篇一：通信原理实验指导书
实验一信号源实验
一、实验目的
1.掌握频率连续变化的各种波形的产生方法。
2.掌握用fpga产生伪随机码的方法。
3.掌握码型可变nrz码的产生方法。
4.了解用fpga进行电路设计的基本方法。
5.理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。
6.熟练掌握信号源模块的实验方法。二、实验内容
1.观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及7段数码管的显示。
2.观察点频方波信号的输出。
3.观察点频正弦波信号的输出。
4.观察7位、15位、31位伪随机码的输出。
5.拨动拨码开关，观察码型可变nrz码的输出。
6.观察位同步信号和帧同步信号输出。
7.改变fpga程序，扩展其他波形。
三、实验器材
1. 信号源模块一台
2. 20m双踪示波器一台 3．频率计（可选）一台 4. 连接线若干四、实验原理
信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。 1.模拟信号源部分图1-1 模拟信号源部分原理框图模拟信号源部分可以输出频率和幅度可以任意改变的正弦波（频率变化范围100hz～10khz）、三角波（频率变化范围100hz～1khz）、方波（频率变化范围100hz～10khz）、锯齿波（频率变化范围100hz～1khz）以及32khz、64khz、1mhz 的点频正弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图1-1所示。
在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器u005（2864）并存放在固定的地址中。当单片机u006（89c51）检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整u004（epm7128stc100-10）中分频器的分频比，分频后的信号频率由数码管m001～m004显示；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器u005中对于地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过d/a 转换器u007(tlc7528)、开关电容滤波器u008（tlc41cd）后得到所需模拟信号。
2.数字信号源部分
数字信号源部分可以传输多种频率的点频方波、7位伪随机码、15位伪随机码、31位伪随机码、nrz码（可以通过拨码开关sw103、sw104、sw105改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能有u004(epm7128stc100-10)来完成，通过拨码开关sw101、sw102可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的频率。该部分电路原理框图如图1-2所示。图1-2 数字信号源部分原理框图
晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1mhz、256khz、64khz、8khz的方波以及8khz的窄脉冲信号。可预置分频器的分频比可通过拨码开关sw101、sw102来改变，分频比范围是1～9999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“bs”输出）。以为同步信号为时钟，通过3级、4级和5级移位寄存器可分布产生7位、15位、31位的伪随机码。数字信号源部分还包括一个nrz 码产生电路，通过该电路可产生24位为一帧的周期性nrz码序列，该序列的码型可通过拨码开关sw103、sw104、sw105来改变。在后继的码型变换、时分复用、cdma等实验中，nrz码将起到十分重要的作用。
五、实验步骤
1. 将信号源模块小心地固定在主机箱中，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，在按下开关power1、power2,发光二极管led001、led002
发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。在信号源epm7128stc100-10的下载程序中，signal.pof为24位的nrz码，signal2.pof为伪随机码（7pn、15pn、31pn）。 3. 模拟信号源部分
①观察“32k正弦波”、“64k正弦波”、“1m正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器“32k幅度调节”、“64k幅度调节”、“1m幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。
②按下“复位”按键使u006复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波”、“锯齿波”、“方波”以及发光二极管led007灭，数码管ｍ001～ｍ004显示“2000”。③按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其他仍熄灭），此时信号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。④将波形选择为正弦波（对应发光二极管亮），转动旋转编码器k001,改变输出信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形，并注意计算其频率是否与数码管显示的一致。转动电位器“幅度调节1”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达3v以上（注意：发光二极管led007熄灭，转动旋转编码器k001时，频率以1hz为单位变化；按一下k001，led007亮，此时转动k001，频率以50hz为单位变化；再按一下k001，频率再次以1hz为单位变化）。⑤将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。
⑥模拟信号放大通道：用导线连接“模拟输出”点与“in”点，观察“out”点波形，转动电位器“幅度调节2”可改变输出信号的幅度（最大可达6v以上）。⑦电位器w006用来调节开关电容滤波器u008的控制电压，电位器w007用来调节d/a转换器u007的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。
4.数字信号源部分
①拨码开关sw101、sw102的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对应十进制数的1位，以bcd码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为2mhz，分频比变化范围是1～9999，所以位同步信号频率范围是200hz～2mhz。例如，若想将信号输出点“bs”输出的信号频率为15.625khz，则需将基频信号进行128分频，将拨码开关sw101、sw102设置为00000001 00101000，就可以得到15.625khz 的方波信号。拨码开关sw103、sw104、sw105的作用是改变nrz码的码型。1位拨码开关就对应着nrz码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。②把signal1.pof文件从下载口j001下载到u004（emp7128stc100-10）。将拨码开关sw101、sw102设置为00000001 00000000，sw103、sw104、sw105设置为01110010 00110011 10101010，观察bs、fs、nez波形。
③改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。
④把signal2.pof文件从下载口j001下载到u004（emp7128stc100-10）。观察7pn（码型为1110010）、15pn（码型为1111 0101 1001 000）、31pn（码型为1111 1001 1010 0100 0010 1011 000）波形。
⑤观察1024k、256k、64k、32k、8k、z8k各点波形（由于时钟信号为晶振输出的24mhz的方波，所以整数倍分频后只能得到的1000k、250k、62.5k、31.25k、7，8125k信号，电路版熵的标识为近似值，这一点请注意）
⑥自行在pc机上编写fpga程序，通过下载口j001下载至u004中，观察所设计电路各点的波形（选做）。
六、输入、输出点参考说明
1.输入点说明
in：模拟信号放大器输入点。 2.输出点说明
模拟输出：波形种类、幅度、频率均可调节。各种波形的频率变化范围如下：正弦波：100hz～
10khz 三角波：100hz～1khz 锯齿波：100hz～1khz 方波：100hz～10khz
32khz正弦波：31.25khz正弦波输出点，幅度最大可达4v以上。 64khz正弦波：62.5khz 正弦波输出点，幅度最大可达4v以上。 1 mhz正弦波：1mhz正弦波输出点，幅度最大可达4v以上。out：模拟信号放大器输出点，放大倍数最大为2倍。数字输出：
z8k： 7.8125khz窄脉冲输出点。8k：7.8125khz方波输出点。32k： 31.25khz方波输出点。64k： 62.5khz方波输出点。256k： 250khz方波输出点。1024k：1000khz方波输出点。bs：位同步信号输出点，方波，频率可通过编码开关sw101、sw102改变。2bs： 2倍位同步信号频率方波输出点。
fs：帧同步信号输出点，窄脉冲，频率是位同步信号频率的二十四分之一。
nrz： 24位nrz码输出点，码型可通过拨码开关sw103、sw104、sw105改变，码速率同位同步信号
频率。
7pn： 7位伪随机码输出点，码速率同位同步信号频率。 15pn： 15位伪随机码输出点，码速率同位同步信号频率。 31pn： 31位伪随机码输出点，码速率同位同步信号频率。
七、实验思考题
1.位同步信号和帧同步信号在整个通信系统中起什么作用？
2.自行计算其他波形的数据，利用u006和u005剩下的资源扩展其他波形。
3.自行设计一个码元可变的nrz码产生电路并分析工作过程。
八、实验报告要求
1.分析实验电路的工作原理。叙述工作过程。
2.根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图。
3.对实验思考题加以分析，并画出原理图与工作波形图。实验二脉冲幅度调制与解调实验
一、实验目的
1.理解脉冲幅度调制的原理和特点。
2.理解脉冲幅度调制波形的频谱特性。
二、实验内容
1. 观察基带信号、脉冲幅度调制信号、抽样时钟的波形，并注意过程它们之间的相互关系及特点。
2. 改变基带信号或抽样时钟的频率，重复过程波形。
3. 观察脉冲幅度调制波形的频谱。
三、实验器材
1. 信号源模块
2. ｐａｍ、ａｍ模块。
3. 终端模块
4. 频谱分析模块
5. 20m双踪示波器一台
6. 频率计（可选）一台
7. 音频信号发生器（可选）一台
8. 立体声单放机（可选）一台
9. 立体声耳机一副 10. 连接线若干
四、实验原理
抽样定理表明：一个频带限制在(0,fh)内的时间连续信号m?t?，如果以等间隔抽样，则m?t?将被所得到的抽样值完全确定。
假定将信号m?t?和周期为t的冲激函数?t?t?相乘，如图2-1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m?t?的值，它表示对函数m?t?抽样。若用ms?t?表示此抽样函数，则有：
ms?t??m?t??t?t?
