通信原理实验报告终Word格式.docx
《通信原理实验报告终Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理实验报告终Word格式.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
四、实验步骤
实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证
概述：
通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口
目标端口
连线说明
信号源：
MUSIC
模块3：
TH1（被抽样信号）
将被抽样信号送入抽样单元
A-OUT
TH2（抽样脉冲）
提供抽样时钟
TH3（抽样输出）
TH5（LPF-IN）
送入模拟低通滤波器
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。
调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。
3、此时实验系统初始状态为：
被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。
抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。
4、实验操作及波形观测。
（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：
设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC主控&
信号源和抽样输出3#。
（2）观测并记录平顶抽样前后的信号波形：
设置开关S13#为“平顶抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC主控&
（3）观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形：
设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器观测MUSIC主控&
信号源和LPF-OUT3#，以100Hz的步进减小A-OUT主控&
信号源的频率，比较观测并思考在抽样脉冲频率多小的情况下恢复信号有失真。
（4）用频谱的角度验证抽样定理（选做）：
用示波器频谱功能观测并记录被抽样信号MUSIC和抽样输出频谱。
以100Hz的步进减小抽样脉冲的频率，观测抽样输出以及恢复信号的频谱。
（注意：
示波器需要用250kSa/s采样率（即每秒采样点为250K），FFT缩放调节为×
10）。
注：
通过观测频谱可以看到当抽样脉冲小于2倍被抽样信号频率时，信号会产生混叠。
实验项目二滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响
该项目是通过改变不同抽样时钟频率，分别观测和绘制抗混叠低通滤波和fir数字滤波的幅频特性曲线，并比较抽样信号经这两种滤波器后的恢复效果，从而了解和探讨不同滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响。
1、测试抗混叠低通滤波器的幅频特性曲线。
（1）关电，按表格所示进行连线。
将信号送入模拟滤波器
（2）开电，设置主控模块，选择【信号源】→【输出波形】和【输出频率】，通过调节相应旋钮，使A-OUT主控&
信号源输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。
（3）此时实验系统初始状态为：
抗混叠低通滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。
（4）实验操作及波形观测。
用示波器观测LPF-OUT3#。
以100Hz步进减小A-OUT主控&
信号源输出频率，观测并记录LPF-OUT3#的频谱。
记入如下表格：
A-OUT频率/Hz
基频幅度/V
5K
…
4.5K
3.4K
3.0K
2、测试fir数字滤波器的幅频特性曲线。
TH13（编码输入）
将信号送入数字滤波器
（2）开电，设置主控菜单：
选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。
调节【信号源】，使A-out输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。
fir滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。
用示波器观测译码输出3#，以100Hz的步进减小A-OUT主控&
信号源的频率。
观测并记录译码输出3#的频谱。
A_out的频率/Hz
4K
3K
2K
...
由上述表格数据，画出fir低通滤波器幅频特性曲线。
思考：
对于3KHz低通滤波器，为了更好的画出幅频特性曲线，我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小？
3、分别利用上述两个滤波器对被抽样信号进行恢复，比较被抽样信号恢复效果。
（1）关电，按表格所示进行连线：
TH1（被抽样信号）
提供被抽样信号
TH3（抽样输出）
送入模拟低通滤波器
送入FIR数字低通滤波器
（2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。
调节W1主控&
信号源使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。
待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。
对比观测不同滤波器的信号恢复效果：
用示波器分别观测LPF-OUT3#和译码输出3#，以100Hz步进减小抽样时钟A-OUT的输出频率，对比观测模拟滤波器和FIR数字滤波器在不同抽样频率下信号恢复的效果。
（频率步进可以根据实验需求自行设置。
）思考：
