通信原理实训报告.docx

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通信原理实训报告

《现代通信原理》实训报告

专业：

电子信息与工程技术

班级：

09电信

（1）班

姓名：

熊绍兰

指导教师：

王慧老师

2011年6月10日

第一章引言···········································3

第二章实训内容········································4

实验一：

各种模拟信号源实验···································4

实验二：

CPLD可编程数字信号发生器实验························8

实验三：

话路终端发送和接收滤波实验··························11

实验四：

抽样定理与PAM调制解调实验··························15

实验五：

脉冲编码调制PCM····································18

实验六：

模拟调制解调实验（AM）·······························27

实验七：

ASK/FSK调制解调实验································33

实验八：

HDB3编译码实验·····································无

第三章实训总结·······································39

参考文献

第一章引言

《现代通信原理》是为电子信息工程专业设立的专业课，学习本课程的目的是使学生掌握通信系统的基本原理、方法和基本技术，为以后学习更高级的信息与通信课程，以及以后从事通信领域的实际工作打下坚实的基础。

一周通信原理实训是本课程教学的重要环节，通过实验可以使理论教学和实践能力的培养相结合，以理论指导实践，以实践验证基本理论，使学生进一步巩固基本理论知识，具有一定的实际操作能力；同时通过学生对各单元实验内容的具体动手操作，能提出问题、分析问题、最后能解决问题，促使学生提高分析问题和解决问题的能力；建立通信的系统概念，更好地理解理论授课的内容，为后续专业基础课及专业课打下良好基础。

第二章　　　　实训内容

实验一各种模拟信号源实验

一、实验目的

1．熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。

2．观察分析各种模拟信号波形的特点。

二、电路工作原理

模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号，包括：

同步正弦波信号、非同步正弦波信号、话音信号、音乐信号等。

它是为完成信源编码和模拟调制服务的。

（一）同步信号源（同步正弦波发生器）

1．功用

同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，作为调幅、调频、抽样定理、增量调制编码、PCM编码实验的输入音频信号。

在没有数字存贮示波器的条件下，用它作为PCM编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。

2．电路原理

图1-1为同步正弦信号发生器的电路图。

它由2KHz方波信号产生器（由CPLD数字分频产生，图中省略了）、高通滤波器、低通滤波器和输出电路四部分组成。

2KHz方波信号由CPLD可编程器件U101内的逻辑电路通过编程产生。

TP106为其测量点。

U107C及周边的阻容网络组成一个截止频率为ωL的二阶高通滤波器，用以滤除各次谐波。

U107D及周边的阻容网络组成一个截止频率为ωH的二阶低通滤波器，用以滤除基波以下的杂波。

两者组合成一个2KHz正弦波的带通滤波器只输出一个2KHz正弦波，TP107为其测量点。

输出电路由BG102和周边阻容元件组成射极跟随器，起阻抗匹配、隔离与提高驱动能力的作用。

W104用来改变高通滤波器反馈量的大小，使其工作在稳定的状态，W105用来改变输出正弦波的幅度。

（二）非同步信号源（非同步正弦波发生器）

1．功用

非同步信号源是一个简易正弦波信号发生器，它可产生频率为0.3~10KHz（使用范围0.3～3.4KHz）的正弦波信号，输出幅度为0~2V。

可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作调幅（AM）、调频（FM）、抽样定理（PAM）、增量调制（CVSD）、脉冲编码调制（PCM）实验的音频信号源。

2．电路原理

非同步信号源的电路图如图1-2所示。

它由一个正弦波振荡器和一级输出电路组成。

正弦波振荡器由U107A、U107B和R、C元件组成。

R103、C101为反馈元件。

调节W101、W102可改变其振荡频率在0.3~3.4KHz间变化。

调整W103可使输出（TP108处测）在0~2V间变化。

输出电路由BG101及RC元件组成，它是一级射极跟随器，起隔离、阻抗匹配和提高驱动能力的作用。

图1-1同步正弦信号发生器电路图

（三）话筒输入电路（麦克风电路）

1．功用：

话筒电路用来给驻极体话筒提供直流工作电压。

2．原理：

话筒电路如图1-3所示，VCC经分压器向话筒提供约2.5V工作电压，讲话时话筒与R101上的电压发生变化，其电压变化分量即为话音信号，经E101耦合输出，送往模拟信号输入选择电子开关。