假设m?t?，?t?t?和ms?t?的频谱分别为m???、?t???和ms???。按照频率卷积定理，
1
秒的间隔对它进行2fh
m?t??t?t?的傅立叶变换是m???和?t???的卷积：
1
m?????t?????ms???? ??2?
2??
因为?t??t???n?s? ?tn???
2?
?s?
t
?
1??
所以ms?????m??????t???n?s??
t?n????篇二：数据通信原理实验指导书
实验一编码与译码
一、实验学时：2学时二、实验类型：验证型三、实验仪器：
安装matlab软件的pc机一台
四、实验目的：
五、实验内容：
1．常用基带码型
（1）使用matlab 函数wave_gen 来产生代表二进制序列的波形,函数wave_gen 的格式是：wave_gen(二进制码元,?码型?,rb) 此处rb 是二进制码元速率,单位为比特/秒（bps）。产生如下的二进制序列： >> b = [1 0 1 0 1 1];
使用rb=1000bps 的单极性不归零码产生代表b的波形且显示波形x，填写图1-1：
>> x = wave_gen(b,?unipolar_z?,1000);
>> waveplot(x)
（2）用如下码型重复步骤（1）（提示：可以键入“help wave_gen”来获取帮助），并做出相应的记录：
a 双极性不归零码
b 单极性归零码
c 双极性归零码
d 曼彻斯特码 (manchester)
x 10
-3
x 10
-3图1-1 单极性不归零码图1-2双极性不归零码
x 10
-3
x 10
-3
图1-3单极性归零码图1-4双极性归零码
x 10
-3
图1-5曼彻斯特码
2．差错控制编译码
（1）使用matlab 函数encode来对二进制序列进行差错控制编码, 函数encode的格式是：a．code = encode(msg,n,k,linear/fmt,genmat) b．code = encode(msg,n,k,cyclic/fmt,genpoly)
c．code = encode(msg,n,k,hamming/fmt,prim_poly)
其中a．用于产生线性分组码，b．用于产生循环码，c．用于产生hamming码，msg
为待编码二进制序列，n为码字长度，k为分组msg长度，genmat为生成矩阵，维数为k*n，genpoly为生成多项式,缺省情况下为cyclpoly(n,k)。其说明参见matlab帮助。（2）产生如下的二进制序列：
>> b=[1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1];
使用rb=1000bps 的单极性不归零码产生代表b 的波形且显示波形，在图1-6中记录其波形：>> x = wave_gen(b,?unipolar_z?,1000);
>> waveplot(x)
（3）产生生成矩阵：
>> genmat=[1 0 0 0;0 1 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1;0 1 0 1;0 1 1 0;0 1 1 1]?; （4）对b进行分组码编码：
>> linear =encode(b,7,4, linear/binary，genmat);
使用rb=1000bps 的单极性不归零码产生代表linear的波形且显示波形，填写表1-1并在图1-7中记录波形：
>> x = wave_gen(linear,?unipolar_z?,1000); >> waveplot(x)
（5）对生成的线性码译码，并使用rb=1000bps 的单极性不归零码产生和显示译码后的波形，填写表1-1并在图1-8中记录波形：
>> code=decode(linear,7,4,cyclic/binary,genmat) >> x = wave_gen(code,?unipolar_z?,1000); >> waveplot(x)
（6）参考以上步骤验证循环码的编译码原理，并做出相应的实验记录。
表1-1差错控制编译码图1-6 b波形图1-7 线性分组码编码后波形
图1-8线性分组码译码后波形
图1-9 循环码编码后波形
图1-10 循环码译码后波形
实验二随机信道噪声仿真实验
一、实验学时：2学时二、实验类型：验证型三、实验仪器：
安装matlab软件的pc机一台
四、实验目的：
了解信道概念及常见的随机信道，用matlab仿真噪声信号，了解噪声的概念及对信道的影响，用matlab仿真产生噪声信号，分析其数字特征、分布特性和功率谱密度。
五、实验内容：
代表信道响应的 matlab 函数是channel,形式如下（提示：我们可以键入help channel 来获取channel 函数的帮助）:
channel(输入,增益,噪声功率,带宽)
（1）创建一个有10 个抽样值的二进制序列b 且用双极性不归零信号格式产生代表b 的波形,其中rb=1kbps。
>> b = binary(10);
>> x = wave_gen(b,?polar_z?,1000);
根据系统参数设置确定x 的传输带宽bt：bt = __________hz.
