通信原理实验.docx
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通信原理实验.docx
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通信原理实验
实验一
(一)DDS信号源实验
一、实验目的
1.了解DDS信号源的组成及工作原理;
2.掌握DDS信号源使用方法;
3.掌握DDS信号源各种输出信号的测试。
二、实验内容
1.信号频率调节
旋转复合式按键旋纽SS01,在“PWM波”、“正弦波”、“三角波”、“方波”等输出状态时,可步进式调节输出信号的频率,顺时针旋转频率每步增加100HZ,逆时针减小100HZ;
在其它DDS信号源序号,旋转复合式按键旋纽SS01无操作。
2.输出信号幅度调节
调节调幅旋钮W01,可改变P03、P04输出的各种信号幅度。
三、实验波形如下
(二)抽样定理及其应用实验
一、实验目的
1.通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解;
2.通过PAM调制实验,使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点;
3.学习PAM调制硬件实现电路,掌握调整测试方法。
二、实验内容
1.插入有关实验模块:
在关闭系统电源的条件下,将“时钟与基带数据发生模块”、“PAM脉冲幅度调制模块”,插到底板“G、H”号的位置插座上(具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”)。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。
2.信号线连接:
用专用铆孔导线将P03、32P01;P09、32P02;32P03、P14连接(注意连接铆孔的箭头指向,将输出铆孔连接输入铆孔)。
3.加电:
打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
4.输入模拟信号观察:
将DDS信号源产生的三角波(模拟信号最好用复杂信号,如三角波,根据本实验平台恢复滤波器带宽,三角波频率选1.5KHZ较好)送入抽样模块的32P01点,用示波器在32P01处观察,调节电位器W01,使该点正弦信号幅度约2V(峰一峰值)。
5.取样脉冲观察:
当DDS信号源处于“PWM波”状态(D04D03D02D01=0001),旋转SS01可改变取样脉冲的频率。
示波器接在32P02上,可观察取样脉冲波形。
考虑到1.5KHZ三角波有效带宽不低于4.5KHZ(三次谐波),因此抽样频率要大于9KHZ。
6.取样信号观察:
示波器接在32TP01上,可观察PAM取样信号,示波器接在32P03上,调节“PAM脉冲幅度调制”上的32W01可改变PAM信号传输信道的特性,PAM取样信号波形会发生改变。
7.取样恢复信号观察:
PAM解调用的低通滤波器电路(接收端滤波放大模块,信号从P14输入)设有两组参数,其截止频率分别为2.6KHZ、5KHZ。
调节不同的输入信号频率和不同的抽样时钟频率,用示波器观测各点波形,验证抽样定理,并做详细记录、绘图。
(注意,调节32W01应使32TP01、32P03两点波形相似,即以不失真为准。
)
8.关机拆线:
实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。
三、实验波形如下
(三)PCM编译码系统实验
一、实验目的
1.掌握PCM编译码原理与系统性能测试;
2.熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法;
3.学习PCM编译码器的硬件实现电路,掌握它的调整测试方法。
二、实验内容及步骤
1.插入有关实验模块:
在关闭系统电源的条件下,将“时钟与基带数据发生模块”、“PCM/ADPCM编译码模块”,插到底板“G、H”号的位置插座上(具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”)。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。
2.加电:
打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
3.PCM的编码时钟设定:
“时钟与基带数据产生器模块”上的拨码器4SW02设置“01000”,则PCM的编码时钟为64KHZ(后面将简写为:
拨码器4SW02)。
拨码器4SW02设置“01001”,则PCM的编码时钟为128KHZ。
4.时钟为64KHZ,模拟信号为正弦波的PCM编码数据观察:
(1)用专用铆孔导线将P03、34P01,34P02、34P03相连。
(2)拨码器4SW02设置“01000”,则PCM的编码时钟为64KHZ。
(3)双踪示波器探头分别接在测量点34TP01和34P02,观察抽样脉冲及PCM编码数据。
DDS信号源设置为正弦波状态(通常频率为2KHZ),调节W01电位器,改变正弦波幅度,并仔细观察PCM编码数据的变化。
特别注意观察,当无信号输入时,或信号幅度为0时,PCM编码器编码为11010101或为01010101,并不是一般教材所讲授的编全0码。
因为无信号输入时,或信号幅度为0经常出现,编全0码容易使系统失步,所以编码时对编码数据奇数位进行了取反操作。
注意,本实验时钟为64KHZ,一帧中只能容纳1路信号。