（四）音乐信号产生电路

1．功用

音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道（这里主要验证信源编码信道）的开通情况及通话质量。

2．工作原理

音乐信号产生电路见图1-4。

音乐信号由U109音乐片厚膜集成电路产生。

该片的1脚为电源端，2脚为控制端，3脚为输出端，4脚为公共地端。

VCC经R117、D101向U109的1脚提供3.3V电源电压，当2脚通过K105输入控制电压+3.3V时，音乐片即有音乐信号从第3脚输出，经E105送往模拟信号输入选择电子开关。

（五）外加模拟信号输入电路

在一些特殊情况下，简易正弦波信号发生器不能满足实验要求，就要用外加信号源提供所需信号。

例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率与电平、输出阻抗都很稳定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。

外加模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。

（六）模拟电话输入电路：

图1-5是用PBL38710/1电话集成电路组成的电话输入电路，J103是手柄的送话器接口。

讲话时话音信号从TIPX与RINGX引脚输入，经U112内部话音信号传输处理后从VTX与RSN引脚输出。

输出信号分两路：

一路经K103的1－2送往PCM编码器；另一路经K104的1－2送往话路终端接收滤波电路的J105，选择后从音信号输出电路的喇叭输出话音。

图1-2非同步正弦波信号发生器电路图

送模拟信号输入选择开关

图1-3话筒电路图

送模拟信号输入选择开关

图1-4音乐信号产生电路图

图1-5电话输入电原理图

三、实验内容

1．用示波器在相应测试点上测量各点波形：

同步信号源、非同步信号源、音乐电路、电话输入电路、话音输入电路、外加模拟信号输入电路。

2．熟悉上述各种信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。

四、实验步骤

1．打开电源开关：

K01、K02，用示波器测量TP106、TP107、TP108各点波形。

2．打开电源开关：

K01、K02、K500，短接K5012-3，再选择短接J104的相应跳线，测量TP112、TP109、TP110的波形。

五、各测量点波形，幅度及频率

TP106：

TP107：

频率：

2KHz

幅度：

2.5*500mV/2=625Mv

频率：

2KHz

幅度：

3.7*1v/2=1.85v

TP108：

TP109：

频率：

2KHz频率：

2KHz

幅度：

2.5*500MV/2=625mV幅度：

2V*1/2=1V

P110：

TP112：

频率：

1.92KHz频率：

1.93KHz

幅度：

2*2V/2=2V幅度：

2V*1/2=1V

实验二CPLD可编程数字信号发生器实验

一、实验目的

1．熟悉各种时钟信号的特点及波形

2．熟悉各种数字信号的特点及波形

二、实验电路的工作原理

（一）、CPLD可编程模块二电路的功能及电路组成

图2-1是CPLD可编程模块的电路图。

20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件PLD诞生。

其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构设计可由软件完成，因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。

为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件CPLD。

它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产（一般在10,000件以下）之中。

CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。

本实验系统中，CPLD可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。

它由CPLD可编程器件ALTERA公司的EPM7128、下载接口电路和一块晶振组成。

晶振JZ101用来产生系统内的4.096MHz主时钟。

本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号，理论联系实验，提高实际操作能力。

（二）、各种信号的功用及波形

1．83脚输入4.096MHz时钟，方波。

由JZ101产生的4.096MHz时钟，经R118，从83脚送入U101进行整形，然后进行分频输出。

2．58脚，输出2.048MHz时钟，方波。

3．56脚，输出1.024MHz时钟，方波。

4．28脚，输出64KHz时钟，方波。

5．29脚，输出32KHz时钟，方波。

6．15脚，输出16KHz时钟，方波。

7．31脚，输出2KHz时钟，方波。

8．16脚，输出1KHz时钟，方波。

9．57脚，输出8KHz的窄脉冲同步信号（ZM80），供PCM用。

10．36脚，输出第一时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM81），供观察时隙用。

11．35脚，输出第二时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM82），供观察时隙用。

12．34脚，输出第三时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM83），供观察时隙用。

13．33脚，输出第四时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM84），供观察时隙用。

ZM81、ZM82、ZM83、ZM84的时间间隔为125μs,可通过编程来改变它们的时序及时间间隔，它们同时接到J102，通过跳接器选择，供PCM使用（见图2－1）。

