太原理工大学通信原理实验报告 精品Word文档格式.docx
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5、观察位同步信号和帧同步信号输出
6、改变FPGA程序，扩展其他波形
三、实验器材
1、信号源模块
2、20M双踪示波器
3、频率计
4、PC机
5、连接线
四、实验原理
信号源模块可以大致分成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
实验室名称
指导教师签名
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）、三角波（频率变化范围100Hz~1KHz）、方波（频率变化范围100Hz~10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz~1KHz）以及32KHz、64KHz、1MHz、的点频正弦波（幅度可以调节）。
其电路原理框图如上图。
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。
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码以及位同步信号和帧同步信号。
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知分频器分频，前一频器分频后可得到1MHz、256KHz、64KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脉冲信号。
可预置分频的分频比可通过拨码开关SW101、SW102来改变，分频比范围是1~9999。
分频后的新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SW103、SW104、SW105来改变。
五、实验步骤
1插上电源线，打开交流开关，再按下开关POWER1、POWER2,按一下复位键，信号源模块开始工作。
2模拟信号源部分
3、观察“32K正弦波”、“64K正弦波”、“1M正弦波”可并分别改变各正弦波的幅度。
4、按下“复位”波形指示灯“三角波”亮，数码管M001~M004显示“2000”。
5、按一下“波形选择”，“三角波”亮，输出波形为是三角波。
逐次按下“波形选择”轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。
6、波形选择为正弦波，改变输出信号的频率，观察“模拟输出”点的波形，计算其频率是否与数码管显示的一致。
转动“幅度调节1”改变幅度
7、分别选择为三角波，锯齿波，方波重复上述实验
8、模拟信号放大通道：
链接“模拟输出”点与“IN”点，观察“OUT”点波形，转动“幅度调节2”改变输出信号的幅度
9、数字信号源部分
10、拨码开关SW101、SW102的作用是改变分频器的分频比，将拨码开关SW101、SW102设置为0000000100000000，SW103、SW104、SW105设置为011100100011001110101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。
11、改变各拨码开关的设置，重复观察一上各点波形。
12、观察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各点波形
六实验思考题
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？
位同步:
目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步，有下面两种方式:
外同步——发送端发送数据时同时发送同步时钟信号，接收方用同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。
自同步——通过特殊编码（如曼彻斯特编码），这些数据编码信号包含了同步信号，接收方从中提取同步信号来锁
定自己的时钟脉冲频率。
帧同步:
识别一个帧的起始和结束。
帧（Frame）数据链路中的传输单位——包含数据和控制信息的数据块。
面向字符的——以同步字符（SYN，16H）来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧。
面向比特的——以特殊位序列（7EH，即01111110）来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。
七、实验结果
0.5kfangbo2BS
256kBS
1024kFS
模拟放大NFS
NRZSJ
1M32K
64KFB
锯齿波三角波
正弦波
脉冲幅度调制与解调实验
实验七脉冲幅度调制与解调实验
一.实验目的
1.理解脉冲幅度的原理特点
2.了解脉冲幅度调制波形的频谱特点
二.实验内容
1.观察基带信号，脉冲幅度调制信号，抽样时钟的波形，并注意观察他们的关系及特点
2.改变基带信号或抽样信号的频率，重复观察波形
3.观察脉冲幅度调制波形的频谱
三.实验器材
信号源模块PANAM模块终端模块频谱分析模块20M双踪示波器频率计音频信号发生器立体声单放机立体声耳机连接线
四.实验原理
1.抽样定理表明：
