通信原理实验报告.docx

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通信原理实验报告

实验1模拟信号源实验

一、实验目的

1．了解本模块中函数信号产生芯片的技术参数；

2．了解本模块在后续实验系统中的作用；

3．熟悉本模块产生的几种模拟信号的波形和参数调节方法。

二、实验仪器

1．时钟与基带数据发生模块，位号：

G

2．频率计1台

3．20M双踪示波器1台

4．小电话单机1部

三、实验原理

本模块主要功能是产生频率、幅度连续可调的正弦波、三角波、方波等函数信号（非同步函数信号），另外还提供与系统主时钟同源的2KHZ正弦波信号（同步正弦波信号）。

在实验系统中，可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM、PCM、ADPCM、CVSD（

M）等实验的音频信号源。

本模块位于底板的左边。

1．非同步函数信号

它由集成函数发生器XR2206和一些外围电路组成，XR2206芯片的技术资料可到网上搜索得到。

函数信号类型由三档开关K01选择，类型分别为三角波、正弦波、方波等；峰峰值幅度范围0～10V，可由W03调节；频率范围约500HZ～5KHZ，可由W02调节；直流电平可由W01调节（一般左旋到底）。

非同步函数信号源结构示意图，见图2-1。

图2-1非同步函数信号源结构示意图

2．同步正弦波信号

它由2KHz方波信号源、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。

2KHz方波信号由“时钟与基带数据发生模块”分频产生。

U03及周边的阻容网络组成一个截止频率为2KHZ的低通滤波器，用以滤除各次谐波,只输出一个2KHz正弦波，在P04可测试其波形。

用其作为PAM、PCM、ADPCM、CVSD（

M）等模块的音频信号源，其编码数据可在普通模拟示波器上形成稳定的波形，便于实验者观测。

W04用来改变输出同步正弦波的幅度。

同步信号源结构示意图，见图2-2。

U04

图2-2同步函数信号源结构示意图

3.模拟电话输入电路

本模块提供了两路用户模拟电话接口，图2-3是其电路结构示意图。

J02A/J02B是电话机的水晶头接口，U01是PBL38614专用电话集成电路。

它的工作原理是：

当对电话机的送话器讲话时，该话音信号从PBL38614的TR对应的引脚输入，经U01内部二四线转换处理后从T端输出。

T端的模拟电话输出信号经P05/P07铜铆孔送出，可作为语音信号输出用。

当接收对方的话音时，送入U01芯片R端的输入信号可由P06/P08铜铆孔送入。

此时，在电话听筒中即可听到送入信号的声音。

图2-3用户电话结构示意图

四、实验设置

K01：

非同步函数信号类型选择，正弦波、三角波、方波。

W01：

非同步函数信号的直流电平调节，调节范围至少为0～2V，视信号幅度而定，一般调节为0V（左旋到底）。

W02：

非同步函数信号的频率调节，一般使用频率值范围为1～4KHZ。

W03：

非同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为0～4V。

P03：

非同步函数信号的输出连接铆孔。

W04:

同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为0～4V。

P04：

同步正弦波信号的输出连接铆孔。

J02A：

用户电话A的水晶头接口。

P05:

用户电话A语音发送信号输出铆孔。

P06:

用户电话A语音接收信号输入铆孔。

J02B：

用户电话B的水晶头接口。

（用户电话B为扩展接口，标配不提供。

）

P07:

用户电话B语音发送信号输出铆孔。

P08:

用户电话B语音接收信号输入铆孔。

五、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“G”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“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.非同步函数信号源测试：

频率计和示波器监测P03测试点，按上述设置测试非同步函数信号源输出信号波形，记录其波形参数。

方波：

三角波：

正弦波：

4．同步正弦波信号源测试：

频率计和示波器监测P04测试点，按上述设置测试同步正弦波信号源输出信号波形，记录其波形参数。

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。

六、实验报告要求

1．记录非同步、同步函数信号的幅度、频率、直流分量等参数，画出测试的波形图。

分别记录在实验步骤中。

实验2集成乘法器幅度调制电路

一、实验目的

1．通过实验了解振幅调制的工作原理；

2．掌握用MC1496来实现AM和DSB的方法，并研究已调波与调制信号，载波之间的关系；

3．掌握用示波器测量调幅系数的方法。

二、实验仪器

1.集成乘法器幅度调制电路模块

2.高频信号源或“PSK调制模块”