（2）考虑一个具有归一化增益和加性白高斯噪声(awgn)的基带数字传输信道(噪声功率为0.01w,信道带宽为4.9khz),在此信道上传输波形x,并显示输入和输出波形并记录在图2-1和图2-2中:
>> y = channel( x,1,0.01,4900 ); >> subplot(211),waveplot(x);篇三：通信原理实验指导书
现代通信原理
实验指导书
目录
第一章绪论 (2)
第二章实验系统概述 (7)
第三章主要实验内容介绍 (14)
实验一 am、dsb以及pam的调制与解调实验 (14)
实验二 ssb信号的调制与解调实验 (24)
实验三 fm调制与解调实验 (30)
实验四数字基带信号实验 (35)
实验五时分复用复接与分接实验 (50)
实验六时域均衡器实验 (56)
实验七 2ask调制与解调实验 (63)
实验八 2fsk调制与解调实验 (67)
实验九 2psk/2dpsk调制与解调实验 (78)
实验十 2dpsk信号的最佳接收实验 (86)
实验十一同步技术载波、位时钟提取与提纯实验 (93)
实验十二同步技术帧同步提取实验 (101)
实验十三 pcm编译码实验 (108)
实验十四δm调制实验 (119)
实验十五基带传输系统综合实验 (133)
——（综合性、系统性实验1）
实验十六频带传输系统综合实验 (137)
——（综合性、系统性实验2）
第一章绪论
1.1 通信系统的组成
通信按照通常的理解就是信息的传输与交换。通信的目的是传输消息。消息具有不同的
形式，例如：符号、文字、语音、音乐、数据、图片、活动图像等等。因此根据所传递消息的不同，目前通信业务可分为电报、电话、传真、数据传输及可视电话等。如果从广义的角度看，则广播、电视、雷达、导航、遥测、遥控等也可列入通信的范畴。
实际上，基本的点对点通信，均是把发送端的消息通过某种信道传递到接收端。因而，这种通信系统可由图1-1中的模型加以概括。
图1-1通信系统的一种简化模型
各种不同的消息可以分为两类：一类是离散消息，另一类称为连续消息。离散消息也称作数字消息；而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如连续变化的语音，图像等。连续消息也称为模拟消息。
为了传递消息，各种消息需要转换成电信号。由图1-1的通信过程可知：消息与电信号之间必须建立单一的对应关系，否则在接收端就无法复制出原来的信息。按照信道中传送的是模拟信号还是数字信号，可以相应的通信系统分成两类：模拟通信系统和数字通信系统。
模拟通信系统正如图1-1表明那样，需要两种变换。首先发端的连续消息要变成原始电信号，接收端接收到的信号要反变换成原来的连续信号。于是，一般的模拟通信系统模型可由图1-1略加改变而成，如图1-2所示。这里的调制器和解调器就代表图1-1中的发送设备与接收设备。
图 1-2 模拟通信系统模型
数字通信系统的模型又是怎样的呢？数字通信的基本特征是，它传输的信号是离散的或者是数字的，从而使数字通信有许多的特点。比如，对于上面提到的变换来说，在模拟通信中强调变换的线性特征，即强调已调参量与基带信号成比例；而在数字通信中则强调已调信号与基带信号之间的一一对应。
由于数字通信传输是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，因此接收端必须按照与发送端相同的节拍接收。不然，会因收发节拍不一致而造成混乱，使接收性能变坏。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息内容进行编组的（相当于写文章要用标点符号那样）。
因此编组的规律在收发之间也必须一致，否者接收时消息的正确内容就无法恢复。在数字通信中，通常称为节拍一致为“位同步”或者“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”。可见数字通信还必须有一个同步问题。
综上所述，点对点的数字通信系统模型，一般可用图1-3（a）来表示。但是在数字基带传输过程中，它的模型就不包括调制和解调环节，如1-3(b)所示。另外，数字通信系统传送的消息一般都是离散型的，但也可以是连续型的。如果需要在数字通信系统中传送模拟消息，则在发送端的信息源中应包含一个模/数转换装置，而在接收端的受信者中包含一个数/模转换装置。。
（a）
（b）
图 1-3 数字通信系统模型
（a）数字频带通信系统模型；（b）数字基带传输系统模型
目前，数字通信日益兴旺，甚至出现了数字通信代替模拟通信的某种趋势。除了计算机的广泛应用需要传输大量数字信息的客观要求外，数字通信迅速法阵的基本原因是他与模拟通信相比，更能适应对通信技术越来越高的要求。第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累。第二，传输差错可以控制，从而改善传输质量。第三，便于使用现代数字信号处理技术来对数字信息进行处理。第四，数字信息易于做高保密性的加密处理。第五，数字通信可以综合传输各种消息，使通信系统的功能增强。但是数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带而获得的。在系统频带紧张的场合，数字通信的这个缺点显得很突出，但是在系统频带富余的场合，比如毫米波通信。光通信等场合，数字通信几乎成了唯一的选择。
1.2 通信系统的分类及通信方式
1.按调制方式分类
根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话；频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
常用的调制方式有：2.按照信号特征分类
前面已经指出，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应的把通信系统分成模拟通信系统与数字通信系统两类。
3.按传输媒介分类
按照传输媒介，通信系统可分为有线（包括光纤）和无线两类。
4.按信号复用方式分类
传送多路信号有三种复用方式，即频分复用、时分复用和码分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用抽样或者脉冲调制方法使不同信号占据不同的时间区间；码分复用则是用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。
传统的模拟通信大都采用频分复用。随着数字通信的发展，时分复用通信系统的应用越来越广泛。码分复用多用于空间扩频通信系统中，目前又开始用于移动通信系统中。
1.2.2通信方式
对于点对点之间的通信，按照消息传送的方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。
所谓的单工通信，是指消息只能单方向传输的工作方式，如图1-4（a）所示。例如遥测，遥控，就是单工通信方式。
所谓半双工通信，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发的工作方式，如图1-4（b）所示。例如使用同一载频工作的无线电对讲机，就是按这种通信方式工作的。篇四：通信原理实验指导书
通信原理
实验指导
2004年4月
书
目录
实验一基带传输系统实验 ............................................................................. .. (1)
实验二pam实验 ............................................................................. .. (8)
实验三bpsk传输系统实验 ............................................................................. . (11)
实验四pcm编译码实验 ............................................................................. (15)
实验五fsk调制解调实验 ............................................................................. . (19)
实验六dbpsk传输系统实验.............................................................................. . (22)
实验七模拟锁相环 ............................................................................. (26)
实验八数字锁相环 ............................................................................. .............................. 31实验一基带传输系统实验
一、实验目的
1. 了解nyquist基带传输设计准则
