现代通信原理实验Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:22705224
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:1.98MB
现代通信原理实验Word文档下载推荐.docx
《现代通信原理实验Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代通信原理实验Word文档下载推荐.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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原理。
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、实验内容
1、观察模拟输入正弦波信号、抽样时钟的波形和脉冲幅度调制信号,并注意观察它们之间的相互关系及特点。
2、改变模拟输入信号或抽样时钟的频率,多次观察波形。
三、实验器材
2、①号模块一块
3、20M双踪示波器一台
4、连接线若干
四、实验原理
(一)基本原理
1、抽样定理
抽样定理表明:
一个师限制在(0,
)内的时间连续信号叫
,如果以
秒的间隔对它进行等问隔抽样,则叫
将被所得到的抽样值完全确定。
假定将信号
和周期为T的冲激函数
相乘,如图3-1所示。
乘积便是均匀间隔为T秒的冲激序列,这些冲激序列的强度等于相应瞬时上
的值,它表示对函数
的抽样。
若用
表示此抽样函数,则有:
假设
,
和
的频谱分别为
。
按照频率卷积定理,
的傅立叶变换是
的卷积:
因为
所以
由卷积关系,上式可以写成
需要注意,若抽样间隔
,则
的卷积在相邻的周期内存在重叠,因此不能由
恢复
可见
是抽样的最大问隔,它被称为奈奎斯特间隔。
上面讨论了低通型连续信号的抽样。
如果连续信号的频带不是限于O与
之间,而是限制在
(信号的最低频率)与
(信号的最高频率)之间(带通型连续信号),那么,其抽样频率兀并不要求达到2
而是达到2B即可,即要求抽样频率为带通信号带宽的两倍
图3-2画出抽样频率Is~2B(无混叠)和Is<
2B(有混叠)时两种情况下冲激抽样信号的频谱。
图2-2采用不同抽样频率时抽样信号的频率
2、脉冲振幅调制(PAM)
所谓脉冲振幅调制,即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。
如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的,则前面所说的抽样定理,就是脉冲增幅调制的原理。
但是实际上真正的冲激脉冲串并不能付之实现,n日通常只能采用窄脉冲串来实现。
因而,研究窄脉冲作为脉冲载波的PAM方式,将具有实际意义。
图2-3
PAM方式有两种:
自然抽样和平顶抽样。
自然抽样又称为"
曲顶"
抽样,己抽样信号ms(t)的脉冲"
顶部"
是随m(t)变化的,即在顶部保持了m(t)变化的规律(如图2-3所示)。
于顶抽样所得的己抽样信号如图3-3所示,这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值,但真形状都相同。
在实际中,平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现,得到的脉冲为矩形脉冲。
(二)电路组成
脉冲幅度调制实验系统如图3-4所示,主要由抽样保持芯片LF398和解调滤波电路两部分组成,电路原理图如图3-5所示。
五、实验步骤及注意事项
1、将信号源模块、模块1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1的电源开关拨下,现察指示灯是否点亮,红灯为+5V电源指示灯,绿灯为-12V电源指灯,
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PAM自然抽样波形
1)用示波器观测信号源"
2K同步正弦波"
输出,调节WI改变输出信号幅度,使输出
信号峰,峰值在4V左右。
2)将信号源上84设为"
1010"
,使"
eLKl"
输出32K时钟。
3)将模块1上K1选到"
自然"
4)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:
"
模块1:
PAM-SIN"
提供被抽样信号
CLK1"
PAMCLK"
提供抽样时钟
检查连线是否正确,检查无误后打开电源
5)的用示波器在"
自然抽样输出"
处观察PAM自然抽样波形。
4、观测PAM平顶抽样波形
a)用示波器观测信号源"
输出,调节W1改变输出信号幅度,使输出
信号峰·
峰值在4V左右。
b)将信号源上81、82、83依次设为"
10000000"
、"
10000000"
,将85拨为"
1000"
NRZ"
输出速率为128K,抽样频率为:
NRZ频率/8(实验中的电路,NRZ为"
1"
时'
抽样,为"
0"
时保持。
在平顶抽样中,抽样脉冲为窄脉冲)。
c)将K1设为"
平顶"
关闭电源,按下列方式进行连线。
2K同步正弦波
提供抽样脉冲
5、改变抽样时钟频率,观测自然抽样信号,验证抽样定理。
六.实验结果:
自然抽样如下图:
平顶抽样如下图:
七.心得体会
通过本次实验我掌握了抽样定理的基本概念,从实验结果中观察到了抽样后的图形,更加深刻的理解了评定抽样和脉冲抽样的基本概念。
实验三脉冲编码调制解调实验
1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编鸭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W681512的使用方法。
l、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
(一)基本原理
模拟信号进行抽样后,其抽样值还是随信号幅度连续变化的,当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时,接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值,且电平间隔比干扰噪声大,则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值,从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制(PCM)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。
脉码调制的过程如图5-1所示。
PCM要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样但号:
量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号:
编码是将量化后的信号编码形成-个二进制码组输出。
国际标准化的PCM码组(电话语音)是用八位码组代表二个抽样值。
编码后的PCM码组,经数字信道传输,在接收端,用二进制码组重建模拟信号,在解调过程中,-般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在
300Hz----3400Hz左右,所以预滤波A引入-定的频带失真。
在整个PCM*统中重建信号的失真主要来源于量化以及信道;
输误码通常用信号与量化?