图2-1CPLD可编程模块电路图

三、实验内容

1．熟悉通信原理实验系统工作原理及电路组成。

2．熟悉信号发生器各测量点信号波形。

3．测量并分析各测量点波形及数据。

四、实验步骤

1．打开电源开关K01、K02，使系统工作。

2．用示波器测出各测量点波形，并对每一测量点的波形加以分析。

GND为接地点，测量各点波形时示波器探头的地线应接地良好。

五、各测量点波形，幅度及频率

TP101：

TP102：

频率：

2.05MHZ

幅度：

3*1V/2=1.5V频率：

128.2KHZ

幅度：

2*2V/2=2V

TP103：

TP104：

伪随机序列码，码元速率为2KHz

频率：

8.02KHZ频率：

534.76HZ

幅度：

2.2*2V/2=2.2V幅度：

3.4*1V/2=1.7V

TP105：

伪随机序列码，码元速率为32KHz

频率：

8.01KHZ

幅度：

2*2V/2=2V

实验三话路终端发送和接收滤波实验

一.实验目的

1.了解语音信号在通信话路终端的传输过程

2.掌握滤波器电路在通信话路终端接收电路中的作用

3.熟悉通信话路终端滤波器的带宽与幅频特性曲线

二.实验电路工作原理

话路终端语音传输电路方框图如图3-1所示。

从图中可知：

1.模拟输入选择开关J106

2.话路终端发送电路

3.PAM脉冲幅度调制电路

4.PCM脉冲编码和译码电路

5.增量调制编码电路和译码电路

6.模拟输出选择开关J104

7.接收信号选择开关J105

8.话路终端接收电路

八部分组成一个发送通道和接收通道。

原理框图如图3-2所示，其中PAM、PCM、△M三部分电路在后面实验中分别介绍。

本次实验主要介绍：

话路终端发送与接收电路。

由图3-2可知，话路终端发送电路由发送放大电路组成；接收电路由输出选择开关、低通滤波、音频功率放大电路组成。

图3-1话路终端模拟信号传输电路框图

图3-4话路终端接收滤波电路图

图3-3PAM、PCM、增量调制发送通道输入电路电原理图

图3-输出音频功放电路图

（1）话路终端发送电路

话路终端发送电路如图3-3所示。

在发送端，音频信号的输入由开关J106选择，经过发送放大器放大后，信号幅度可由W108进行调节。

J104用来选择模拟信号送往哪一个调制器。

（2）话路终端接收电路

话路终端接收电路如图3-4所示。

在接收端，各种译码器输出的信号经过接收选择开关J105后，进入通信话路终端接收滤波器滤波与放大，如图3-4所示。

信号幅度可由W107进行调节，最后由扬声器输出原模拟音频信号。

见图3－5所示。

三.实验内容

1.通信话路终端发送放大器实验

2.通信话路终端接收滤波器实验

四.实验步骤及注意事项（以PCM为例）

1.按下开关：

K01，K02，K500。

分别接通－12V，＋5V，＋12V及PCM编译码器的电源（＋5V与－5V）。

2.跳线开关放置：

选择J106的外模拟输入方式、接通J104的PCMIN、J105的PCMOUT。

接通K501的2–3脚使PCM编译码器处于自环状态。

3.外加300Hz3400Hz信号从S107进入。

在外加模拟信号输入端S107处，用外加信号源输入800Hz音频信号，用示波器在TP501处观察测量，在该点信号输出幅度应不失真，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W108。

