通信原理实验.docx

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通信原理实验

上海工程技术大学

通信原理综合实验报告

学院

电子电气工程学院

专业

电子信息工程

班级学号

022211117

学生

沈文杰

指导教师

赵晓丽

一．验证性实验

1.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、实验内容

1、测量并分析各测量点波形及数据。

2、熟悉几种模拟信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。

三、设计思想

利用信号源模块和20M双踪示波器进行模拟信号源实验。

主要测试点和可调器件说明如下：

1、测试点

2K同步正弦波：

2K的正弦波信号输出端口，幅度由W1调节。

64K同步正弦波：

64K的正弦波信号输出端口，幅度由W2调节。

128K同步正弦波：

64K的正弦波信号输出端口，幅度由W3调节。

非同步信号源：

输出频率范围100Hz～16KHz的正弦波、三角波、方波信号，通过JP2选择波形，可调电阻W4改变输出频率，W5改变输出幅度。

音乐输出：

音乐片输出信号。

音频信号输入：

音频功放输入点（调节W6改变功放输出信号幅度）。

2、可调器件

K1：

音频输出控制端。

K2：

扬声器控制端。

W1：

调节2K同步正弦波幅度。

W2：

调节64K同步正弦波幅度。

W3：

调节128K同步正弦波幅度。

W4：

调节非同步正弦波频率。

W5：

调节非同步正弦波幅度。

W6：

调节扬声器音量大小。

四、实验方法

1、用示波器测量“2K同步正弦波”、“64K同步正弦波”、“128K同步正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器W1，W2，W3可分别改变各正弦波的幅度。

参考波形如下：

2、用示波器测量“非同步信号源”输出波形。

1）将跳线开关JP2选择为“正弦波”，改变W5，调节信号幅度（调节范围为0～4V），用示波器观察输出波形。

2）保持信号幅度为3V，改变W4，调节信号频率（调节范围为0～16KHz），用示波器观察输出波形。

3）将波形分别选择为三角波，方波，重复上面两个步骤。

3、将控制开关K1设为“ON”，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出，用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形。

5实验结果

6结论

2.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。

3、理解连续可变斜率增量调制系统的电路组成与基本工作原理。

4、熟悉增量调制系统在不同工作频率、不同信号频率和不同信号幅度下跟踪输入信号的情况。

二、实验内容

1、观察增量调制编码各点处的波形并记录下来。

2、观察增量调制译码各点处的波形并记录下来。

3、工作时钟可变时

M编译码比较实验

三、设计思想

利用信号源模块（主要是1号模块）和20M双踪示波器进行模拟信号源实验。

主要测试点和可调器件说明如下：

1、输入点说明

1号板

CLK：

CVSD编码时钟输入点

DCLK：

CVSD解码时钟输入点

CVSD-SIN：

音频信号输入点

CVSD-IN：

CVSD编码信号输入点

2、输出点说明

1号板

TH7：

再生信号输出

TH8：

一致性脉冲输出

CVSDOUT：

CVSD编码输出

DOUT：

CVSD解码输出

信号源板

2K同步正弦波：

输出与CLK1同步的2K正弦波信号

CLK1：

时钟信号。

实验结构框图如下：

图4-8CVSD编译码实验结构框图

四、实验方法

（一）、增量调制的编码实验

1、将信号源模块、模块1固定在主机箱上，用黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将信号源模块和模块1的电源开关拨下，观察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯，黄色为+12V电源指示灯。

3、关闭电源，按如下方式连线

源端口

目标端口

连线说明

信号源：

“2K同步正弦波”

模块1:

“CVSD-SIN”

提供音频信号

信号源：

“CLK1”

模块1:

“CLK”

提供编码时钟

4、打开电源，示波器在信号源上的测试点“2K同步正弦波”处观测，示波器的设置如下：

模式

CH1

触发源

CH1

扫速

100μs/div

幅度

1v/div

交直流耦合

AC

探头

×1

观察波形并调节信号源上的电位器W1，使波形的峰-峰值在3V左右，然后调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

图4-82k同步正弦波

5、信号源上的拨码开关S4设为1010，使测试点“CLK1”输出32K时钟。

6、用示波器的CH1通道观测1号板的测试点“TH7”，同时调节1号板的电位器W2，并调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