不同滤波器的幅频特性对抽样恢复有何影响？
实验项目三滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。
该项目是通过改变不同抽样时钟频率，从时域和频域两方面分别观测抽样信号经fir滤波和iir滤波后的恢复失真情况，从而了解和探讨不同滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。
1、观察被抽样信号经过fir低通滤波器与iir低通滤波器后，所恢复信号的频谱。
（2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。
a、观测信号经fir滤波后波形恢复效果：
设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【FIR滤波器】；
设置【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5KHz；
用示波器观测恢复信号译码输出3#的波形和频谱。
b、观测信号经iir滤波后波形恢复效果：
设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【IIR滤波器】；
c、探讨被抽样信号经不同滤波器恢复的频谱和时域波形：
被抽样信号与经过滤波器后恢复的信号之间的频谱是否一致？
如果一致，是否就是说原始信号能够不失真的恢复出来？
用示波器分别观测fir滤波恢复和iir滤波恢复情况下，译码输出3#的时域波形是否完全一致，如果波形不一致，是失真呢？
还是有相位的平移呢？
如果相位有平移，观测并计算相位移动时间。
2、观测相频特性
使源信号进入数字滤波器
（3）此时系统初始实验状态为：
A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。
对比观测信号经fir滤波后的相频特性：
设置【信号源】使A-OUT输出频率为5KHz、峰峰值为3V的正弦波；
以100Hz步进减小A-OUT输出频率，用示波器对比观测A-OUT主控&
信号源和译码输出3#的时域波形。
相频特性测量就是改变信号的频率，测输出信号的延时（时域上观测）。
A-OUT的频率/Hz
被抽样信号与恢复信号的相位延时/ms
3.5K
3.3K
五、实验报告
1、分析电路的工作原理，叙述其工作过程。
2、绘出所做实验的电路、仪表连接调测图。
并列出所测各点的波形、频率、电压等有关数据，对所测数据做简要分析说明。
必要时借助于计算公式及推导。
3、分析以下问题：
滤波器的幅频特性是如何影响抽样恢复信号的？
简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法。
答：
滤波器的截止频率等于源信号谱中最高频率fn的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器输出端可以得到恢复后的原新号。
当抽样频率小于2倍的原新号的最高频率即滤波器的截止频率时，抽样信号的频谱会发生混叠现象，从发生混叠后的频谱中无法用低通滤波器获得信号频谱的全部内容，从而导致失真。
平顶抽样原理：
抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶部不随信号变化。
实际应用中是采用抽样保持电路来实现的。
自然抽样原理：
抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶部随信号幅度变化。
用周期性脉冲序列与信号相乘就可以实现。
4、思考一下，实验步骤中采用3K+1K正弦合成波作为被抽样信号，而不是单一频率的正弦波，在实验过程中波形变化的观测上有什么区别？
对抽样定理理论和实际的研究有什么意义？
答：
观测波形变化时更稳定。
使抽样定理理论的验证结果更可靠。
实验步骤：
设置开关K1为“自然抽样”档位，用示波器观测。
设置开关K1为“平顶抽样”档位，用示波器观测。
设置开关K1为“自然抽样”档位，用示波器观测频率，比较观测并思考在抽样脉冲频率多小的情况下恢复信号有失真。
实验二PCM编译码实验
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、熟悉了解W681512。
信号源模块、3号、21号模块各一块
图2-121号模块W681512芯片的PCM编译码实验
图2-23号模块的PCM编译码实验
图2-3A/μ律编码转换实验
实验项目一测试W681512的幅频特性
该项目是通过改变输入信号频率，观测信号经W681512编译码后的输出幅频特性，了解芯片W681512的相关性能。
目的端口
模块21：
TH5（音频接口）
提供音频信号
T1
TH1（主时钟）
提供芯片工作主时钟
CLK
TH11（编码时钟）
提供编码时钟信号
TH18（译码时钟）
提供译码时钟信号
FS
TH9（编码帧同步）
提供编码帧同步信号
TH10（译码帧同步）
提供译码帧同步信号
TH8（PCM编码输出）
TH7（PCM译码输入）
接入译码输入信号
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。
将模块21的开关S1拨至“A-Law”，即完成A律PCM编译码。
设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波；
PCM编码及译码时钟CLK为64KHz方波；
编码及译码帧同步信号FS为8KHz。
（1）调节模拟信号源输出波形为正弦波，输出频率为50Hz，用示波器观测A-out，设置A-out峰峰值为3V。
（2）将信号源频率从50Hz增加到4000Hz，用示波器接模块21的音频输出，观测信号的幅频特性。
频率改变时可根据实验需求自行改变频率步进，例如50Hz~250Hz间以10Hz的频率为步进，超过250Hz后以100Hz的频率为步进。
W681512PCM编解码器输出的PCM数据的速率是多少？
在本次实验系统中，为什么要给W681512提供64KHz的时钟，改为其他时钟频率的时候，观察的时序有什么变化？