3.双踪示波器

4.频率计1台（选用）

5.万用表（选用）

6.信号（夹子）连接线

三、实验内容

1．模拟相乘调幅器的输入失调电压调节。

2．用示波器观察正常调幅波（AM）波形，并测量其调幅系数。

3．用示波器观察平衡调幅波（抑制载波的双边带波形DSB）波形。

4．用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波。

四、基本原理

做本实验时应具备的知识点：

幅度调制、用模拟乘法器实现幅度调制、MC1496四象限模拟相乘器等。

所谓调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使其成为带有低频信息的调幅波。

目前由于集成电路的发展，集成模拟相乘器得到广泛的应用，为此本实验采用价格较低廉的MC1496集成模拟相乘器来实现调幅之功能。

1．MC1496简介

MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图1-1所示。

由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。

其典型用法是：

⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1），⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo。

⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。

⑸脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8kΩ。

⒁脚接负电源8V。

⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。

由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。

可以证明：

，

因而，仅当上输入满足v1≤VT（26mV）时，方有：

，

这才是真正的模拟相乘器。

本实验即为此例。

图1-1MC1496内部电路及外部连接

2．MC1496组成的调幅器实验电路

用1496组成的调幅器实验电路如图1-2所示。

图中，与图28-1相对应之处是：

8R08对应于RT，8R09对应于RB，8R03、8R10对应于RC。

此外，8W01用来调节

（1）、（4）端之间的平衡，8W02用来调节（8）、（10）端之间的平衡。

8K01开关控制

（1）端是否接入直流电压，当8K01置“on”时，1496的

（1）端接入直流电压，其输出为正常调幅波（AM），调整8W03电位器，可改变调幅波的调制度。

当8K01置“off”时，其输出为平衡调幅波（DSB）。

晶体管8Q01为随极跟随器，以提高调制器的带负载能力。

图1-2集成乘法器幅度调制电路

五、实验步骤

1．实验准备

（1）在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。

接通实验箱右侧电源开关,即可开始实验。

（2）调制信号源：

采用非同步函数信号，其参数调节如下（示波器监测）：

频率范围：

1kHz

波形选择：

正弦波

输出峰-峰值：

300mV

（3）载波源：

采用高频信号源（或用“PSK调制模块”上的1M正弦载波37TP02）：

工作频率：

2MHz用频率计测量；

输出幅度（峰-峰值）：

300mV，用示波器观测。

2．输入失调电压的调整（交流馈通电压的调整）

集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零，也就是要进行交流馈通电压的调整，其目的是使相乘器调整为平衡状态。

因此在调整前必须将开关8K01置“off”（往DSB拨），以切断其直流电压。

交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电压，而另一个输入端不加信号时的输出电压，这个电压越小越好。

（1）载波输入端输入失调电压调节

把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端（8P02），而载波输入端不加信号。

用示波器监测相乘器输出端（8P03）的输出波形，调节电位器8W02，使此时输出端（8P03）的输出信号（称为调制输入端馈通误差）最小。

（2）调制输入端输入失调电压调节

把载波源输出的载波信号加到载波输入端（8P01），而音频输入端不加信号。

用示波器监测相乘器输出端（8P03）的输出波形。

调节电位器8W01使此时输出（8P03）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小。

3．DSB（抑制载波双边带调幅）波形观察

在载波输入、音频输入端已进行输入失调电压调节（对应于8W02、8W01调节的基础上），可进行DSB的测量。

（1）DSB信号波形观察

将高频信号源输出的载波接入载波输入端（8P01），低频调制信号接入音频输入端（8P02）。

示波器CH1接调制信号（8P02），示波器CH2接调幅输出端（8P03），即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。

