通信原理实验精简版.docx
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通信原理实验精简版.docx
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通信原理实验精简版
实验一码型变换实验
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、掌握常用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、实验原理
图13-2编码波形
四、输入、输出点参考说明
1、输入点说明
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
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。
五、实验步骤
1、CMI,RZ,BPH码编解码电路观测
1)将信号源模块和模块6、7固定在主机箱上,将塑封螺钉拧紧,确保电源接触良好。
2)通过模块6上的拨码开关S1选择码型为CMI码,即“00100000”。
3)信号源模块上S4、S5都拨到“1100”,S1、S2、S3分别设为“01110010”“01010101”“00110011”。
4)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:
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
*检查连线是否正确,检查无误后打开电源
5)将模块7的S2设置为“0111”
6)以“NRZIN”为内触发源,用双踪示波器观测编码输出“DOUT1”波形。
7)以“NRZIN”为内触发源,用双踪示波器对比观测解码输出“NRZ-OUT”波形,观察解码波形与初始信号是否一致。
8)拨码开关S1选择码型为RZ码(00010000)、BPH码(00001000)重复上述步骤。
9)实验结束关闭电源。
2、AMI,HDB3码编解码电路观测
1)通过模块6上的拨码开关S1选择码型为AMI码,即“01000000”。
2)将信号源S4、S5拨到“1100”,S1、S2、S3分别设为“01110010”“00011000”“01000011”。
3)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:
HDB3/AMI-OUT
模块7:
输入
锁相环法同步提取输入
模块7:
位同步输出
模块6:
BSR
提取的位同步输入
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
*检查连线是否正确,检查无误后打开电源
4)模块7的S2设置为“1000”。
5)以“NRZIN”为内触发源,分别用双踪示波器观测“DOUT1”,“DOUT2”,“HDB3/AMI-OUT”三点的波形。
6)以“NRZIN”为内触发源,用双踪示波器观测“OUT-A”,“OUT-B”,“NRZ-OUT”三点的波形,观察解码波形与初始信号是否一致。
7)通过拨码开关S1选择码型为HDB3码(10000000),重复上述步骤。
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)
5、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报告。
六、实验报告要求
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,在坐标纸上画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
3、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。
实验二振幅键控(ASK)调制与解调实验
一、实验目的
1、掌握用键控法产生ASK信号的方法。
2、掌握ASK非相干解调的原理。
二、实验内容
1、观察ASK调制信号波形
2、观察ASK解调信号波形。
三、基本原理
图9-12ASK信号的典型时域波形
2ASK信号的产生方法比较简单。
首先,因2ASK信号的特征是对载波的“通-断键控”,用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门,由二进制序列
控制门的通断,
=1时开关导通;
=0时开关截止,这种调制方式称为通-断键控法。
其次,2ASK信号可视为S(t)与载波的乘积,故用模拟乘法器实现2ASK调制也是很容易想到的另一种方式,称其为乘积法。
1、2ASK解调原理。
2ASK解调有非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)两种方法,相应的接收系统原理框图如图9-2所示:
(a)非相干方式
(b)相干方式
图9-22ASK解调原理框图
四、测试点说明
1、信号输入点参考说明
ASK-NRZ:
ASK基带信号输入点。
ASK载波:
ASK载波信号输入点。
ASKIN:
ASK调制信号输入点。
ASK-BS:
ASK解调位同步时钟输入点。
2、信号输出点参考说明
ASK-OUT:
ASK调制信号输出点。
TH2:
ASK信号经低通滤波器后的信号观测点。