2. 熟悉升余弦基带传输信号的特点
3. 掌握眼图信号的观察方法
4. 学习评价眼图信号的基本方法
二、实验仪器
1. zh5001（ii）通信原理综合实验系统
2. 20mhz双踪示波器
3. 函数信号发生器
一台一台一台
三、实验原理
基带传输是频带传输的基础，也是频带传输的等效低通信号表示。基带传输系统的框图如图2.7.1所示。
图2.7.1 基带传输系统的框图如果认为信道特性是理想的，其传输函数为1，那么整个传输系统的传输函数h（f）为：
h(f)?ht(f)?hr(f)
在实际信道传输过程中，如果信号的频率范围受限，则这些基带信号在时域内实际上是无穷延伸的，其是一个不可实现系统。如果直接采用矩形脉冲的基带信号作为传输码型，由于实际信道的频带都是有限的，则传输系统接收端所得的信号频谱必定与发送端不同，这就会使接收端数字基带信号的波形失真。如图2.7.2所示：
图2.7.2 时域受限与频带受限传输特性
如果对基带传输不进行严格的设计，则会产生码间串拢，其产生过程如图2.7.3所示：图2.7.3 基带传输系统码间串扰产生示意图
在寻找对基带信号传输的设计过程中，人们总结了一系列的方法。其中nyquist设计准则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限制，另一方面又不会产生码间串扰。
升余弦信号设计是成功利用nyquist准则设计的一个例子，其频谱特性如下图。升余弦滤波器的传递函数为：
1???(2ts|f|)?1???1hrc(f)??[1?)22??0??0?|f|?(1??)/2ts(1??)/2ts?|f|?(1??)/2ts|f|?( 1??)/2ts
其中，α是滚降因子，取值范围为0到1。一般α=0.25~1时，随着α的增加，相邻符号间隔内的时间旁瓣减小，这意味着增加α可以减小位定时抖动的敏感度，但增加了占用的带宽。对于矩形脉冲bpsk信号能量的90%在大约1.6rb的带宽内，而对于α=0.5的升余弦滤波器，所有能量则在1.5rb的带宽内，如图2.7.4所示。
升余弦滚降传递函数可以通过在发射机和接收机使用同样的滤波器来实现，其频响为开根号升余弦响应。根据最佳接收原理，这种响应特性的分配为系统提供了最佳接收方案。
实验一：抽样定理实验 一、实验目的 1、熟悉TKCS—AS型通信系统原理实验装置； 2、熟悉用示波器观察信号波形、测量频率与幅度； 3、验证抽样定理； 二、实验预习要求 1、复习《通信系统原理》中有关抽样定理的内容； 2、阅读本实验的内容，熟悉实验的步骤； 三、实验原理和电路说明 1、概述 在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。 利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为“抽样”，抽样后的信号称为脉冲调幅(PAM)信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。 抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础的。在工作设备中，抽样过程是模拟信号数字化的第一步。抽样性能的优劣关系到整个系统的性能指标。 作为例子，图1-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。 图1-1 单路PCM系统示意图 为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。除此，本实验还模拟了两路PAM通信系统，从而帮助实验者初步了解时分多路的通信方式。 2、抽样定理 抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H(即m(t)的频谱中没有f H以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2f H的样值序列所决定。因此，对于一个最高频率为3400Hz的语音信号m(t)，可以用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示。抽样频率fs和语音信号m(t)的频谱如图1-2和图1-3所示。 由频谱可知，用截止频率为f H的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)，这就说明了抽样定理的正确性。 实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语音信号，通常采用8KHz抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带，见图1-4。如果fs<2f H，就会出现频谱混迭的现象，如图1-5所示。 在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率f H的正弦波来代替实际的语音信号，采用标准抽样频率fs=8KHz，改变音频信号的频率f H，分别观察不同频率时，抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。
通信实验指导书电气信息工程学院
目录 实验一AM调制与解调实验 (1) 实验二FM调制与解调实验 (5) 实验三ASK调制与解调实验 (8) 实验四FSK调制与解调实验 (11) 实验五时分复用数字基带传输 (14) 实验六光纤传输实验 (19) 实验七模拟锁相环与载波同步 (27) 实验八数字锁相环与位同步 (32)
实验一 AM调制与解调实验 一、实验目的 理解AM调制方法与解调方法。 二、实验原理 本实验中AM调制方法：原始调制信号为1.5V直流＋1KHZ正弦交流信号，载波为20KHZ正弦交流信号，两者通过相乘器实现调制过程。 本实验中AM解调方法：非相干解调（包络检波法）。 三、实验所需部件 调制板、解调板、示波器、计算机（数据采集设备）。 四、实验步骤 1.熟悉实验所需部件。 2.按下图接线。 3.用示波器（或计算机）分别测出上图所示的几个点的波形，并绘制于下面 各图中。 4.结合上述实验结果深入理解AM调制方法与解调方法。
实验一参考结果
实验二 FM调制与解调实验 一、实验目的 理解FM调制方法与解调方法。 二、实验原理 本实验中FM调制方法：原始调制信号为2KHZ正弦交流信号，让其通过V/F （电压/频率转换，即VCO压控振荡器）实现调制过程。 本实验中FM解调方法：鉴频法（电容鉴频＋包络检波＋低通滤波） 三、实验所需部件 调制板、解调板、示波器、计算机（数据采集设备）。 四、实验步骤 1.熟悉实验所需部件。 2.按下图接线。 3.用示波器（或计算机）分别测出上图所示的几个点的波形，并绘制于下面 各图中。 4.结合上述实验结果深入理解FM调制方法与解调方法。
通信原理实验思考题 第三章数字调制技术 实验一ＦＳＫ传输系统实验 实验后思考题： 1．FSK正交调制方式与传统的FSK调制方式有什么区别？有哪些特点？ 答：传统的FSK调制方式采用一个模拟开关在两个独立振荡器中间切换，这样产生的波形在码元切换点的相位是不连续的。而且在不同的频率下还需采用不同的滤波器，在应用上非常不方便。采用正交调制的优点在于在不同的频率下可以自适应的将一个边带抑制掉，不需要设计专门的滤波器，而且产生的波形相位也是连续的，从而具有良好的频谱特性。 2．TPi03 和TPi04 两信号具有何关系？ 答：正交关系 实验中分析： P28 2. 产生两个正交信号去调制的目的。 答：在FSK 正交调制方式中，必须采用FSK 的同相支路与正交支路信号；不然如果只采一路同相FSK 信号进行调制，会产生两个FSK 频谱信号，这需在后面采用较复杂的中频窄带滤波器。用两个正交信号去调制，可以提高频带利用率，减少干扰。 4.（1）非连续相位 FSK 调制在码元切换点的相位是如何的。 答：不连续的，当包含 N（N 为整数）个载波周期时，初始相位相同的相邻码元的波形（为整数）个载波周期时，和瞬时相位是连续的，当不是整数时，波形和瞬时相位 也是可能不连续的。 P29 1.（2）解调端的基带信号与发送端基带波形(TPi03)不同的原因？ 答：这是由于解调端与发送端的本振源存在频差，实验时可根据以下方法调整：将调模块中的跳线KL01置于右端，然后调节电位器WL01,可以看到解调端基带信号与发送端趋于一致。 2.（2）思考接收端为何与发送端李沙育波形不同的原因？ 答：李沙育图形的形状与两个输入信号的相位和频率都有关。 3. 为什么在全0或全1码下观察不到位定时的抖动？ 答：因为在全0或全1码下接收数据没有跳变沿，译码器无论从任何时刻开始译码均能正确译码，因此译码器无须进行调整，当然就看不到位定时的抖动了。 实验二BPSK传输系统实验 实验后思考题： 1.写出眼图正确观察的方法。 答：眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。 观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计
通信原理实验报告