声的功率比,即信噪比圳来表示。
国际电报电话咨询委员会(肌T)详细规定了它的指标,还规定比特率为64kbps,使用A律或µ
律编码律。
下面将详细介绍PCM编码的整个过程,由于抽样原理己在前面实验中详细讨论过,故在此只讲述量化及编码的原理。
四.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+12'
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
3、观测PCM编、译码波形。
用示波器测量信号源板上"
点,调节信号源板上手调电位器WI使输
出信号峰.峰值在3V左右。
将信号源板上S4设为OIlI(时钟速率为256K),S5设为0100(时钟速率为2.048M)。
实验系统连线一一关闭系统电源,进行如下连接:
目的端口
2K同步正弦波
模块2:
SININ-A
提供音频信号
CLK2
MCLK
提供W681S12工作的主时钟(2.048M)
CLKl
BSX
提供位同步信号(256K)
FS
FSXA
提供帧同步信号
FSRA
作自环实验,直接将接收帧同步和发送
帧同步相连
BSR
作自环实验,直接将接收位同步和发送
位同步相连
PCMOUT-A
PCMIN-A
将PCM编码输出结果送入PCM译码
电路进行译码
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。
改变位时钟为2.048M(将S4设为"
0100勺,观测peM调制和解调波形。
改变Kl、K2开关,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改变输入正强信号的频率,使其频率分别大王一一3400Hz或小于300Hz,观察点"
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)。
五、实验结果
PCMOUT-A的输出波形:
SINOUT-A
的输出波形:
PCM的调制和解调输出波形:
六、实验总结
观察到PCM编码的规律及其波形,熟练掌握示波器及实验箱操作方式,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和测量方法。
实验四振幅键控(ASK)调制与解调实验
l、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。
1、观察ASK调制信号波形
2、观察ASK解调信号波形。
2、③号模块一块
3、④号模块一块
4、⑦号模块一块
5、20M双踪示波器一台
6、连接线若干
四、基本原理
调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。
由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量,当用二进制信号分别调制这三种参量时,就形成了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控(2FSK)、二进制移相键控(2PSK)三种最基本的数字频带调制信号,而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。
l、2ASK调制原理。
在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。
使载波在二进制基带信号l或O的控制下通或断,即用载波幅度的有或无来代表信号中的"
\"
或t'
o"
,这样就可以得到~ASK信号,这种二进制振幅键控方式称为通一断键控(OOK)02ASK信号典型的时域波形。
如图9-1所示,其时域数学表达式为:
(9-1)
式中,A为未调载波幅度,ωc为载波角频率,an为符合下列关系的二进制序列的第n个码元:
出现概率为P出
出现概率为1-P
综合式9-1和式9-2,令A=I,则2ASK信号的一般时域表达式为:
=
(9-3)
式中,
为码元间隔,g(t)为持续时间[一
/2,
/2]内任意波形形状的脉冲(分析时一般设为归一化矩形脉冲),而S(t)就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。
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"
通一断键控"
,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Set)控制门的通断,Set)=1时开关导通;
Set)=0时开关截止,这种调制方式称为通一断键控法。
其次,2ASK信号可视为Set)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。
2、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
五、实验原理
1、ASK调制电路
在这里,我们采用的是通一断键控法,2ASK调制的基带信号和载波信号分别从"
ASK-NRZ"
和"
ASK载波"
输入,其实验框图和电路原理图分别如图9-3、图9-4所示。
图9-5ASK解调实验框图
我们采用的是包络检波法。
实验框图如图9-5所示。
ASK调制信号从"
ASKIN"
输入,经C1和R1组成的稿合电路至半波整流器(由04、05组成).半波整流后的信号经低通滤波器U4(TL082)、电压比较器U1(LM339)与参考电位比较后送入抽样判决器进行抽样判决,最后得到解调输出的二进制信号。
电位器W1用来调节电II二比较器U1的判决电II二。
判决电lli过高,将会导致正确的解调结果的丢失:
判决电l二k过低,将会导致解调结果1\1含有大量铅码,冈此,只有合理选择判决电斥,才能得到正确的解调结果。
抽样判决用的时钟信号就是2ASK基带信号的忡,同步信号,该信号从"
ASK-BS"
输入,可以从信号~/'
ii直接引入,也可以从同步信号恢复模块'
11入。
在实际应用的通信系统巾,解调器的输入端都有一个带通滤波器来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码问串扰的条件。
六、实验步骤
(一)ASK调制实验
l、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
PN(SK)模块3:
ASK-NRZS4拨为1100,PN是SK伪随机序列
64KI司步正弦波模块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"
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ASK1,周制后的波形。