ASK-DOUT:
ASK解调信号经电压比较器后的信号输出点(未经同步判决)。
OUT1:
ASK解调信号输出点。
五、实验步骤
(一)ASK调制实验
1、将信号源模块和模块3、4、7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、按照下表进行实验连线:
源端口
目的端口
连线说明
信号源:
PN(8K)
模块3:
ASK-NRZ
S4拨为1100,PN是8K伪随机序列
信号源:
64K同步正弦波
模块3:
ASK载波
提供ASK调制载波,幅度为4V
*检查连线是否正确,检查无误后打开电源
3、以信号输入点“ASK-NRZ”的信号为内触发源,用示波器观察点“ASK-OUT”输出,即为PN码经过ASK调制后的波形。
4、通过信号源模块上的拨码开关S4控制产生PN码的频率,改变送入的基带信号,重复上述实验;也可以改变载波频率来实验。
5、实验结束关闭电源。
(二)ASK解调实验
1、接着上面ASK调制实验继续连线:
源端口
目的端口
连线说明
模块3:
ASK-OUT
模块4:
ASKIN
ASK解调输入
模块4:
ASK-DOUT
模块7:
DIN
锁相环法位同步提取信号输入
模块7:
BS
模块3:
ASK-BS
提取的位同步信号
*检查连线是否正确,检查无误后再次打开电源
2、将模块7上的拨码开关S2拨为“ASK-NRZ”频率的16倍,如:
“ASK-NRZ”选8K时,S2选128K,即拨“1000”。
观察模块4上信号输出点“ASK-DOUT”处的波形,把电位器W3顺时针拧到最大,并调节的电位器W1(改变判决门限),直到在“ASK-DOUT”处观察到稳定的PN码。
3、观察ASK解调输出“OUT1”处波形,并与信号源产生的PN码进行比较。
调制前的信号与解调后的信号形状一致,相位有一定偏移。
4、通过信号源模块上的拨码开关S4控制产生PN码,改变送入的基带信号,重复上述实验;也可以改变载波频率来实验。
5、实验结束关闭电源,拆除连线,整理实验数据与波形,完成实验报告。
六、实验报告要求
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,在坐标纸上画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
3、对实验思考题加以分析,按照要求做出回答,并尝试画出本实验的电路原理图。
实验三移频键控FSK调制与解调实验
一、实验目的
1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。
2、掌握FSK过零检测解调的原理。
二、实验内容
1、观察FSK调制信号波形。
2、观察FSK解调信号波形。
3、观察FSK过零检测解调器各点波形。
三、实验原理
图10-12FSK信号的典型时域波形
(10-3)
1、2FSK解调原理
(a)非相干方式
(b)相干方式
(c)过零检测法
图10-32FSK解调原理框图
四、测试点说明
1、输入点参考说明
FSK调制模块:
FSK-NRZ:
FSK基带信号输入点。
FSK载波A:
A路载波输入点。
FSK载波B:
B路载波输入点。
FSK解调模块:
FSKIN:
FSK调制信号输入点。
FSK-BS:
FSK解调位同步时钟输入点。
2、输出点参考说明
FSK调制模块:
TH7:
FSK-NRZ经过反相后信号观测点。
FSK-OUT:
FSK调制信号输出点。
FSK解调模块:
TH7:
FSK调制信号经整形1(U6LM339)后的波形观测点。
TH8:
FSK调制信号经单稳(U10A74LS123)的信号观测点。
TH9:
FSK调制信号经单稳(U10B74LS123)的信号观测点。
TH10:
FSK调制信号经两路单稳后相加信号观测点。
TH11:
FSK信号经低通滤波器后的输出信号
FSK-DOUT:
FSK解调信号经电压比较器后的信号输出点(未经同步判决)。
OUT2:
FSK解调信号输出点。
五、实验步骤
(一)FSK调制实验
1、将信号源模块和模块3、4、7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、按照下表进行实验连线:
源端口
目的端口
连线说明
信号源:
PN(8K)
模块3:
FSK-NRZ
S4拨为“1100”,PN是8K伪随机码
信号源:
128K同步正弦波
模块3:
载波A
提供FSK调制A路载波,幅度为4V
信号源:
64K同步正弦波
模块3:
载波B
提供FSK调制B路载波,幅度为3V
*检查连线是否正确,检查无误后打开电源
3、将模块3上拨码开关S1都拨上。
以信号输入点“FSK-NRZ”的信号为内触发源,用双踪示波器同时观察点“FSK-NRZ”和点“FSK-OUT”输出的波形。
4、单独将S1拨为“01”或“10”,在“FSK-OUT”处观测单独载波调制波形。
5、通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出,重复上述实验。
6、实验结束关闭电源。
(二)FSK解调实验
1、接着上面FSK调制实验继续连线:
源端口
目的端口
连线说明
模块3:
FSK-OUT
模块4:
FSKIN
FSK解调输入
模块4:
FSK-DOUT
模块7:
DIN
锁相环法位同步提取信号输入
模块7:
BS
模块3:
FSK-BS
提取的位同步信号
*检查连线是否正确,检查无误后再次打开电源