若用普通示波器要观察到稳定波形,通常正弦波频率设为2KHZ或1KHZ。
(4)双踪示波器探头分别接在34P01和34P04,观察译码后的信号与输入正弦波是否一致。
5.时钟为128KHZ,模拟信号为正弦波的PCM编码数据观察:
上述信号连接不变,将拨码器4SW02设置“01001”,则PCM的编码时钟为128KHZ。
双踪示波器探头分别接在测量点34TP01和34P02,观察抽样脉冲及PCM编码数据。
DDS信号源设置为正弦波状态(通常频率为2KHZ),调节W01电位器,改变正弦波幅度,并仔细观察PCM编码数据的变化。
注意,此时时钟为128KHZ,一帧中能容纳2路信号。
本PCM编码仅一路信号,故仅占用一帧中的一半时隙。
用示波器观察34P01和34P04两点波形,比较译码后的信号与输入正弦波是否一致。
6.关机拆线:
实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。
三、实验波形如下
(四)ADPCM编译码系统实验
一、实验目的
1.加深对自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)工作原理的理解;
2.了解大规模集成电路CP1306的电路组成及工作过程;
3.了解利用编写程序对其芯片CP1306的控制与输出处理过程。
二、实验内容及步骤
1.插入有关实验模块:
在关闭系统电源的条件下,将“时钟与基带数据发生模块”、“PCM/ADPCM编译码模块”,插到底板“G、H”号的位置插座上(具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”)。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。
2.信号线连接:
用专用导线将P03、34P05;34P06、34P07;34P08、P14。
注意连接铆孔的箭头指向,将输出铆孔连接输入铆孔。
3.加电:
打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
4.ADPCM编码数据及译码波形观察:
DDS信号源设置为正弦波状态(通常频率设置为2KHZ),调节W01电位器,改变正弦波幅度,双踪示波器探头分别接在测量点34TP05和34P06,观察正弦波信号及4比特ADPCM编码数据。
改变DDS信号源正弦波频率,由于ADPCM的工作时钟与正弦波频率可能不同步,所以用示波器很难观察到稳定的编码数据波形。
此时用示波器观察34P05和34P08两点的波形,比较译码后的输出波形与输入信号波形是否一致。
分别改变输入正弦波信号的幅度和频率,输入正弦波信号的频率要求在300~3400HZ语音范围内,可用频率计或DDS模块中的LCD监测此点信号频率,同时观察34P05和34P08两点波形如何变化。
5.关机拆线:
实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。
实验二
(一)FSK(ASK)调制解调实验
一、实验目的
1.掌握FSK(ASK)调制器的工作原理及性能测试;
2.掌握FSK(ASK)锁相解调器工作原理及性能测试;
3.学习FSK(ASK)调制、解调硬件实现,掌握电路调整测试方法。
二、实验内容及步骤
1.插入有关实验模块:
在关闭系统电源的条件下:
将“时钟与基带数据发生模块”插到底板的G位;
“信道编码与ASK.FSK.PSK.QPSK调制模块”插到底板的A、B位;
“FSK解调模块”插到底板的C位。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。
2.信号线连接:
用导线将G位4P01连接A,B位的JD;4P02连接JCLK。
用导线连接左面板A、B位调制模块的ASK、FSK输出铆孔和右面板“FSK解调模块”的调制输入铆孔17P01;
3.加电:
打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
4.设置拨码开关:
设置左面板G位时钟模块的拨码器4SW02:
设置为“00000”,则4P01产生2K的15位m序列输出。
按动“信道编码与ASK.FSK.PSK.QPSK调制模块”上的SW01按钮,使L02指示灯亮,ASK、FSK铆孔输出为FSK信号。
6.FSK调制信号和巳调信号波形观察:
双踪示波器触发测量探头接4P01,另一测量探头接ASK、FSK,调节示波器使两波形同步,观察FSK调制信号和已调信号波形,记录实验数据。
7.FSK解调参数调节:
调节解调模块上的17W01电位器,使压控振荡器锁定在32KHz,同时可用示波器监测17TP02信号。
8.无噪声FSK解调输出波形观察:
将ASK、FSK输出信号,经过噪声模块加噪,连接ASKFSK至噪声模块的3P01,3P02连接FSK解调模块的17P01;
调节3W01,将3TP01噪声电平调为0;双踪示波器触发测量探头接4P01,另一测量探头接17P02。
同时观察FSK调制和解调输出信号波形,并作记录,并比较两者波形,正常情况,两者波形一致。
如果不一致,可微调17W01电位器,使之达到一致。
9.加噪声FSK解调输出波形观察:
调节3W01逐步增加调制信号的噪声电平大小,看是否还能正确解调出基带信号。
10.ASK实验与上相似,这儿不再赘述。
11.关机拆线:
实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。
