载波信号）；

4、观察调制后已调信号的波形并记录，观察相位反转点；

5、观察已调信号的频谱频谱（用DSA模块，注意选择通道和调整截至频率）；

6、对已调DSB信号采用相干解调，画出解调框图，将模块之间正确连线；

7、观察解调波形和频谱并记录（需分别观测通过乘法器以及低通滤波器后的信号的波形）；

8、将噪声加入信道，观察解调后的波形与原输入信号之间的关系并记录，与系统未加入噪声时的信号进行比较。

四、思考

1、DSB解调能否使用包络检波？

2、噪声对信号的传输有无影响？

实验二幅度调制与解调（Amplitudemodulation

anddemodulation）

一、实验目的

1、了解振幅调制器的基本工作原理。

2、了解调幅波调制系数的意义和求法。

二、模块

可编程信号源（FGEN）、可变直流电压（VPS）、主振荡器、加法器、乘法器、低通滤波器、噪声模块。

三、实验内容

1、画出AM调制的原理图；

2、根据原理图将模块之间正确连线，并画出连线图；

3、调制信号的频率为2kHz，载波频率可根据需求自行设置（正弦和余弦均可，可以使用主振荡器的载波信号）；

4、打开VPS模块，调整直流电压的输出（负电压）；

5、调整加法器的增益G和g，分别调整AC振幅和DC值，在不同情况下（正常调制、100％调制、过调制），用示波器观察乘法器的输出，并记录调制的波形，记录读出振幅的最大值和最小值，算出调制系数；

表一：

不同调制系数时的AM调制

调制系数

DC（V）

AC（峰值）

表达式

波形

0.5

1

1.5

6、观察不同调制度时已调信号的频谱（用DSA模块，注意选择通道和调整截至频率）；

7、对AM调幅波采用相干解调，画出解调框图，将模块之间正确连线，观察表一中不同调制指数时的解调波形，并记录解调后的波形及频谱，分析解调波形与原输入信号之间的关系，验证幅度调制不失真的条件；

8、将噪声加入信道，观察解调后的波形与原输入信号之间的关系并记录，与系统未加入噪声时的信号进行比较。

四、思考

1、振幅调制调制系数的作用；振幅调制有哪些优点和缺点。

2、AM调制的解调方式有哪几种？

DSB调制能否使用包络检波？

实验三取样与重建（Samplingandreconstruction）

一、实验目的

了解采样定理的原理，采样后的信号如何恢复以及取样时钟应该如何选取。

二、模块

主振荡器、乘法器、可调低通滤波器、信号发生器（FGEN）

三、实验步骤

1、画出采样定理的原理图，写出数学表达式。

2、画出模块连线图。

3、将主振荡器中的2KHz模拟信号作为取样信号。

4、信号发生器（FGEN）中的波形选择为方波，调整方波占空比、频率、幅度和基准电压，以获得合适的脉冲信号。

5、根据采样定理的原理图，进行连线。

6、用示波器观察采样后的输出信号并记录。

7、将采样后的输出信号接到可调低通滤波器的输入端，再用示波器进行观察并记录。

8、观察采样频率为8kHz时采样信号的频谱（用DSA模块，注意选择通道和调整截止频率）。

9、调整脉冲信号的频率，观察正常抽样、临界抽样和不满足抽样定理时信号的恢复情况，并记录波形。

四、思考：

1、为什么要从取样信号中恢复原信号，需要低通滤波器画出取样后的信号频谱。

2、为什么取样脉冲的频率要大于两倍信号频率，而不是等于。

实验四PCM编译码（PCMcoding&decoding）

一、实验目的

了解PCM编码的原理。

二、模块

主振荡器、序列产生器、PCM编码器、PCM译码器、低通滤波器

三、实验步骤

1、将主振荡器100KHz数字信号输入到PCM编码模块的CLK端，将FGEN的FUNCOUT输入到PCM编码模块的IN端，FGEN按照如下的参数设置：

Waveshape:

Sine

Frequency:

500Hz（也可以设置为其他频率）

Amplitude:

4Vpp

DCoffset:

0V

2、观察原信号与编码后的信号的波形并记录。

3、将编码后的信号输入到PCM译码模块，PCM译码模块的CLK与PCM编码模块的CLK相同，将PCM编码模块的FS与PCM译码模块的FS相连。

4、将此信号通过缓冲放大器，作为模拟信道，用示波器观察通过放大器后的波形，并记录。

5、将译码后的信号通过可调低通滤波器，观察输出波形并与输入波形相比较并记录。

6、若将输入信号变为直流信号（正负2V之间），观察编码后的波形和译码后的波形；改变输入直流信号的正负极性，试观察编码后波形的区别。

四、思考：

1、PCM编码的原理是什么？

2、目前在通信系统中，PCM的使用状况如何？

实验五线性编码与译码（Linecoding&decoding）

一、实验目的

了解信道编码和解码的种类和格式，它们的优缺点和信道编码和解码器的作用，并用示波器进行各种情况下的波形分析。

二、模块

序列产生器、线性编码器、噪声模块

三、实验步骤

1、根据编码的原理画出模块连线图。

2、用序列码产生器产生一个数字信号，再加入线性编码器进行编码，分别产生不归零绝对码（NRZ-L），曼彻斯特码（Bi-Ɵ），单极性归零码（UNT-RZ），AMI码（RZ-AMI），画出产生的数字信号和经过线性编码以后的各种码型的波形，和理论的分析结果相比较。