在TP112处观察其通信话路终端发送滤波器输出波形。

用示波器在TP109、TP110处观察测量其通信话路终端接收滤波器输出波形。

4.在外加模拟信号输入端S107处，改变外加信号源的频率，分别为300Hz、800Hz、1.6KHz、2.4KHz、4KHz，在测量点TP112、TP109、TP110处用示波器观测其通信话路终端滤波器的带宽，并绘出幅频特性曲线，掌握通信话路终端语音信号传输的幅频特性。

5.在电话输入水晶头J103处输入话音信号，或者接通音乐信号（此时开关J106接通模拟电话或音乐输入），在TP111处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。

五、各测量点波形，幅度及频率

TP111：

TP506：

由于506及111都是测试语音信号的波形，在此次实训中不要求做

TP109：

TP110：

频率：

1.64KHZ频率：

1.63KHz

幅度：

500mV*4/2=1000mV幅度：

1*4V/2=2V

TP501：

TP112：

频率：

1.64KHz

频率：

1.64KHz幅度：

4*500mV/2=1000mV

幅度：

4*500mV/2=1000mV

实验四抽样定理与PAM调制解调实验

一.实验目的

1.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。

2.通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。

二.实验电路工作原理

抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。

抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。

利用抽样脉冲把一个连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幅度（PAM）信号。

抽样定理指出：

一个频带受限信号m（t），如果它的最高频率为fh,则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。

在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原始信号的全部信息，并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。

在抽样定理实验中，采用标准的8KHz抽样频率，并通过外加各种模拟信号来代替实际语音信号。

请同学们在实验开始动手前认真阅读理论教材和实验教材，深入理解实验原理图，以更好掌握好该项实验。

（一）电路组成

脉冲幅度调制实验系统如图4-1所示，由输入电路、调制电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成，如图4-2所示。

图4-1脉冲振幅调制电路原理框图

（二）实验电路工作原理

1.输入电路

该电路由发送放大电路组成。

该电路还用于PCM、增量调制编码电路中。

电路电原理图如4-2所示。

2.PAM调制电路

调制电路见图4-2。

它是利用CD4066开关特性完成抽样实验的,抽样输出的信号中不含有直流分量。

输出负载端，接有取样保持电路，由R605、C602以及R607等组成，由开关K601来控制，在做调制实验时，K601的2端与3端相连，能观察其取样定理的波形。

在做系统实验时，将K601的1端与2端相连，即与解调滤波电路连通。

3.脉冲发生电路

该部分电路详见图4-2所示，主要有两种抽样脉冲，一种由555及其它元件组成，这是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉宽、频率可调的方波信号，可通过调节电位器W601实现输出脉冲频率的变化，以便用来验证取样定理，另一种由CPLD产生的8KHz抽样脉冲，这两种抽样脉冲通过开关K602来选择。

可在TP603处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。

注意实验时，用8KHz抽样脉冲效果较好，而且便于稳定观察。

4.PAM解调与滤波电路

解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。

组成了一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。

该电路还用在接收通道电路中。

5.功放输出电路

功放电路主要用来放大输出信号，提高解调后的音频信号输出功率。

该电路选用了常见的小功率运放LM386，配以少量的外围元件来完成。

放大后的音频信号由喇叭作为负载输出。

喇叭输出时应将K102短接1-2。

三.实验内容

1.抽样定理实验

2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验

四.实验步骤及注意事项

1.脉冲幅度调制实验步骤

用示波器在TP601处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W108。

在TPP603处观察其取样脉冲信号。

改变电位器W601，再用示波器观察TP602该点波形。

做详细记录、绘图。

2.PAM通信系统实验步骤

（1）J106选择“同步输入”J104选择“PAMIN”，J105选择”PAMOUT”.