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通信原理实验报告 实验名称：实验一—数字基带传输系统的—MATLAB方真 实验二模拟信号幅度调制仿真实验班级：10通信工程三班_________ 学号：2010550920 ________________ 姓名：彭龙龙______________
指导老师：王仕果______________
实验一数字基带传输系统的MATLA仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MATLA实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层坎上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 3.1信号及系统在计算机中的表示 3.1.1时域取样及频域取样 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-R, +R)上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理( -R, + R)这样一个时间段。 为此将把s(t)按区间T, T截短为 2 2 S T(t)，再对S T(t)按时间间隔△ t均匀取样，得到取样 点数为: 仿真时用这个样值集合来表示信号 T Nt t s(t)。显然△ t反映了仿真系统对信号波形的分辨 率， (3-1) △ t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱时频率的周期函数，其重复周期是—。如果信号的最高频率为f H，那么必须有f H W 丄才能保证不发 t 2 t 生频域混叠失真。设 1 B s 2 t 则称B s为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是△ (3-2) t,那么不能用
通信原理 实验一 实 验 报 告 实验日期： 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
实验一数字基带传输系统的MA TLAB仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握 卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的 常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用 MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MA TLAB实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB 程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB 程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB 程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看， 信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如 信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层次上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 四、实验步骤 （1）分析程序program1_1 每条指令的作用，运行该程序，将结果保存，贴在下面的空白 处。然后修改程序，将dt 改为0.2，并执行修改后的程序，保存图形，看看所得图形的效果 怎样。 dt=0.01 时的信号波形 Sinusoidal signal x(t) -2-1.5-1-0.500.51 1.52 Time t (sec) dt=0.2 时的信号波形
实验一常用信号的表示 【实验目的】 掌握使用MATLAB的信号工具箱来表示常用信号的方法。 【实验环境】 装有MATLAB6.5或以上版本的PC机。 【实验内容】 1. 周期性方波信号square 调用格式：x=square(t,duty) 功能：产生一个周期为2π、幅度为1 ±的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例1：产生频率为40Hz，占空比分别为25%、50%、75%的周期性方波。如图1-1所示。 clear; % 清空工作空间内的变量 td=1/100000; t=0:td:1; x1=square(2*pi*40*t,25); x2=square(2*pi*40*t,50); x3=square(2*pi*40*t,75); % 信号函数的调用subplot(311); % 设置3行1列的作图区，并在第1区作图plot(t,x1); title('占空比25%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); % 限定坐标轴的范围 subplot(312); plot(t,x2); title('占空比50%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); subplot(313); plot(t,x3); title('占空比75%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]);
图1-1 周期性方波 2. 非周期性矩形脉冲信号rectpuls 调用格式：x=rectpuls(t,width) 功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围同向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。 例2：生成幅度为2，宽度T=4、中心在t=0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。如图1-2所示。 t=-4:0.0001:4; T=4; % 设置信号宽度 x1=2*rectpuls(t,T); % 信号函数调用 subplot(121); plot(t,x1); title('x(t)'); axis([-4 6 0 2.2]); x2=2*rectpuls(t-T/2,T); % 信号函数调用
实验一模拟信号光调制实验 一、实验目的 1、了解模拟信号光纤通信原理。 2、了解不同频率不同幅度的正弦波、三角波、方波等模拟信号的系统光传输性能情况。 二、实验内容 1、测量不同的正弦波、三角波和方波的光调制系统性能。 三、实验器材 1、主控&信号源、25号模块各1块 2、双踪示波器1台 3、连接线若干 4、光纤跳线1根 四、实验原理 1、实验原理框图 光调制功率检测框图 模拟信号光调制传输系统框图 2、实验框图说明 本实验是输入不同的模拟信号，测量模拟光调制系统性能。如模拟信号光调制传输系统框图所示，不同频率不同幅度的正弦波、三角波和方波等信号，经25号模块的光发射机单元，完成电光转换，然后通过光纤跳线传输至25号模块的光接收机单元，进行光电转换处理，从而还原出原始模拟信号。实验中利用光功率计对光发射机的功率检测，了解模拟光调制系统的性能。 注：根据实际模块配置情况不同，自行选择不同波长（比如1310nm、1550nm）的25号光收发模块进行实验。 五、注意事项 1、在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。 2、不要带电插拔信号连接导线。 六、实验步骤 1、系统关电，参考系统框图，依次按下面说明进行连线。 （1）用连接线将信号源A-OUT，连接至25号模块的TH1模拟输入端。
（2）用光纤跳线连接25号模块的光发端口和光收端口，此过程是将电信号转换为光信号，经光纤跳线传输后再将光信号还原为电信号。注意，连接光纤跳线时需定位销口方向且操作小心仔细，切勿损伤光纤跳线或光收发端口。 （3）用同轴连接线将25号模块的P4光探测器输出端，连接至23号模块的P1光探测器输入端。 2、设置25号模块的功能初状态。 （1）将收发模式选择开关S3拨至“模拟”，即选择模拟信号光调制传输。 （2）将拨码开关J1拨至“ON”，即连接激光器；拨码开关APC此时选择“ON”或“OFF”都可，即APC功能可根据需要随意选择。 （3）将功能选择开关S1拨至“光功率计”，即选择光功率计测量功能。 3、进行系统联调和观测。 （1）打开系统和各实验模块电源开关。设置主控模块的菜单，选择【主菜单】→【光纤通信】→【模拟信号光调制】。此时系统初始状态中A-OUT输出为1KHz正弦波。调节信号源模块的旋钮W1，使A-OUT输出正弦波幅度为1V。 （2）选择进入主控&信号源模块的【光功率计】功能菜单，根据所选模块波长类型选择波长【1310nm】或【1550nm】。 （3）保持信号源频率不变，改变信号源幅度测量光调制性能：调节信号源模块的W1，改变输入信号的幅度，记录不同幅度时的光调制功率变化情况。 （4）保持信号源幅度不变，改变信号源频率测量光调制性能：改变输入信号的频率，自行设计表格记录不同频率时的光调制功率变化情况。 （5）拆除23号模块和25号模块之间的同轴连接线，适当调节25号模块的W5接收灵敏度旋钮，用示波器对比观察光接收机的模拟输出端TH4和光发射机的模拟输入端TH1，了解模拟光调制系统线性度。 （6）改变信号源的波形，用三角波或方波进行上述实验步骤，进行相关测试，表格自拟。 七、实验报告 1、画出实验框图，并阐述模拟信号光调制基本原理。