一个频带限制在（0，fh）内的时间连续信号m（t），如果以1/2fh秒的时间对他进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值所确定
Ms=m（t）δ（t）
2.已抽样信号的频谱是无穷多个间隔为ws的M（w）相叠加而成。
3.若抽样间隔变得大余1/2fh则M（w）和的卷积在相邻周期内存在重叠，因此不能由Ms（w）恢复M（w）。
可见T=1/2fh是抽样的最大间隔
4.所谓脉冲振幅调制，既是脉冲载波的幅度水基带信号变化的一种调制方式
5.若要借条出原始语音信号，则将调制信号送至截止频率为3400Hz的低频滤波器
五.实验步骤
1.将信号源模块，PAMAM模块，终极模块，频谱分析模块小心地固定在主机箱上，确保电源接触良好
2.插上电源线，打开主机箱的交流开关，在分别按下四个模块中的开关，对应的发光二极管发光，按一下复位键，四个模块均开始工作
3.将信号源模块产生的2khz的正弦波送入PAMAM模块的输入点“PAM音频输入”。
将信号源模块产生的62.5KHz的方波送入PAMAM模块的信号输入点“PAM始终输入”，观察“调制输出”和“解调输出”点的波形
4.将点“PAM音频输入”和“解调输出”的波形分别送入频谱分析模块，观察其频谱并比较之
5.将单放机输出的信号经过信号源模块放大后送入PAMAM模块的输入点“PAM时钟输入”，引入适当时钟信号，重复上述观察
6.将“解调输出”引入终端模块，用耳机听还原出来的声音，与单放机直接输出的声音比较，判断该通信系统性能的优劣。
六、实验思考题
1、简述抽样定理
一个频带限制在（0，fh）内的时间连续信号m（t），信号可以用等间隔抽样的抽样值唯一表示。
而抽样间隔必须不大于1/2fh。
2、本实验是什么方式的抽样？
为什么？
本实验是利用窄矩形脉冲来代替理想的窄冲击串进行抽样的。
原因是理想的冲击脉冲物理实现困难。
3、本实验抽样形式和理想抽样有何区别？
理论和实验相结合加以分析。
窄矩形脉冲由于具有延时，通过实验得到的采样图形发现，其并不能精确的表示该点的实际情况，即实际的电压值，均存在一定得误差。
但是频率越高的窄矩形脉冲，其与实际情况越逼近。
4、在抽样之后调制波形中不包含直流分量，为什么？
在抽样之后调制波形中包含直流分量。
因为输入的原信号的均值不为零。
5、为什么采用低通滤波器就可以完成PAM解调？
因为2PAM信号的产生过程，未经高频分量搬移，原信号经调整后变为窄带的低频信号。
只要低通滤波器的带宽满足条件（不考虑码间串扰），让所传输的基带信号基本上不失真的通过，在经过抽样和判决可恢复出原始信号。
6、造成系统失真的原因有哪些？
系统的失真可以由于是抽样的频率值的问题，也可以是系统噪音造成的失真。
七、实验数据
调制输出解调输出
PM音频输入波形PM音频输入频谱分析
调制输出调制输出频谱分析
脉冲编码调制与解调实验
实验八脉冲编码调制与解调实验
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、了解脉冲编码调制信号的频谱特性
4、了解大规模集成电路TP3067的使用方法
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、观察脉冲编码调制信号的频谱
三、实验器材
2、模拟信号数字化模块
3、终端模块
4、频谱分析模块
5、20M双踪示波器
6、音频信号发生器
7、立体声耳机
8、连接线
四、实验原理
脉冲编码调制简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式，PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
1、我们先讨论均匀量化。
量化过程可表达为
=
输入信号的最小值和最大值分用a和b表示，量化电平数位M，那么，均匀量化的量化间隔为：
q为第i个量化区间的量化电平，可表示为
上述均匀量化的主要缺点是，无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。
均匀量化似的信号动态范围将受到较大的限制。
为了克服这个缺点，实际中，汪汪采用非均匀量化。
对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；
反之，量化间隔就大。
因为量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。
实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩在进行均匀量化。
本实验模块采用的PCM编码方式也是A压缩律。
所谓A压缩率具有如下特性：
13折线是的x值与计算x值得比较
Y
1/8
2/8
3/8
4/8
5/8
6/8
7/8
1
X
1/128
1/60.6
1/30.6
1/15.4
1/7.79
1/3.93
1/1.98
按折线分段时的x
1/64
1/32
1/16
1/7
1/4
1/2
段落
2
3
4
5
6
7
8
斜率
16
2、编码
所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，下面结合13折线的量化来加以说明。
段落序号
段落码
111
110
101
100
011
010
001
000
量化级
15
14
13
12
11
10
9
段内码
01