其波形如图1-3所示，如果观察到的DSB波形不对称，应微调8W01电位器。

图1-3图1-4

屏幕上方为调制信号，下方为DSB信号，从图中可以看出，DSB信号的幅值仍随调制信号而变化。

DSB信号包络不在反映调制信号的形状。

4．AM（常规调幅）波形测量

（1）AM正常波形观测

在保持输入失调电压调节的基础上，将开关8K01置“on”（往AM拨），即转为正常调幅状态。

载波频率仍设置为2MHZ（幅度300mv），调制信号频率1KHZ（幅度300mv）。

示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可观察到正常的AM波形，如图1-5所示。

图1-5

屏幕上方为调制信号，下方为AM调幅波，从图中可以看出，AM调幅波幅值随调制信号而变化。

AM调幅波包络为调制信号形状。

调整电位器8W03，可以改变调幅波的调制度。

在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形应随之变化。

改变调节度调节音频信号频率

调节音频信号幅值

（2）过调制时的AM波形观察

在上述实验的基础上，即载波2MHZ（幅度300mv），音频调制信号1KHZ（幅度300mv），示波器CH1接8P02、CH2接8P03。

调整8W03使调制度为100%，然后增大音频调制信号的幅度，可以观察到过调制时AM波形，并与调制信号波形作比较。

调制度为100%的ＡＭ调幅波波形图：

（４）调制信号为三角波和方波时的调幅波观察

保持载波源输出不变，但把调制信号源输出的调制信号改为三角波（峰—峰值300mv）或方波（300mv），并改变其频率，观察已调波形的变化，调整8W03，观察输出波形调制度的变化。

波形如下：

　　　　　三角波调幅波：

　　　　　　　　　　　　　方波调幅波：

5．调制度Ma的测试

我们可以通过直接测量调制包络来测出Ma。

将被测的调幅信号加到示波器CH1或CH2，并使其同步。

调节时间旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图1-6所示。

根据Ma的定义，测出A、B，即可得到Ma。

图1-6

通过实验测量

A=1.8B=0.4

∴

六、实验报告要求

1．整理按实验步骤所得数据，绘制记录的波形，并作出相应的结论。

实验所得数据和波形图记录在实验步骤中，相应结论在旁边标注。

2．画出DSB波形和

时的AM波形，比较两者的区别。

DSB波形：

3．总结由本实验所获得的体会。

实验3集成乘法器幅度解调电路

—、实验准备

1．做本实验时应具备的知识点：

●振幅解调

●模拟乘法器实现同步检波

2．做本实验时所用到的仪器：

●集成乘法器幅度解调电路模块

●集成乘法器幅度调制模块

●高频信号源

●双踪示波器

●万用表

二、实验目的

1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；

2．掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB波解调的方法；

3．了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB波解调的影响；

4．理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB波的概念。

三、基本原理

振幅解调即是从振幅受调制的高频信号中提取原调制信号的过程，亦称为检波。

通常，振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种，本实验采用同步检波，即集成乘法器幅度解调电路。