（2）将K602的2端和3端相连，为CPLD产生的8KHz抽样时钟脉冲，用示波器观测TP601～TP604各点波形，并做详细记录、绘图。

（3）将K602的1端和2端相连，然后电位器W601，即改变抽样频率fsr，使f＞fsr、fc=2fsr、fc＜2fsr，在TP603处用示波器观测系统输出波形，以判断和验证取样定理在系统中的正确性，同时做详细记录和绘图，记下在系统通信状态下的奈奎斯特速率。

并分析比较。

（4）在TP111处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。

3.脉冲幅度调制实验注意事项

验证取样定理时，有时会产生不同步现象，在示波器中观察不到稳定的信号。

此时可适当调整外加信号频率，使之同步，有时需要反复耐心地调整才能观察到。

特别当观察fc2fsr时，注意判断区别临界状态时的波形及频率，并记下奈氏（Nyquist）速率。

五、各测量点波形，幅度及频率

TP601：

TP602：

频率：

1.67KHZ频率：

1.7KHz

幅度：

200mV*4.6/2=460mV幅度：

200mV*4/2=400mV

TP603：

TP604：

TP111：

频率：

8.74KHZ频率：

1.89KHz频率：

1.99KHz

幅度：

4.5*1V/2=2.25V幅度：

500mV*2/2=500mV幅度：

2*5V/2=2.5V

实验五增量调制编译码系统实验

一.实验目的

1.掌握增量调制编译码的基本原理，并理解实验电路的工作过程。

2.了解不同速率的编译码，以及低速率编译码时的输出波形。

二.实验电路工作原理

增量调制可以看成是脉冲编码调制的一种特例。

它只用一位编码，但这一位码不是用来表示信号抽样值大小，而是表示抽样时刻波形的变化趋向。

这是CVSD与PCM的本质区别。

在每个抽样时刻，把信号在该时刻的抽样值S（n）与本地译码信号Sl（n）（严格来说，应为预测值）进行比较。

若S（n）>Sl（n）,则编为“1”码，反之，S（n）

由于在实用化

M系统中，本地译码信号Sl（n）应十分接近于前一时刻的抽样值Sl（n-1），因而可以说，这一位码反映了相邻二抽样值的近似差值，即增量。

其实CVSD编码器模块是将模拟信号进行CVSD编码，转换为数字信号在信道上进行传输。

CVSD译码器模块是将信道上接收到的数字信号进行CVSD码字译码处理，还原出模拟信号。

本CVSD编译码使用了莫托洛拉公司生产的大规模集成电路MC34115或MC3418芯片。

1.增量调制的编码实验

（一）电路组成

图5-1是增量调制编码器实验结构框图,图5-4是电原理图。

图5-1增量调制编码器实验结构框图

（二）电路工作原理

1.增量调制的工作原理

增量调制是由PCM发展而来的模拟信号数字化的一种编码方式，它是PCM的一种特例。

增量调制编码基本原理是只用一位编码，这一位码不是表示信号抽样值的大小，而是表示抽样幅度的增量特性，即采用一位二进制数码“1”或“0”来表示信号在抽样时刻的值相对于前一个抽样时刻的值是增大还在减小，增大则输出“1”码，减小则输出“0”码。

输出的“1”、“0”只是表示信号相对于前一个时刻的增减，不表示信号的绝对值。

2．大规模集成电路MC34115芯片功能引脚介绍。

见图5-2所示。

如果同学们有兴趣的话，可以通过网络查阅该芯片的PDF文档，也可与我们公司联系。

第1引脚：

ANI（AnalogInput）模拟信号输入端。

输入音频模拟信号经过直流分量转换为内部参考电压值，则应在该端与第10引脚（Vcc/2端）间接入偏置电阻。

第2引脚：

ANF（AnalogFeedback）模拟反馈输入端。

该端为电路内模拟比较器的同相输入端。

当电路工作于编码方式时，其本地解码信号从该端输入至内部的模拟比较器；当该电路工作于译码方式时，该端不用，可接到第10引脚（Vcc/2端），也可以接地或悬空。

第3引脚：

SYL（SyllabicFilter）量阶控制信号输入端。

第4引脚：

GC（GainControlInput）增量控制输入。

第5引脚：

VREF