参考波形如下：

图4-9　再生信号参考波形

7、观测一致性脉冲输出（TH8）与CVSD编码输出信号（CVSDOUT），示波器的设置如下：

模式

双踪

触发源

CH1

扫速

100μs/div

幅度

2v/div

交直流耦合

AC

探头

×1

CH1测“TH8”，CH2测“CVSDOUT”，对比观察,同时调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定，参考波形如下：

图4-10　CVSD编码（下）与一致性脉冲（上）参考波形

8、“2K同步正弦波”改为“非同步正弦波”其他的连线不变。

观察波形，同时调节信号源上的电位器W4，使波形频率为800HZ，然后调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

9、音频信号的频率，幅度不变，重复步骤3

10、工作时钟可变状态下

M编码比较实验

用2K同步正弦波输入，保持峰-峰值2V，改变编码时钟频率，可选时钟有8K、16K、64K。

（改变信号源上的拨码开关S4）再观测再生话音信号（TH7），一致性脉冲输出（TH8）和CVSD编码输出信号（CVSDOUT）波形。

（二）、增量调制的译码实验

1、同等条件下的PCM与

M系统性能比较实验

单音频信号实验

1）断开电源，接着上面CVSD调制实验增加以下连线

源端口

目标端口

连线说明

模块1：

“CLK”

模块1:

“DCLK”

提供解码时钟

模块1:

“CVSDOUT”

模块1：

“CVSD-IN”

将CVSD编码信号进行解码

2）打开电源，用示波器测量信号源“2K同步正弦波”，调节W1改变信号幅度，使输出峰-峰值为2V的正弦波信号。

3）将信号源板上S4设为1010，使“CLK1”输出32K的时钟信号。

用示波器对比观测TH7和DOUT输出波形。

并作记录，注意相位关系。

CH1测“TH7”，CH2测“DOUT”，对比观察,同时调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

参考波形如下：

图4-11　TH7与DOUT的参考波形

4）调节信号源上W1改变输入音频信号的幅度，重复步骤4），并识别正常编码，起始编码与过载编码时的波形。

话音通信实验

1）去掉下表连线

源端口

目标端口

连线说明

信号源：

“2K同步正弦波”

模块1:

“CVSD-SIN”

以前的接法

2）增加以下连线

源端口

目标端口

连线说明

信号源：

“音乐输出”

模块1:

“CVSD-SIN”

现在的接法

模块1：

“DOUT”

模块1:

“IN”

译码输入

模块1：

“OUT”

信号源:

“音频信号输入”

提供输入信号

将信号源上K2拨到“ON”状态，重复以上步骤并调节W6，改变音乐信号的大小。

实验八码型变换实验

一、实验目的

1、了解几种常用的数字基带信号。

2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。

3、掌握用CPLD实现码型变换的方法。

二、实验内容

1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。

2、观察全0码或全1码时各码型的波形。

3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。

4、观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。

5、自行设计码型变换电路，下载并观察波形。

三、实验器材

1、信号源模块一块

2、⑥号模块一块

3、⑦号模块一块

4、20M双踪示波器一台

5、连接线若干

五、测试点说明

1、输入点说明

6号板

NRZ：

NRZ码输入点。

BS：

编码时钟输入点。

BSR：

解码时钟输入点

IN-A：

正极性HDB3/AMI码编码输入点。

IN-B：

负极性HDB3/AMI码编码输入点。

DIN1：

正极性HDB3/AMI码解码输入点。

DIN2：

负极性HDB3/AMI码解码输入点。

HDB3/AMI-IN：

HDB3/AMI码编码输入点

2、输出点说明

6号板

DOUT1：

编码输出，由拨码开关S1控制编码码型。

选择AMI、HDB3码型时，为正极性编码输出

DOUT2：

编码输出，由拨码开关S1控制编码码型。

选择AMI、HDB3码型时，为负极性编码输出，选择其它码型时，无输出

OUT-A：

正极性HDB3/AMI码解码输出点。

OUT-B：

负极性HDB3/AMI码解码输出点。

HDB3/AMI-OUT：

HDB3/AMI码编码输出点。

NRZ-OUT：

解码输出。

六、实验结构框图

图？

CMI、BPH、RZ编译码实验结构框图

图？

HDB3/AMI编译码实验结构框图

七、实验步骤

1、CMI，RZ，BPH码编解码电路观测

1）将信号源模块和6、7号模块固定在实验箱上，用朔封螺钉拧紧，确保电源接触良好。

2）插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将信号源模块和模块6、7的电源开关拨下，观察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯，黄色为+12V电源指示灯。