认真分析W681512主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。
实验项目二PCM编码规则验证
该项目是通过改变输入信号幅度或编码时钟，对比观测A律PCM编译码和μ律PCM编译码输入输出波形，从而了解PCM编码规则。
信号送入前置滤波器
TH6（LPF-OUT）
TH13（编码-编码输入）
TH9（编码-时钟）
TH10（编码-帧同步）
TH14（编码-编码输出）
TH19（译码-输入）
TH15（译码-时钟）
TH16（译码-帧同步）
PCM编码及译码时钟CLK为64KHz；
（1）以FS为触发，观测编码输入波形。
示波器的DIV（扫描时间）档调节为100us。
将正弦波幅度最大处调节到示波器的正中间，记录波形。
注意，记录波形后不要调节示波器，因为正弦波的位置需要和编码输出的位置对应。
（2）在保持示波器设置不变的情况下，以FS为触发观察PCM量化输出，记录波形。
（3）再以FS为触发，观察并记录PCM编码的A律编码输出波形，填入下表中。
整个过程中，保持示波器设置不变。
（4）再通过主控中的模块设置，把3号模块设置为【PCM编译码】→【μ律编码观测实验】，重复步骤
（1）
（2）（3）。
将记录μ律编码相关波形，填入下表中。
A律波形
μ律波形
帧同步信号
编码输入信号
PCM量化输出信号
PCM编码输出信号
（5）对比观测编码输入信号和译码输出信号。
思考1：
改变基带信号幅度时，波形是否变化？
改变时钟信号频率时，波形是否发生变化？
答:
改变基带信号幅度时，波形不发生变化。
改变时钟信号频率时，波形会发生变化。
思考2：
当编码输入信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调波形。
当编码输入信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，脉冲编码调制和解调波形的幅度会急剧减小。
实验项目三PCM编码时序观测
该项目是从时序角度观测PCM编码输出波形。
1、连线和主菜单设置同实验项目二。
2、用示波器观测FS信号与编码输出信号，并记录二者对应的波形。
为什么实验时观察到的PCM编码信号码型总是变化的？
实验项目四PCM编码A/μ律转换实验
该项目是对比观测A律PCM编码和μ律PCM编码的波形，从而了解二者区别与联系。
A-out
送入PCM编码
编码-时钟
编码-帧同步
编码输出
A/μ律--in
接入编码输出信号
A/μ--out
PCM译码输入
将转换后的信号送入译码单元
译码时钟
译码帧同步
编码时钟
提供W681512芯片
PCM编译码功能
所需的其他工作时钟
编码帧同步
主时钟
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A转μ律转换实验】。
将21号模块的开关S1拨至μ-LAW，即此时完成μ律译码。
4、用示波器对比观测编码输出信号与A/μ律转换之后的信号，观察两者的区别，加以总结。
再对比观测原始信号和恢复信号。
5、设置主控菜单，选择【μ转A律转换实验】，并将21号模块对应设置成A律译码。
然后按上述步骤观测实验波形情况。
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，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。
（注意对应相位关系）
3、对实验思考题加以分析，做出回答。
实验三ADPCM编译码实验
1、理解自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）的工作原理。
2、了解ADPCM编译码电路组成和工作原理。
3、加深对PCM编译码的理解。
图3-1ADPCM编译码实验原理框图
实验项目ADPCM编码实验
该项目是通过改变不同输入信号及频率，对比观测输入信号的ADPCM编码和译码输出，从而了解和验证ADPCM编码规则。
编码输入
提供帧同步信号
提供时钟信号
提供译码数据
提供译码帧同步
提供译码时钟
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【ADPCM编码】→【复位电路】。
3、此时系统初始状态为：
设置音频输入信号为峰峰值3V、频率1KHz正弦波。
编码时钟为64KHz。
1、分析ADPCM编译码与PCM编译码的区别。
实验四△m及CVSD编译码实验
1、掌握简单增量调制的工作原理。
2、理解量化噪声及过载量化噪声的定义，掌握其测试方法。
3、了解简单增量调制与CVSD工作原理不同之处及性能上的差别。
信号源模块、21号、3号模块各一块
1、Δm编译码
（1）实验原理框图
图一Δm编译码框图
（2）实验框图说明
编码输入信号与本地译码的信号相比较，如果大于本地译码信号则输出正的量阶信号，如果小于本地译码则输出负的量阶。
然后，量阶会对本地译码的信号进行调整，也就是编码部分“+”运算。
编码输出是将正量阶变为1，负量阶变为0。
Δm译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。
2、CVSD编译码
图二CVSD编译码框图
与Δm相比，CVSD多了量阶调整的过程。
而量阶是根据一致脉冲进行调整的。
一致性脉冲是指比较结果连续三个相同就会给出一个脉冲信号，这个脉冲信号就是一致脉冲。
其他的编译码过程均与Δm一样。
实验项目一ΔM编码规则实验
该项目是通过改变输入信号幅度，观测△M编译码输出波形，从而了解和验证△M增量调制编码规则。
提供编码时钟
送入低通滤波器
提供编码信号
TH19（译码-译码输入）
提供译码信号
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【Δm编码规则验证】。
调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。
模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz；
编码和译码时钟为32KHz方波。
对比
升级会员 