三、实验波形如下
(二)PSKQPSK调制解调实验
一、实验目的
1.掌握PSKQPSK调制解调的工作原理及性能要求;
2.进行PSKQPSK调制、解调实验,掌握电路调整测试方法;
3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。
二、实验内容及步骤
(一)PSK(DPSK)调制/解调实验
1.插入有关实验模块:
在关闭系统电源的条件下:
将“时钟与基带数据发生模块”放置到底板G位;
将“信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制”放置到底板A、B位;
将“PSK解调模块”放置到底板C位;
将“复接/解复接同步技术模块”放置到底板I位。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。
2.信号线连接:
绝对码调制(PSK)时的连接:
用专用导线将4P01连接JD;4P02连接JCLK;PSK/DPSK连接38P01。
相对码调制(DPSK)时的连接:
用专用导线将4P03连接JD;4P02连接JCLK;PSK/DPSK连接38P01;38P02连接39P01。
3.加电:
打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
4.实验内容设置:
拨码器4SW02设置为“00001“,4P01产生32K的15位m序列输出;
4P03输出为4P01波形的相对码;
调制模式设置为“L01”指示灯亮,PSK/DPSK输出为PSK调制;
将“PSKQPSK解调模块”两个跳线接插到左侧,既选中PSK解调模式。
5.相位调制信号观察:
(1)PSK调制信号观察:
双踪示波器,触发测量探头测试4P01点,另一测量探头测试PSK/DPSK,调节示波器使两波形同步,观察BPSK调制输出波形,记录实验数据。
(2)DPSK调制信号观察:
双踪示波器,触发测量探头测试4P03点,另一测量探头测试PSK/DPSK,调节示波器使两波形同步,观察DPSK调制输出波形,记录实验数据。
6.PSK解调参数调节:
调节38W01电位器,使压控振荡器工作在2048KHZ,同时可用频率计鉴测38TP01点。
注意观察38TP02和38TP03两测量点波形的相位关系。
7.相位解调信号观测:
(1)PSK调制方式
观察38P02点PSK解调输出波形,并作记录,并同时观察PSK调制端JD的基带信号,比较两者波形相近为准(可能反向,如果波形不一致,可微调38W01)。
(2)DPSK调制方式
“复接/解复接同步技术模块”的拨码器39SW01设置为“0010”。
观察38P02和JD的两测试点,比较两相对码波形,观察是否存在反向问题;观察39P07和4P01的两测试点,比较两绝对码波形,观察是否还存在反向问题。
作记录。
8.关机拆线:
实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。
(二)QPSK调制/解调实验
1.模块放置和PSK(DPSK)的调制方式保持不变;
2.信号线连接:
将4P01(G位)连接JD(A、B位);
将4P02(G位)连接JCLK(A、B)位;
将QPSK/OQPSK(A、B位)连接38P01(C位);
3.将4SW02(G位)设置为01101,系统切换到QPSK调制模式;
按下SW01(A、B位)按钮,使L01小灯亮,则QPSK/OQPSK输出为QPSK信号。
将解调模块上的跳线开关38K01和38K02(C位)切换到右边位置,使其工作在QPSK解调模式。
4.使用示波器通道1测量调制前IQ基带信号DI,DQ(A、B位)的一路,使用另外
一个通道测量解调后I、Q两路基带信号38P02,38P03(C位),观察调制前和解调后信号是否相同,并记录波形。
5.尝试多进行几次调制同步(可以将38P01的线拔下然后插上),测试QPSK的相位模糊情况,并对比PSK的相位模糊,分析其差别。
三、实验波形如下
(三)眼图观察测量实验
一、实验目的
学会观察眼图及其分析方法,调整传输滤波器特性。
二、实验步骤
1.插入有关实验模块:
在关闭系统电源的条件下,将“时钟与基带数据发生模块”、“噪声模块”插到底板“G、B”号的位置插座上(具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”)。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致,插拔时尽量小心。
2.信号线连接:
用专用导线将4P01(G位)连接3P01(B位);3P02(B位)连接P16(底板)(底板右边“眼图观察电路”)。
3.加电:
打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
4.跳线开关设置:
“时钟与基带数据发生模块”的拨码器4SW02:
设置为“00011“,4P01产生32Kb/s的511位m序列输出。
5.无噪声眼图波形观察:
(1)噪声模块调节:
调节3W01,将3TP01噪声电平调为0;
(2)调整接收滤波器
(这里可视为整个信道传输滤波器
)的特性,使之构成一个等效的理想低通滤波器。
(3)用示波器的一根探头CH1放在4P02(码元时钟)上,另一根探头CH2放在P17(数字基带信号的升余弦波)上,选择示波器触发方式为CH1,调整示波器的扫描旋纽,则可观察到若干个并排的眼图波形。