00
均按8段折线进行编码。
若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值时，其中用第一位表示量化值的极性。
用第二至第四位表示段落码，他的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。
其他4位表示段内码，他的16种可能状态分别代表每一段落的16个均匀划分的量化极。
上述编码方法是把压缩、量化和编码合为一体的方法。
本实验采用大规模集成电路TP3067对语音信号进行PCM编、解码。
图8—4PCM编译吗电路原理图
五、实验步骤
1、插上电源线，打开交流开关，分别按下POWER1、POWER2、S2、S3，
2、将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为0000000000000001
3、将信号源模块产生的正弦波信号（频率2.5KHz，峰-峰值为3V）从点“S-IN”输入模拟信号数字变化模块，将信号源模块的新号输出点“64K”、“8K”、“BS”分别于模拟信号数字化模块的信号输入点“CLKB-IN”、“FRAMB-IN”、”2048K-IN”连接，观察信号输出点“PCMB-OUT”的波形。
将该点的信号送入频谱分析模块，观察改点的新号的频谱，记录下来。
4、连接“CLKB-IN”和“CLK2-IN”，“FRAMB-IN”和“FRAM2-IN”，连接信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM2-IN”。
观察信号输出点“OUT”的波形，将改点的信号送入频谱分析模块，观察该点信号的频谱，记录下来。
5、改变输入点正弦信号的幅度，使其峰-峰值分别等于和大于5V（若幅度无法达到5V，可将输入正弦信号通过信号源模块的模拟信号放大通道，再送入模拟信号数字化模块），将示波器的探针接在“OUT”“PCMB-OUT”，观察满载和过载时脉冲幅度调制和解调波形，记录。
6、改变输入正弦信号的频率，使分别大于3400HZ或小于300HZ，观察“OUT”“PCMB-OUT”波形，并记录。
1、TP3067PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？
在本次试验系统中，为什么要给TP3067提供2.048MHz的时钟？
TP3067PCM编码器以2.048Mbit来传递信息，每一帧数据为8位，帧同步信号是8KHz。
这样保证了译码电路在一定的时序间隔，从外部接收PCM编码信号。
七、实验数据
PCMBOUT
PCMBOUT频谱分析步骤5OUT波形
步骤5OUT频谱分析5vOUT
5vPCMB-OUT5．7vOUT
5．7vPCMB-OUT3600HzOUT
3600HzPCMB-OUT
振幅键控、移频键控、移相键控调制实验
实验十五振幅键控、移频键控、移相键控调制实验
一、实验目的
1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。
2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。
3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对波形与2DSPK信号波形之间的关系
4、掌握2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱特性。
二、实验内容
1、观察绝对码、相对码波形。
2、观察2ASK、2FSK、2DPSK信号波形
3、观察2ASK、2FSK、2DPSK信号频谱
信号源模块数字调制模块频谱分析模块20M双踪示波器频率计
1、2ASK调制原理
在振幅键控中载波幅度是随着基带信号而变化的。
将载波在二进制基带信号1或0的控制下通或段，即用载波幅度的有无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通——段键控（OOK）。
2ASK信号典型的时域波形如图所示，其时域数学表达式为S2ASK（t）=an*Acos
ct
则S（t）的功率谱密度表达式为
PS（f）=fsP（1-P）
2+fs2（1-p）2
2ASK信号的双边功率谱密度表达式为
上式表明2ASK信号的功率谱密度由两个部分组成：
（1）由g（t）经线性幅度调制所形成的双边带连续谱；
（2）由被调载波分量确定的载频离散谱。
2ASK信号的普零点带宽为B2PSK=（fc+Rs）-（fc-Rs）=2Rs=2/Ts
2ASK的原理框图
2、2FSK调制原理
2FSK信号时用载波频率的变化来表征被传信息上网状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载波为f0时代表传0，载波为f1是代表1。
一般的时域数学表达式
S2FSK（t）=[
g（t-nTs）]cosw0t+[
g（t-nTs）]cosw1t
其移频键控指数为
2FSK与2ASK的相似之处是含有载频离散分量，二者均可以采用非相干方式进行调解。
可以看出，当h<
1是，2FSK信号的功率谱与2ASK的极为相似，呈单峰状；
当>
>
1时，2FSK信号功率谱呈双峰状，此时的信号带宽近似为
B
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