同步检波又称相干检波。

它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调出调制信号。

本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图2-1所示。

图中，恢复载波vc先加到输入端9P01上，再经过电容9C01加在⑻、⑽脚之间。

已调幅波vamp先加到输入端9P02上，再经过电容9C02加在⑴、⑷脚之间。

相乘后的信号由（6）脚输出，再经过由9C04、9C05、9R06组成的型低通滤波器滤除高频分量后，在解调输出端（9P03）提取出调制信号。

需要指出的是，在图2-1中对1496采用了单电源（+12V）供电，因而⒁脚需接地，且其它脚亦应偏置相应的正电位，恰如图中所示。

四、实验步骤

（一）实验准备

1．选择好需做实验的模块：

集成乘法器幅度调制电路、集成乘法器幅度解调电路。

2．接通实验板的电源开关，使相应电源指示灯发光，表示已接通电源即可开始实验。

注意：

做本实验时仍需重复调幅实验部分内容，先产生调幅波，再供这里解调之用。

（二）集成电路（乘法器）构成的同步检波

1.AM波的解调

将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的调幅输入端（9P02）。

解调电路的恢复载波，可用铆孔线直接与调制电路中载波输入相连，即9P01与8P01相连。

示波器CH1接调幅信号9TP02，CH2接同步检波器的输出9TP03。

分别观察并记录当调制电路输出为

=30%、

=100%、

>100%时三种AM的解调输出波形，并与调制信号作比较。

=30%

=100%

>100%

2．DSB波的解调

采用调幅实验中步骤3中相同的方法来获得DSB波，并加入到幅度解调电路的调幅输入端，而其它连线均保持不变，观察并记录解调输出波形，并与调制信号作比较。

改变调制信号的频率及幅度，观察解调信号有何变化。

将调制信号改成三角波和方波，再观察解调输出波形。

图2-1MC1496组成的解调器实验电路

实验7AMI/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、实验仪器

1．AMI/HDB3编译码模块，位号：

F

2．时钟与基带数据发生模块，位号：

G

3．20M双踪示波器1台

4．信号连接线1根

三、实验原理

AMI码的全称是传号交替反转码。

这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：

代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的＋1、－1、＋1、－1…

由于AMI码的信号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。

由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。

从AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，而且也是一个二进制符号变换成一个三进制符号。

把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B／1T码型。

AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。

但是，AMI码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。

为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多改进的方法，HDB3码就是其中有代表性的一种。

HDB3码是三阶高密度码的简称。

HDB3码保留了AMI码所有的优点（如前所述），还可将连“0”码限制在3个以内，克服了AMI码出现长连“0”过多，对提取定时钟不利的缺点。

HDB3码的功率谱基本上与AMI码类似。

由于HDB3码诸多优点，所以CCITT建议把HDB3码作为PCM传输系统的线路码型。

如何由二进制码转换成HDB3码呢？

HDB3码编码规则如下：

1．二进制序列中的“0”码在HDB3码中仍编为“0”码，但当出现四个连“0”码时，用取代节000V或B00V代替四个连“0”码。

取代节中的V码、B码均代表“1”码，它们可正可负（即V+=＋1，V-=－1，B+=＋1，B-=－1）。

2．取代节的安排顺序是：

先用000V，当它不能用时，再用B00V。

000V取代节的安排要满足以下两个要求：

（1）各取代节之间的V码要极性交替出现（为了保证传号码极性交替出现，不引入直流成份）。

（2）V码要与前一个传号码的极性相同（为了在接收端能识别出哪个是原始传号码，哪个是V码？

以恢复成原二进制码序列）。

当上述两个要求能同时满足时，用000V代替原二进制码序列中的4个连“0”（用000V+或000V-）；而当上述两个要求不能同时满足时，则改用B00V（B+00V+或B-00V-，实质上是将取代节000V中第一个“0”码改成B码）。

3．HDB3码序列中的传号码（包括“1”码、V码和B码）除V码外要满足极性交替出现的原则。

下面我们举个例子来具体说明一下，如何将二进制码转换成HDB3码。

二进制码序列:

10000101000001110000000001

HDB3码码序列:

V+-1000V-+10–1B+00V0–1+1–1000V-B+00V+0–1

从上例可以看出两点：

（1）当两个取代节之间原始传号码的个数为奇数时，后边取代节用000V；当两个取代节之间原始传号码的个数为偶数时，后边取代节用B00V

（2）V码破坏了传号码极性交替出现的原则，所以叫破坏点；而B码未破坏传号码极性交替出现的原则，叫非破坏点。

虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。

从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。

这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个码，再将所有－1变成＋1后便得到原消息代码。

本模块是采用SC22103专用芯片实现AMI／HDB3编译码的。

在该电路中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现AMI／HDB3码的变换，而是采用TL084对HDB3码输出进行变换。

编码模块中，输入的码流由SC22103的1脚在2脚时钟信号的推动下输入，HDB3码与AMI码功能由20K01选择。

专用芯片的14、15脚为正向编码和负相编码输出，正负编码再通过相加器变换成AMI／HDB3码。

译码模块中，译码电路接收正负电平的AMI／HDB3码，整流后获得同步时钟，并通过处理获得正向编码和负向编码，送往译码电路的SC22103专用芯片的11、13脚。

正确译码之后21TP01与20P01的波形应一致，但由于HDB3码的编译码规则较复杂，当前的输出HDB3码字与前4个码字有关，因而HDB3码的编译码时延较大。

四、实验设置

1．HDB3编码模块：

20K01：

1-2，实现AMI功能；2-3，实现HDB3功能

20P01：

数字基带信码输入铆孔。

可从“时钟与基带数据发生模块”引入不同的数字信号进行编码，如全“1”、全“0”及其它码组等。

20TP01：

AMI或HDB3码编译码的64KHz工作时钟测试点。

20TP02：

AMI或HDB3码编码时的负向波形输出测试点。

20TP03：

AMI或HDB3码编码时的正向波形输出测试点。

20TP04：

AMI或HDB3码编码输出测试点。

20P02:

译码数字基带信码输出铆孔。

注：

20TP02、20TP03、20TP04编码输出信号，都比数字基带信号20P01延时4个编码时钟周期20TP01，作为4连0检测用；20P02译码还原输出的数字基带信号，也比数字编码信号21TP04延时4个译码时钟周期

拨码器4SW02：

当设置为“01110”时，则4P01输出由4SW01拨码器设置的8比特数据，速率为64K；当设置为“00000”时，则4P01输出15位的伪随机码数据，速率为2K。

五、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下角的“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“00000”，，即给AMI编码系统送入复杂信号（2K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“00000”，，即给HDB3编码系统送入复杂信号（2K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。

六、实验报告要求

1．根据实验结果，画出AMI/HDB3码编译码电路的测量点波形图，在图上标上相位关系。

实验结果记录在实验过程