3）通过模块6上的拨码开关S1选择码型为CMI码，即“00100000”。

4）信号源模块上S4、S5都拨到“1100”，S1、S2、S3分别设为“01110010”“00110011”“00110011”。

5）对照下表完成实验连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

NRZ

模块6：

NRZIN

8KNRZ码基带传输信号输入

信号源：

CLK2）

模块6：

BS

提供编译码位时钟

模块6：

DOUT1

模块6：

DIN1

电平变换的编码输入A

模块6：

DOUT1

模块7：

DIN

提取编码数据的位时钟。

模块7：

BS

模块6：

BSR

提取的位时钟给译码模块

6）将模块7的S2设置为“0111”。

7）观测CMI编码输出。

示波器的设置如下：

模式

双踪

触发源

CH1

扫速

0.2ms/div

幅度

2v/div

交直流耦合

AC

探头

×1

CH1测“NRZIN”，CH2测“DOUT1”，,调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

图15-5CMI编码波形

8）观测CMI译码后的波形。

CH1测“NRZIN”，CH2测“NRZ-OUT”，调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

图15-6CMI译码波形

图15-7RZ编码波形

2、AMI，HDB3码编解码电路观测

9）通过模块6上的拨码开关S1选择码型为AMI码，即“01000000”。

10）将信号源S4、S5拨到“1100”，S1、S2、S3分别设为“01110010”“00110011”“01100011”。

11）对照下表完成实验连线：

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

NRZ（8K）

模块6：

NRZIN

8KNRZ码基带传输信号输入

信号源：

CLK2（8K）

模块6：

BS

提供编译码位时钟

模块6：

DOUT1

模块6：

IN-A

电平变换A路编码输入

模块6：

DOUT2

模块6：

IN-B

电平变换B路编码输入

模块6：

HDB3/AMI-OUT

模块6：

HDB3/AMI-IN

电平反变换输入

模块6：

OUT-A

模块6：

DIN1

电平反变换A路编码输出

模块6：

OUT-B

模块6：

DIN2

电平反变换B路编码输出

模块6：

OUT_A

模块7：

DIN

锁相环法同步提取输入

模块7：

BS

模块6：

BSR

提取的位同步输入

12）模块7的S2设置为“1000”。

13）观测AMI编码波形。

示波器的设置如下：

模式

双踪

触发源

CH1

扫速

0.5ms/div

幅度

2v/div

交直流耦合

AC

探头

×1

CH1测6号板的“NRZIN”，CH2测6号板的“HDB3/AMI-OUT”，,调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定

图15-9AMI编码波形

14）观测AMI译码后的波形。

CH1测“NRZIN”，CH2测“NRZ-OUT”，调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

图15-10AMI译码波形

15）通过拨码开关S1选择码型为HDB3码（10000000），重复上述步骤。

HDB3编码波形如下：

图15-11HDB3编码波形

3、将信号源模块上的拨码开关S1，S2，S3全部拨为0或者全部拨为1，重复步骤1、2，观察各码型编解码输出。

4、按通信原理教材中阐述的编码原理自行设计其它码型变换电路，下载并观察各点波形。

（选做）

实验结束关闭电源，拆除连线，整理实验数据及波形完成实验

实验四　脉冲编码调制解调实验

一、实验目的

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。

二、实验内容

1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析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、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。