实验三FSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。 2、掌握FSK非相干解调的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、9号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 FSK调制及解调实验原理框图 2、实验框图说明 基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一FSK调制 概述：FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KH。 4、实验操作及波形观测。 （1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。 （2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。 答：PN序列输出频率增大后，载波个数会增多。 实验项目二FSK解调 概述：FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。 1、保持实验项目一中的连线及初始状态。 2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解调输出），验证FSK解
实验一图符库的使用 一、实验目的 1、了解SystemVue图符库的分类； 2、掌握SystemVue各个功能库常用图符的功能及其使用方法。 二、实验内容 按照实例使用图符构建简单的通信系统，并了解每个图符的功能。 三、基本原理 SystemVue的图符库功能十分丰富，一共分为以下几个大类 1.基本库 SystemView的基本库包括信源库、算子库、函数库、信号接收器库等，它为该系统仿真提供了最基本的工具。 （信源库）：SystemView为我们提供了16种信号源，可以用它来产生任意信号 （算子库）功能强大的算子库多达31种算子，可以满足您所有运算的要求 （函数库）32种函数尽显函数库的强大库容！ （信号接收器库）12种信号接收方式任你挑选，要做任何分析都难不倒它 2.扩展功能库 扩展功能库提供可选择的能够增加核心库功能的用于特殊应用的库。它允许通信、DSP、射频/模拟和逻辑应用。 （通信库）：包含有大量的通信系统模块的通信库，是快速设计和仿真现代通信系统的有力工具。这些模块从纠错编码、调制解调、到各种信道模型一应俱全。 （DSP库）：DSP库能够在你将要运行DSP芯片上仿真DSP系统。该库支持大多DSP芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的图标代表真正的DSP算法操作符。 还包括高级处理工具：混合的Radix FFT、FIR和IIR滤波器以及块传输等。 （逻辑运算库）：逻辑运算自然离不开逻辑库了，它包括象与非门这样的通用器件的图标、74系列器件功能图标及用户自己的图标等。 （射频/模拟库）：射频/模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件，例如：混合器、放大器和功率分配器等。 3.扩展用户库
一、填空 1、单音调制时，幅度A不变，改变调制频率Ωm，在PM中，其最大相移△θm 与Ωm_______关系，其最大频偏△?m与Ωm__________；而在FM，△θm与Ωm________,△?m与Ωm_________。 1、在载波同步中，外同步法是指____________________，内同步法是指 ________________________。 2、已知一种差错控制编码的可用码组为：0000、1111。用于检错，其检错能力 为可检；用于纠正位错码；若纠一位错，可同时检查错。 3、位同步信号用于。 1．单边带信号产生的方式有和。 2．设调制信号的最高频率为f H ，则单边带信号的带宽为，双边带信号的带宽为，残留边带信号的带宽为。 3．抽样的方式有以下2种：抽样、抽样，其中没有频率失真的方式为抽样。 4．线性PCM编码的过程为，，。 5．举出1个频分复用的实例。 6．当误比特率相同时，按所需E b /n o 值对2PSK、2FSK、2ASK信号进行排序 为。 7、为了克服码间串扰，在___________之前附加一个可调的滤波器；利用____________的方法将失真的波形直接加以校正，此滤波器称为时域均衡器。 1、某数字传输系统传送8进制信号，码元速率为3000B，则该系统的信息速 率为。 2、在数字通信中，可以通过观察眼图来定性地了解噪和对系统性 能的影响。 3、在增量调制系统中，当模拟信号斜率陡变时，阶梯电压波形有可能跟不 上信号的变化，形成很大失真的阶梯电压波形，这样的失真称 为。 4、为了防止二进制移相键控信号在相干解调时出现“倒π”现象，可以对 基带数字信号先进行，然后作BPSK调制。 1、通信系统的性能指标主要有和，在模拟通信系统中前者用有效传输带宽衡量，后者用接收端输出的衡量。 2、对于一个数字基带传输系统，可以用实验手段通过在示波器上观察该系统
实验一信号源实验 一、实验目的 1、了解通信系统的一般模型及信源在整个通信系统中的作用。 2、掌握信号源模块的使用方法。 二、实验内容 1、对应液晶屏显示，观测DDS信源输出波形。 2、观测各路数字信源输出。 3、观测正弦点频信源输出。 4、模拟语音信源耳机接听话筒语音信号。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、20M双踪示波器一台 四、实验原理 信号源模块大致分为DDS信源、数字信源、正弦点频信源和模拟语音信源几部分。 1、DDS信源 DDS直接数字频率合成信源输出波形种类、频率、幅度及方波B占空比均可通过“DDS信源按键”调节（具体的操作方法见“实验步骤”），并对应液晶屏显示波形信息。 正弦波输出频率范围为1Hz～200KHz，幅度范围为200mV～4V。 三角波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 锯齿波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 方波A输出频率范围为1Hz～50KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比50％不变。 方波B输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比以5％步进可调。 输出波形如下图1-1所示。
正弦波：1Hz-200KHz 三角波：1Hz－20KHz 锯齿波：1Hz－20KHz 方波A：1Hz－50KHz(占空比50％) 方波B：1Hz－20KHz（占空比0％－100％可调） 图1-1 DDS信源信号波形 2、数字信源 （1）数字时钟信号 24.576M：钟振输出时钟信号，频率为24.576MHz。 2048K：类似方波的时钟信号输出点，频率为2048 KHz。64K：方波时钟信号输出点，频率为64 KHz。 32K：方波时钟信号输出点，频率为32KHz。 8K：方波时钟信号输出点，频率为8KHz。 输出时钟如下图1-2所示。
实验七抽样定理实验 一、实验目的 1、了解抽样定理在通信系统中的重要性。 2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。 3、理解低通采样定理的原理。 4、理解实际的抽样系统。 5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。 6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。 7、理解带通采样定理的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、3号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 图1-1 抽样定理实验框图 2、实验框图说明 抽样信号由抽样电路产生。将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。平顶抽样和自然抽样信号是通过开关