3、将此信号通过缓冲放大器，作为模拟信道，其带宽可以调整，用示波器观察通过放大器后的波形，并分别记录。

4、将编码后的信号叠加噪声后通过缓冲放大器，作为模拟信道，其带宽可以调整，用示波器观察通过放大器后的波形。

四、思考：

1、线性编解码的目的是什么？

2、目前在通信系统中，哪些信道编码在被使用。

实验五眼图（Eyepatterns）

一、试验目的

了解眼图产生的原因及其作用。

二、模块

序列产生器、可调低通滤波器。

三、实验步骤

1、眼图的原理图如图一所示。

图一眼图原理

2、根据原理图画出模块连线图。

3、从示波器上可以观察出实验结果，并画出图形。

4、将信道中加入噪声，通过调整噪声的大小，观察眼图的形状（即从清晰到不清晰到模糊的过程），并画出图形。

四、思考

观察眼图，可以得到哪些信息？

增大数据速率，直到从眼图的观察中你能估计出误差已发生。

或者，使用一个固定速率的数据，改变滤波器带宽。

估计可能的最大数据速率。

你能将这个速率和滤波器带宽联系起来吗？

实验六幅度键控的调制与解调

（ASKmodulationanddemodulation）

一、实验目的

了解幅度键控调制与解调的基本组成和原理。

二、模块

主振荡器、乘法器、双模拟开关、序列产生器、可调低通滤波器、比较器（相当于抽样判决）、噪声模块、可调直流电压

三、实验步骤

1、画出2ASK调制的原理图；

2、根据原理图将模块之间正确连线，并画出连线图；

3、将主振荡器模块2KHz正弦信号加至序列码产生器的CLK输入端并将其输出的X作为数字信号序列，加至乘法器（或者用双模拟开关实现）的输入端；

4、用FGEN模块产生频率为8kHz的载波（峰峰值约为2V）加至乘法器的输入端；

5、用示波器观察乘法器的输出信号（ASK信号）并记录，分析载波频率和输入码元宽度之间的关系并记录；

6、观察已调信号的频谱（用DSA模块）；

7、画出采用相干解调的框图并进行连线；

8、对2ASK信号进行解调，比较解调结果与输入信号并记录；

9、若信道中加入噪声，通过改变噪声的大小，试分析和观察并记录解调后的信号。

四、思考：

1、幅度键控在通信系统中的优缺点（与FSK、PSK比较）。

2、幅度键控的解调方式，举出两种以上，说明原理。

实验七相移键控的调制与解调

（BPSK-modulationanddemodulation）

一、实验目的

了解二进制相移键控调制与解调的基本组成和原理。

二、模块

主振荡器、乘法器、双模拟开关、序列产生器、可调低通滤波器、比较器（相当于抽样判决）、噪声模块

三、实验内容

1、画出2PSK调制的原理图；

2、根据原理图将模块之间正确连线，并画出连线图；

3、将主振荡器模块2KHz正弦信号加至序列码产生器的CLK输入端并将其输出的LineCode（编码类型调整为00）作为数字信号序列，加至乘法器的输入端；

4、用FGEN模块产生频率为4kHz的载波（峰峰值约为2V）加至乘法器的输入端；

5、用示波器观察乘法器的输出信号（PSK信号）并记录，分析载波频率和输入码元宽度之间的关系并记录；

6、观察已调信号的频谱（用DSA模块）；

7、画出采用相干解调的框图并进行连线；

8、对2PSK信号进行解调，比较解调结果与输入信号并记录（判决门限选择为零）；

9、若信道中加入噪声，通过改变噪声的大小，试分析和观察并记录解调后的信号。

四、思考：

1、PSK和DPSK的区别与联系。

2、实现PSK调制时，能否用双模拟开关代替乘法器，为什么？

实验八眼图

（EyePatterns）

一、实验目的

了解眼图产生的原因及其作用。

二、模块

FUNCTIONGENERATOR、序列产生器、低通滤波器、FGEN。

三、实验内容

1、眼图的原理图示于图一。

图1

2、根据原理图画出模块连线图。

3、将CONTROLMODE模式调整为PCCONTROL，打开C:

\ProgramFiles\EMONADATEx中的DATEx-Main-R3_0-LV2009.exe，如图2所示，将Device改为2（具体需要看设备检查中自己的设备为几）。

3、将FGEN的信号设置为正弦波，频率为2KHz，将FUNCTIONGENERATION中的SYNC与SEQUENCEGENERATION模块中的CLK相连，并与FGEN探头相连。

4、打开C:

\ProgramFiles\EMONADATEx中的DATEx-EYE.exe，如图3所示。

图2面板图

图3

5、加入噪声后，观测CHANNELMODUEL中的LPF的输出。

6、按

，连续运行，从示波器上可以观察出实验结果如图3所示。

7、将信道中加入噪声，通过调整噪声的大小，观察眼图的形状（即从清晰到不清晰到模糊的过程），并画出图形。

四、思考：

观察眼图，可以得到哪些信息？

增大数据速率，直到从眼图的观察中你能估计出误差已发生。

或者，使用一个固定速率的数据，改变滤波器带宽。

估计可能的最大数据速率。

你能将这个速率和滤波器带宽联系起来吗？