三、实验器材

1、信号源模块一块

2、②号模块一块

3、20M双踪示波器一台

4、立体声耳机一副

5、连接线若干

五、测试点说明

1、输入点说明

2号板

MCLK：

芯片工作主时钟，频率为2.048M。

SININ-A：

模拟信号输入点。

BSX：

PCM编码所需时钟信号输入点。

BSR：

PCM解码所需时钟信号输入点。

FSXA：

PCM编码帧同步信号输入点。

FSRA：

PCM解码帧同步信号输入点。

PCMIN-A：

PCM解调信号输入点。

EARIN1：

语音信号输入点。

MICOUT1：

麦克风插孔。

2、输出点说明

2号板

PCMAOUT-A：

脉冲编码调制信号输出点。

SINOUT-A：

PCM解调信号输出点。

SINOUT-B：

语音信号输出点。

信号源板

2K同步正弦波：

输出与CLK1同步的2K正弦波信号

CLK1：

时钟信号。

六、实验结构框图

图？

PCM编译码实验框图

七、实验步骤

1、将信号源模块和模块2固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将信号源模块和模块2的电源开关拨下，观察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯，黄色为+12V电源指示灯。

3、关闭系统电源，进行如下连接

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

2K同步正弦波

模块2：

SININ-A

提供音频信号

信号源：

CLK2

模块2：

MCLK

提供TP3067工作的主时钟（2.048M）

信号源：

CLK1

模块2：

BSX

提供位同步信号（256K）

信号源：

FS

模块2：

FSXA

提供帧同步信号

模块2：

FSXA

模块2：

FSRA

作自环实验，直接将接收帧同步和发送帧同步相连

模块2：

BSX

模块2：

BSR

作自环实验，直接将接收帧同步和发送帧同步相连

模块2：

PCMOUT-A

模块2：

PCMIN-A

将PCM编码输出结果送入PCM译码电路进行译码

4、观测PCM编、译码波形。

1）打开电源，用示波器的CH1在信号源上的测试点“2K同步正弦波”处观测，示波器的设置如下

模式

CH1

触发源

CH1

扫速

100μs/div

幅度

1v/div

交直流耦合

AC

探头

×1

观察波形，调节示波器上的释抑旋钮，使波形稳定，然后调节信号源上的电位器W1，使波形的峰-峰值在3V左右，

图5-82k同步正弦波

2）将信号源板上S4设为0111（时钟速率为256K），S5设为0100（时钟速率为2.048M）。

3）观测PCM调制“PCMOUT-A”波形。

示波器的设置如下：

模式

双踪

触发方式

CH1

扫速

20μs/div

幅度

2v/div

交直流耦合

AC

探头

×1

CH1测信号源上的“FS”，CH2测“PCMOUT-A”，对比观察,同时调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

图5-9FS和PCMOUT-A的参考波形

4）观测解调波形“SINOUT-A”。

示波器的设置如下：

模式

双踪

触发方式

CH1

扫速

100μs/div

幅度

2v/div

交直流耦合

AC

探头

×1

CH1测信号源上“2K同步正弦波”，CH2测模块2上的“SINOUT-A”，对比观察,同时调节示波器上的释抑旋钮，直到波形稳定。

图5-10PCM编码和前译码后的波形

5）改变位时钟为2.048M（将信号源上的S4设为0100），重复上面的步骤。

5、从信号源引入“非同步正弦波”到模块2的“SININ-A”，调节W4改变频率，使其频率分别大于3400Hz或小于300Hz，重复步骤，记录下来（应可观察到，当输入正弦波的频率大于3400Hz或小于300Hz时，PCM解码信号的幅度急剧减小）。