S1切换输出的。 抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。 要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。 四、实验步骤 实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证 概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。 1、关电，按表格所示进行连线。 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。 3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。 4、实验操作及波形观测。 （1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC主控&信号源和抽样输出3#。 MUSIC主控&信号源抽样输出3#
通信原理 实 验 报 告
实验一 数字基带信号实验(AMI/HDB3) 一、 实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点 2、掌握AMI 、HDB 3的编码规则 3、掌握从HDB 3码信号中提取位同步信号的方法 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点 5、了解HDB 3（AMI ）编译码集成电路CD22103 二、 实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ ）、传号交替反转码（AMI ）、三阶高密度 双极性码（HDB 3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB 3码 2、用示波器观察从HDB 3/AMI 码中提取位同步信号的波形 3、用示波器观察HDB 3、AMI 译码输出波形 三、 基本原理 本实验使用数字信源模块（EL-TS-M6）、AMI/HDB 3编译码模块（EL-TS-M6）。 BS S5S4S3S2S1 BS-OUT NRZ-OUT CLK 并 行 码 产 生 器 八选一 八选一八选一分 频 器 三选一 NRZ 抽 样 晶振 FS 倒相器 图1-1 数字信源方框图 010×0111××××××××× ×××××××数据2 数据1 帧同步码 无定义位 图1-2 帧结构 四、实验步骤 1、 熟悉信源模块和HDB3/AMI 编译码模块的工作原理。 2、 插上模块（EL-TS-M6），打开电源。用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。 用FS 作为示波器的外同步信号，进行下列观察： （1） 示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT 和BS-OUT ，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；
实验一 1. 根据实验观察和纪录回答： （1）不归零码和归零码的特点是什么 （2）与信源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同 答： 1）不归零码特点：脉冲宽度等于码元宽度Ts 归零码特点：＜Ts 2）与信源代码中的“1”码对应的AMI码及HDB3码不一定相同。因信源代码中的“1”码对应的AMI码“1”、“-1”相间出现，而HDB3码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。举例： 信源代码 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 AMI 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 HDB3 1 0 0 0 1 -1 1 -1 0 0 -1 1 0 0 0 1 0 -1 2. 设代码为全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出AMI及HDB3码的代码和波形。 答： 信息代码 1 1 1 1 1 11 AMI 1 -1 1 -1 1-1 1 HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1 信息代码0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AMI0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HDB3 0 0 0 1-10 0 1-1 0 0 1 -1 信息代码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 AMI0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 HDB30 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 –1 0 3. 总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。 答： 位同步信号HDB3 整流窄带带通滤波器整形移相 HDB3中不含有离散谱f S(f S在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于的单极性归零码，其连0个数不超过3，频谱中含有较强的离散谱f S成分，故可通过窄带带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。
通信原理实验指导书 实验准备步骤 在进行通信原理实验之前，请同学们按照下面的步骤进行实验准备： 1.通过串口线、程序下载线连接PC机与实验平台； 2.打开稳压电源，调节电压输入值为12V； 3.检查电源线连接是否正确，白黑相间线连接正极，纯黑线连接负极，切 勿接反； 4.连接无误后，打开实验板电源； 5.打开通信原理实验界面，如下图所示配置并打开串口； 6.将实验板上的拨码开关全部拨到ON； 7.下载程序到实验板上： 打开quartusⅡ5.0软件，选择Tools/programmer，设置Hardware Setup为ByteBlasterll[LPT1]，Mode为Passive Serial，单击Add File，选择文件路径E:\实验平台程序与文档\通信原理实验平台程序与文档 \FPGA\toplevel.sof，文件选择完毕后，单击Start 进行程序下载，当 程序下载完毕，且在实验板下载指示灯（LED后四位）未灭时，拔掉实 验板上下载线，如果此过程中指示灯灭了，显示程序下载过程失败，请 重新单击Start进行下载。 完成以上操作步骤后，同学们可以开始进行以下实验内容。
实验一、实验平台基础实验 实验步骤： 通信原理实验界面，选择基础实验，开始以下实验步骤：串口收发及其测温实验 1.点击测温按钮，查看并分析实验结果； 2.发送两位16进制数字，观察LED的变化是否与设定值相同； 3.改变拨码开关并接收数据，查看并分析返回数值。 单片机波形发生器实验 1.填入合适的峰峰值和频率值，选择要生成的波形，单击开始； （由于实验箱问题，输入的峰峰值和示波器测出来的峰峰值有误差） 2.用示波器观察TP13点的输出波形。 语音录放实验 暂时不做 实验结果： 整理实验数据，画出各测试点的波形。 实验二、直接数字频率合成和数字调制实验 实验步骤： DDS频率合成实验 1.进入数字调制技术界面，选择直接数字频率合成； 2.在左方文本框中填入合适的频率值并发送； 3.用示波器观察TP35的DDS输出波形，修改输入值，观察DDS所产生 的频率。 FSK调制实验 1.在两个文本框中分别填写合适的频率值并发送； 2.用示波器观察TP35波形，验证是否为原输入信号相对应的FSK信号。 BPSK、DPSK、ASK调制实验操作均同FSK操作
AM调制和解调的仿真原理：1）AM调制的原理是，发射信号的一侧将信号加到高频振荡上，然后通过天线发射出去。在此，高频振荡波是载波信号，也称为载波。调幅是通过调制信号来控制高频载波的幅度，直到其随调制信号线性变化。在线性调制系列中，第一幅度调制是全幅度调制或常规幅度调制，称为am。在频域中，调制频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，调制包络与调制信号波形具有线性关系。设正弦载波为：C（T）= ACOS （WCT +φ0），其中a为载波幅度；WC是载波角频率；φ0是载波的初始相位（通常假设φ0 = 0）。调制信号（基带信号）为m（T）。根据调制的定义，幅度调制信号（调制信号）通常可以表示为：如果调制信号M（T）的频谱为m（W），则SM（T）= am（T）cos（WCT），则调制信号的频谱SM（T）：SM（W）= a [M（W + WC）+ m（w﹥6 ﹣1wc）] /22。从高频调制信号中恢复调制信号的过程称为解调。）也称为检测。对于幅度调制信号，解调是从幅度变化中提取调制信号的过程。解调是调制的逆过程。产品类型的同步检波器可用于解调振幅。可以将调制信号与本地恢复载波信号相乘，并且可以通过低通滤波来获得解调信号。下图显示了AM解调的原理：原理图和仿真结果：参数设置：正弦波WAVE1和正弦波WAVE2