眼图上面的一根水平线由连1引起的持续正电平产生,下面一根水平线由连0码引起的持续的负电平产生,中间部分过零点波形由1、0交替码产生。
观看眼图,调整电位器W06直到眼图波形的过零点位置重合、线条细且清晰,此时的眼图为无码间串扰、无噪声时的眼图。
在调整电位器W06过程中,可发现眼图波形过零点线条有时弥散,此时的眼图为有码间串扰、无噪声时的眼图,并且线条越弥散,表示码间串扰越大;在调整过程中,还可发现W06在多个不同位置,眼图波形的过零点都重合,由于W06不同位置,对应
的不同特性,它正好验证了无码间串扰传输特性不是唯一的。
6.有噪声时眼图波形观察:
(1)用眼图观察噪声对误码的影响
电路连接如上,在无噪声时将眼图调整好。
调节3W01,增加噪声电平。
当噪声电平不太大,解调没有出现误码时,眼图与无噪声时没有变化;继续增大噪声电平,PSK解调出现误码,此时的眼图抖动,同时屏幕背景中出现无规秩的升余弦形脉冲波闪动。
(2)有噪声时眼图的观察
噪声在解调器前加入,如上观察,它会影响系统的误码。
若要观察噪声对眼图的影响,则噪声应在解调后加入。
用专用导线将4P01、3P01;3P02、P16连接。
调节3W01,增加噪声电平,在P17铆孔观测眼图波形。
此时的眼图线条变粗、变模糊。
噪声越大,线条越粗,越模糊。
7.关机拆线:
实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。
注:
本实验电路要求输入的基带信号为32Kb/s速率。
三、实验波形如下
实验三
(一)基带信号的常见码型变换实验
一、实验目的
1.熟悉RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼彻斯特、密勒、PST码型变换原理及工作过程;
2.观察数字基带信号的码型变换测量点波形。
二、实验步骤
1.在关闭系统电源的条件下,“时钟与基带数据产生器模块”插到底板插座上(位号为:
G),具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”。
本模块的CPLD中集成了数字基带信号的码型的各种变换功能。
2.打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
3.根据前面介绍,设置不同的基带数据和编码类型,用示波器观测4TP01测量点码型变换后的波形,并与4P01(变换前)的波形进行比较。
4.实验完毕关闭电源,整理好实验器件。
三、实验波形如下
(二)AMI/HDB3编译码实验
一、实验目的
1.熟悉AMI/HDB3码编译码规则;
2.了解AMI/HDB3码编译码实现方法。
二、实验内容及步骤
1.插入有关实验模块:
在关闭系统电源的条件下,将AMI/HDB3编译码模块、时钟与基带数据发生模块,分别插到通信原理底板插座上(位号为:
F、G)。
(具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”)。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。
2.信号线连接:
用专用导线将4P01、20P01连接。
注意连接铆孔箭头指向,将输出铆孔连接输入铆孔。
3.加电:
打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。
4.AMI码测试:
1)跳线开关20K01选择1-2脚连,即实现AMI功能。
2)拨码器4SW02:
设置为“01110”,拨码器4SW01设置“11111111”。
即给AMI编码系统送入全“1”信号。
观察有关测试点波形,分析实现原理,记录有关波形。
3)拨码器4SW02:
设置为“01110”,拨码器4SW01设置“00000000”。
,即给AMI编码系统送入全“0”信号。
观察有关测试点波形,特别注意20TP04点编码波形,分析原因。
4)拨码器4SW02:
设置为“00001”,即给AMI编码系统送入复杂信号(32K的15位m序列)。
对照20TP01点时钟读出4P01点的码序列,根据AMI编码规则,画出其编码波形。
再观察有关测试点波形,验证自己的想法。
记录有关波形。
5.HDB3码测试:
1)跳线开关20K01选择2-3脚连,即实现HDB3功能。
2)拨码器4SW02:
设置为“01110”,拨码器4SW01设置“11111111”。
即给HDB3编码系统送入全“1”信号。
观察有关测试点波形,分析实现原理,记录有关波形。
3)拨码器4SW02:
设置为“01110”,拨码器4SW01设置“00000000”。
,即给HDB3编码系统送入全“0”信号。
观察有关测试点波形,特别注意20TP04点编码波形,分析原因。
4)拨码器4SW02:
设置为“00001”,即给HDB3编码系统送入复杂信号(32K的15位m序列)。
对照20TP01点时钟读出4P01点的码序列,根据HDB3编码规则,画出其编码波形。
再观察有关测试点波形,验证自己的想法。
记录有关波形。
6.关机拆线:
实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。
注:
因AMI或HDB3码的编码时钟固定为64KHZ,所以送入的基带数据速率必须是2的n次方,且不能超过64Kb/s。
另外,低于64Kb/s码元将本编码模块识别成64Kb/s的码元。
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- 通信 原理 实验