6、用麦克风或音乐输出信号代替“2K同步正弦波”，输入模块2的点“SININ-A”，重复上述操作和观察，并记录下来。

（可选）

将模块2板的“SINOUT-A”引入到“耳机1”，用耳机听还原出来的声音，与音乐片（麦克风）直接输出的声音。

二综合实验

实验十频带传输系统实验

一、实验目的

1、掌握完整的通信系统的组成及各部分功能。

2、掌握通信系统的组成及各部分功能。

3、了解通信系统的优缺点。

4、掌握通信系统中几种常用的调制方式及其性能特点。

5、掌握同步信号在数字通信系统中的作用。

二、实验内容

1、按实验指导书提供的系统模型和连接方法，将有关实验模块连成部分或完整的通信系统，观察各测试点的波形，并做详细的记录。

2、改变各组成模块的码型设置或元件参数，重复观察各点波形，并做详细记录。

3、灵活运用各功能模块，自己设计并连接成系统，观察各点波形并做详细记录。

三、实验器材

1、各功能模块

2、20M双踪示波器一台

3、频率计（可选）一台

4、音频信号发生器（可选）一台

5、立体声单放机（可选）一台

6、立体声耳机一副

7、连接线若干

四、实验方法

由于在前面各模块的实验中，我们已经详细介绍了各个模块的用法及输入、输出端口的接口条件，所以在这里我们不再介绍各个模块的用法及原理，而是提供一些典型的通信系统的模型，同学们可以根据实验指导书提供的系统模型，将各个独立的功能模块连接、组合成不同的通信系统，完成信息传递的功能，并根据实际传输的效果，对各通信系统的传输质量做出客观、正确的评断；也可以充分发挥自己的创造性，自己动手设计一些通信系统模型并想办法具体实现。

由于各功能模块都有自己特殊的接口条件，这些条件我们在前面的实验中已经做了详细的介绍，因此，希望同学们在对这些条件有充分了解的基础上在再进行本实验。

频谱分析是通信原理中一个十分重要的内容，建议在观察各点波形的同时，能充分利用频谱分析模块观察各点波形的频谱，加深对各种调制方式的理解。

1、频带通信系统1

参考使用模块：

信号源模块、模块1、模块3、模块4、模块7、终端模块。

模拟通信系统的框图如图21-1所示：

图21-1模拟通信系统框图

信号源产生的模拟信号经信源编码后进行PSK调制，接收时经解调后，在受信者处恢复出原始的模拟信号。

在实验时可参考下面提供的方法进行连线。

源端口

目标端口

信号源：

音乐输出

模块1：

CVSD-SIN

信号源：

CLK1（32K）

模块1：

CLK

模块1：

CVSDOUT

模块3：

PSK-NRZ

信号源：

128K同步正弦波

模块3：

PSK载波

模块3：

PSK-OUT

模块4：

PSKIN；模块7：

PSKIN

模块7：

载波输出

模块4：

载波输入

模块4：

PSK-DOUT

模块7：

DIN

模块7：

BS

模块4：

PSK-BS；模块1：

DCLK

模块4：

OUT3

模块1：

CVSDIN

模块1：

DOUT

模块1：

IN

模块1：

OUT

信号源：

音乐信号输入

2、频带通信系统2

该通信系统的框图如图21-2所示：

模拟信号A/D调制信道解调D/A模拟信号

图21-2模拟信号数字化后的频带传输系统

信号源产生的模拟信号经模拟信号数字化模块（模块1或模块2）转换为数字信号后，送入信道进行传输，再经模拟信号数字化模块还原为模拟信号后送给受信者。

模拟信号可从语音信号或其它信号选择，模拟信号数字化的方式可从脉冲编码调制、增量调制方式中选择。

调制可从ASK、FSK、PSK、DPSK中任意选择。

1

实验十一基带传输系统实验

一、实验目的

1掌握完整的基带通信系统的组成及各部分功能。

2了解基带通信系统的优缺点。

3掌握几种常用的码型变换及其性能特点。

二、实验内容

1按实验指导书提供的系统模型和连接方法，将有关实验模块连成部分或完整的通信系统，观察各测试点的波形，并做详细的记录。

2改变各组成模块的码型设置或元件参数，重复观察各点波形，并做详细记录。

3灵活运用各功能模块，自己设计并连接成系统，观察各点波形并做详细记录。

三、实验器材

1各功能模块

220M双踪示波器一台

3频率计（可选）一台

4音频信号发生器（可选）一台

5立体声单放机（可选）一台

6立体声耳机一副

7连接线若干

四、实验思路

参考使用模块：

信号源模块、编译码模块、码型变换模块、信道模拟模块、终端模块。

该通信系统的框图如图21-3所示：

模拟信号A/D码型变换信道码型反变换D/A模拟信号

图21-3二进制码元的数字基带传输系统

五、实验过程

1、认真复习各模块的使用方法，熟悉各模块输入、输出点的接口条件。

2、选取一种通信系统的框图，在实验报告上