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fiY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
l、接着上面ASK调制实验继续连线:
模块3:
ASK-OUT
模块4:
ASKIN
ASK解调输入
ASK-DOUT
模块7:
DIN
锁相环法位同步提取信号输入
BS
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:
选8K时,但选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"
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:
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。
七、实验结果
"
选128K时"
处的波形:
选64K时"
选8K时"
八、实验总结:
掌握了用键控法产生ASK信号的方法。
看到了ASK调制信号波形特征,观察ASK解调信号波形的特征。
实验五码型变换实验
l、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。
1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。
2、观察全O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、CMJ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。
在数字通信中,有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。
例如,在市区内利用电传机直接进行电报通信,或者利用中继方式在长距离上直接传输peM信号等。
这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统,我们称它为基带传输系统,它的基本结构如图15-I所示。
该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。
这里信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号,信道可以是允许基带信号通过的媒质(例如能够通过从直流至高频的有线线路等):
接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰:
抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。
若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信号传输的基带信号,则称此变换器为数字基带调制器:
相反,把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器,称之为基带解调器。
基带信号是代码的一种电表示形式。
在实际的基带传输系统中,并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。
例如,含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输,因为它有可能造成信号严重畸变。
单极性基带波形就是一个典型例子。
再例如,一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号,而收定时信号又依赖于代码的码型,如果代码出现长时间的连
符号,则基带信号可能会长时间出现O电位,而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
归纳起来,对传输用的基带信号的主要要求有两点:
(1)对各种代码的要求,期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型;
(2)对所选码型的电波形要求,期望电波形适宜于在信道中传输。
(二)电路原理
将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入VI(EPM3064)进行变换,可以直接得
到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号(因为CPLD的10口不能直接接负电
平,所以只能将分别代表正极性和负极性的两路编码信号分别输出,再通过外加电路合成双
极性码),如HDB3码的正、负极性编码信号送入V2(CD4051)的选通控制端,控制模拟开关轮流选通正、负电平,从而得到完整的HDB3码。
解码也同样需要将双极性的HDB3码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号,再送入CPLD进行解码,得到NRZ码。
其他双极性码的编、解码过程相同。
各编码波形如图15-2所示
四、实验步骤
1、CMI,RZ,BPH码编码解码观测
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Sl选择码型为CMI码,即“00100000”。
3)信号源模块S4、S5都拨到“1100”,S1、S2、S3分别为“01110010”“01010101”“00110011”。
4)对照下表完成实验连线
NRZ(8K)
模块6:
NRZ时
8KNRZ码基带传输信号输入
CLK2(8K)
提供编译码位时钟
DOUTI
DIN1
电平变换的编码输入A
DOUTl
提取编码数据的位时钟。
提取的位时钟给译码模块
5)将模块7的S2设置为"
0111"
6)以"
NRZ刑"
为内触发源,用双踪示波器观测编码输出"
DOUT1"
波形。
7)以"
NRZ则"
为内触发源,用双踪示波器对比观测解码输出"
NRZ-OUT"
波形,观一察解码波形与初始信号是否一致。
8)拨码开关雪!
选择码型为pem码(00910000)、BPH码J佣ω.lJl00)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Sl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:
NRZ(SK)
NRZIN
SKNRZ码基带传输信号输入
CLK2(SK)
HDB3/AMI-OUT
输入
锁相环法同步提取输入
位同步输出
提取的位同步输入
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 通信 原理 实验
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)