2、将模块7上的拨码开关S2拨为“1000”,观察模块4上信号输出点“FSK-DOUT”处的波形,并调节模块4上的电位器W5(顺时针拧到最大),直到在该点观察到稳定的PN码。
3、用示波器双踪分别观察模块3上的“FSK-NRZ”和模块四上的“OUT2”处的波形,将“OUT2”处FSK解调信号与信号源产生的PN码进行比较。
4、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报告。
六、实验报告要求
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,在坐标纸上画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
3、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。
实验四移相键控(PSK/DPSK)调制与解调实验
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PSK/DPSK信号的方法。
3、掌握PSK/DPSK相干解调的原理。
4、掌握绝对码波形与DPSK信号波形之间的关系。
二、实验内容
1、观察绝对码和相对码的波形和转换关系。
2、观察PSK/DPSK调制信号波形。
3、观察PSK/DPSK解调信号波形。
三、实验原理
图11-12PSK信号的典型时域波形
图11-22PSK与2DPSK波形对比
1、2DPSK解调原理
(a)极性比较法(b)相位比较法
图10-32DPSK解调原理框图
四、测试点说明
1、信号输入点参考说明
PSK调制模块:
PSK-NRZ:
PSK基带信号输入点。
PSK载波:
PSK载波信号输入点。
PSK-BS:
PSK差分编码时钟输入点。
PSK解调模块:
PSKIN:
PSK调制信号输入(观测点)。
PSK-BS:
PSK解调位同步时钟输入点。
载波输入:
PSK解调同步载波信号输入点。
2、信号输出点参考说明
PSK-OUT:
PSK/DPSK调制信号输出点。
PSK-DOUT:
PSK解调信号经电压比较器后的信号输出点(未经同步判决)。
OUT3:
PSK/DPSK解调信号输出点(K1的1、2脚相连,输出DPSK解调信号,2、3脚相连,输出PSK解调信号)。
五、实验步骤
(一)PSK/DPSK调制实验
1、将信号源模块和模块3、4、7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、按照下表进行实验连线:
源端口
目的端口
连线说明
信号源:
PN(32K)
模块3:
PSK-NRZ
S4拨为“1010”,PN是32K伪随机码
信号源:
128K同步正弦波
模块3:
PSK载波
提供PSK调制载波,幅度为4V
*检查连线是否正确,检查无误后打开电源
3、将开关K3拨到“PSK”端,以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源,用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。
4、不改变PSK调制实验连线。
将开关K3拨到“DPSK”端,增加连线:
源端口
目的端口
连线说明
信号源:
CLK1(32K)
模块3:
PSK-BS
DPSK位同步时钟输入
以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源,用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。
5、通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出,重复上述实验。
6、实验结束关闭电源。
(二)PSK/DPSK解调实验
1、恢复PSK调制实验的连线,K3拨到“PSK”端,然后增加以下连线:
源端口
目的端口
连线说明
模块3:
PSK-OUT
模块4:
PSKIN
PSK解调输入
模块3:
PSK-OUT
模块7:
PSKIN
载波同步提取输入
模块7:
载波输出
模块4:
载波输入
提供同步解调载波
模块4:
PSK-DOUT
模块7:
DIN
锁相环法位同步提取信号输入
模块7:
BS
模块3:
PSK-BS
提取的位同步信号
*检查连线是否正确,检查无误后再次打开电源
2、将模块7上的拨码开关S2拨为“0110”,观察模块4上信号输出点“PSK-DOUT”处的波形。
并调节模块4上的电位器W4(逆时针拧到最大),直到在该点观察到稳定的PN码。
3、用示波器双踪分别观察模块3上的“PSK-NRZ”和模块4上的“OUT3”处的波形,比较二者波形。
4、通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出,重复上述实验。
5、DPSK解调与PSK解调基本相同,它多了一个逆差分变换过程,注意通过开关K1选择DPSK方式解调,学生可以在老师的指导下自己完成连线观察解调波形。
6、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报告。
六、实验报告要求
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,在坐标纸上画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