模块分别在发送器和接收器处生成载波信号，并且角频率ωC设置为60 rad / s，并且调幅系数为1；调制信号M（T）由正弦波模块产生，为正弦波信号，角频率为5rad / s，幅度为1V。直流分量A0恒定。低通滤波器模块的截止频率设置为6rad / s。承运人：sin60t;调制信号：sin（5T）sin（60t）2 2. B DSB调制和解调模拟调制原理：在幅度调制的一般模型中，如果滤波器是全通网络（= 1），则滤波器中没有DC分量。调制信号，则输出调制信号是没有载波分量（DSB）的双边带调制信号。当源信号的极性改变时，调制信号的相位将突然改变π。SDSB （T）= m（T）coswct调制的目的是将调制信号的频谱移动到所需位置，从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。DSB调制原理的框图如图4-3所示：图1：DSB信号本质上是基带信号和载波的乘法，而卷积在频域中。表达式为：调制后，s DSB（W）= [M（W + WC）+ m （W？6？1 WC）] / 2（1），已调制信号的带宽变为原始基带信号带宽的两倍：模拟基带信号的带宽为W。则调制信号的带宽为2W；（2）在调制信号中没有离散的载波频率分量，因为原始的模拟基带信号不包含离散的DC分量。（3）（4）某个信号的频谱或随机信号的功率谱是基带信号的频谱/功率谱的线性位移。因此，它称为线性调制。解调原理：DSB只能进
通信原理实验报告 实验一抽样定理 实验二 CVSD编译码系统实验 实验一抽样定理 一、实验目的 所谓抽样。就是对时间连续的信号隔一定的时间间隔T 抽取一个瞬时幅度值（样值），即x(t)*s(t)=x(t)s(t)。在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。 抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。 二、功能模块介绍 1.DDS 信号源：位于实验箱的左侧 （1）它可以提供正弦波、三角波等信号，通过连接P03 测试点至PAM 脉冲调幅模块的32P010 作为脉冲幅度调制器的调制信号x(t)。抽样脉冲信号则是通过P09 测试点连至PAM 脉冲调幅模块。 （2）按下复合式按键旋钮SS01，可切换不同的信号输出状态，例如D04D03D02D01=0010 对应的是输出正弦波，每种LED 状态对应一种信号输出，具体实验板上可见。 （3）旋转复合式按键旋钮SS01，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。 （4）调节调幅旋钮W01，可改变P03 输出的各种信号幅度。 2.抽样脉冲形成电路模块 它提供有限高度，不同宽度和频率的抽样脉冲序列，可通过P09 测试点连线送到PAM 脉冲调幅模块32P02，作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲s(t)。P09 测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。该模块提供的抽样脉冲频率可通过旋转SS01 进行调节，占空比为50%。 3.PAM 脉冲调幅模块 它采用模拟开关CD4066 实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。因此，本模块实现的是自然抽样。在32TP01 测试点可以测量到已调信号波形。 调制信号和抽样脉冲都需要外接连线输入。已调信号经过PAM 模拟信道（模拟实际信道的惰性）的传输，从32P03 铆孔输出，可能会产生波形失真。PAM 模拟信道电路示意图如下图所示，32W01（R1）电位器可改变模拟信道的传输特性。
通信原理实验报告 一．实验目的 熟悉掌握MATLAB软件的应用，学会对一个连续信号的频谱进行仿真，熟悉sigexpand(x2,ts2/ts1)函数的意义和应用，完成抽样信号对原始信号的恢复。 二．实验内容 设低通信号x（t）=cos(4pi*t)+1.5sin(6pi*t)+0.5cos(20pi*t); (1)画出该低通信号的波形 (2)画出抽样频率为fs=10Hz（亚采样）、20Hz（临界采样）、50Hz（过采样）的抽样序列 (3)抽样序列恢复出原始信号 (4)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的时域波形的差异。 原始信号与恢复信号的时域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ (5)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的频域特性的差异。 原始信号与恢复信号的频域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ 实验程序及输出结果 clear; close all; dt=0.05; t=-2:dt:2 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); N=length(t); Y=fft(x)/N*2; fs=1/dt; df=fs/(N-1); f=(0:N-1)*df; subplot(2,1,1) plot(t,x) title('抽样时域波形') xlabel('t') grid; subplot(2,1,2) plot(f,abs(Y)); title('抽样频域信号 |Y|'); xlabel('f'); grid;
定义sigexpand函数 function[out]=sigexpand(d,M) N=length(d); out=zeros(M,N); out(1,:)=d; out=reshape(out,1,M*N); 频域时域分析fs=10Hz clear; close all; dt=0.1; t0=-2:0.01:2 t=-2:dt:2 ts1=0.01 x0=cos(4*pi*t0)+1.5*sin(6*pi*t0)+0.5*cos(20*pi*t0); x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); B=length(t0); Y2=fft(x0)/B*2; fs2=1/0.01; df2=fs2/(B-1); f2=(0:B-1)*df2; N=length(t); Y=fft(x)/N*2;
第五章 5-1 已知线性调制信号表示式如下： （1）t t c ωcos cos Ω，（2）t t c ωcos )sin 5.01(Ω+。 式中，Ω=6c ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 1(1)cos cos [cos()cos()] 2[cos cos ]{[()][()][()][()]} 2 1 (2)(10.5sin )cos cos [sin()sin()] 4 [(10.5sin )cos ][()(c c c c c c c c c c c c c c c t t F t t t t t F t t ωωωπ ωδωωδωωδωωδωωωωωωωπδωωδωωΩ=-Ω++Ω∴Ω= --Ω++-Ω+-+Ω+++Ω+Ω=+-Ω++Ω∴+Ω=-++Q Q 解：)]{[()][()] 4 [()[()]]} c c c c j π δωωδωωδωωδωω++-Ω---Ω+++Ω--+Ω 5-2 根据图P5-1所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
图P5-1 m(t) t 解： 从波形中可以看出，DSB 信号经过包络检波器后输出波形失真，不能恢复调制信号；而AM 信号经过包络检波器后能正确恢复调制信号。 m(t) t 0 S DSB (t) 0 t S AM (t) t 5-3已知调制信号m (t )=cos(2000πt )，载波为cos104 πt ，进行单边带调制，试确定该单边带信号的表示式，并画出频谱图。 ()sin(2000)sin(4000) 1111 ()()cos ()sin cos(12000)cos(14000) 22221111 ()()cos ()sin cos(8000)cos(6000) 2222 USB c c LSB c c m t t t s t m t t m t t t t s t m t t m t t t t ππωωππωωππ=+=-=+=+=+) ))解：则 f (kHz) S SSB (ω) 上边带 -7 –6 -4 -3 0 3 4 6 7 上边带 下边带 下边带 5-4 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。若此滤波器的传输函数H( ) 如图P5-2所示（斜线段为直线）。当调制信号为()[100600]m t A sin t sin t ππ=+时，试确定所得残留边带信号的表达式。 14 -14 H （ ） 1 f/kHz