3、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。
实验五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、实验原理
图5-1PCM调制原理框图
四、输入、输出点参考说明
1、输入点说明
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。
TP25:
语音信号输入点。
EARIN1:
耳机插孔。
MICOUT1:
麦克风插孔。
2、输出点说明
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。
五、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。
(注意,此处只是验证通电是否成功,在实验中均是先连线,再打开电源做实验,不要带电连线)。
3、观测PCM编、译码波形。
1)用示波器测量信号源板上“2K同步正弦波”点,调节信号源板上手调电位器W1使输出信号峰-峰值在3V左右。
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)实验系统连线――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,直接将接收位同步和发送位同步相连
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
*检查连线是否正确,检查无误后打开电源
4)用示波器观测各测试点以及PCM编码输出点“PCMOUT-A”和解调信号输出点“SINOUT-A”输出的波形。
5)改变位时钟为2.048M(将S4设为0100),观测PCM调制和解调波形。
4、从信号源引入非同步正弦波,调节W4改变输入正弦信号的频率,使其频率分别大于3400Hz或小于300Hz,观察点“PCMOUT-A”、“SINOUT-A”的输出波形,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)。
5、用麦克风或音乐输出信号代替信号源模块的正弦波,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)
6、将信号输出点“SINOUT-A”输出的信号引入“耳机1”,用耳机听还原出来的声音,与音乐片(麦克风)直接输出的声音比较,判断该通信系统性能的优劣。
(可选)
六、实验思考题
1、TP3067PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少?
在本次实验系统中,为什么要给TP3067提供2.048MHz的时钟?
2、认真分析TP3067主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。
3、为什么实验时观察到的PCM编码信号总是随时变化的?
4、当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时,分析脉冲编码调制和解调的波形。
七、实验报告要求
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,在坐标纸上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,按照要求做出回答,并尝试画出本实验的电路原理图。
4、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。
实验六两路PCM时分复用实验
一、实验目的
1、掌握时分复用的概念。
2、了解时分复用的构成及工作原理。
3、了解时分复用的优点与缺点。
4、了解时分复用在整个通信系统中的作用。
二、实验内容
对两路模拟信号进行PCM编码,然后进行复用,观察复用后的信号。
三、实验原理
图20-1两个信号的时分复用
四、本实验单元由PCM编码电路,复接器,解复接器,PCM译码电路,话路终端电路组成。
测试点说明
1、输入点说明
CLK:
主时钟输入点,时钟为2.048Mbps
PCMAIN;第一路PCM信号输入点
PCMBIN;第二路PCM信号输入点
2、输出点说明
FS0:
帧同步码所在0时隙的帧同步信号
FS3:
第一路PCM信号所在的3时隙的帧同步信号
FS_SEL:
第二路PCM信号所在时隙的帧同步信号,时隙由4~32可选(第16时隙除外)
FJOUT:
复接信号输出
五、实验步骤
(一)PCM时分复用实验
1、将信号源模块和模块2、8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、将信号源模块上S4拨为“0100”,S5也拨为“0100”。
3、在电源关闭的状态下,按照下表完成实验连线:
源端口
目的端口
连线说明
信号源:
CLK1(2048K)
模块8:
CLK;
S4拨为“0100”,时钟输入
信号源:
CLK2(2048K)
模块2:
MCLK;BSX
S5拨为“0100”,时钟输入
信号源:
同步正弦波(2K)
模块2:
SI
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