通信原理实验讲义(2012)

通信原理实验报告学号：姓名：2012年12月25日实验1抽样定理与PAM通信系统实验一、实验内容样脉冲通过开关J601来选择。

可在TP62处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。

2、PAM解调与滤波电路该电路即为前面介绍的话路终端接收滤波电路，解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。

即一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。

三、实验步骤及注意事项1、脉冲幅度调制实验步骤用示波器在TP61处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W03。

在TP62处观察其抽样时钟信号。

2、PAM通信系统实验步骤分别将J601的第1排、第2排和第3排相连，即改变抽样频率f s，使f c=2f s、f c＞2f s、f c＜2f s，在TP63、TP64处用示波器观测系统输出波形，以判断和验证抽样定理在系统中的正确性，同时做详细记录和绘图。

四、测量点说明TP61：若外加信号幅度过大，则该点信号波形被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些。

方法是：减小外加信号幅度或调节通信话路终端发送放大电路中的电位器W03。

TP62：抽样时钟输出，有三种抽样时钟：等于8KHz抽样脉冲、大于8KHz抽样脉冲、小于8KHz抽样脉冲。

由J601的选择决定。

TP63：抽样信号输出。

TP64：收端PAM解调信号输出。

六、实验报告要求绘出三种抽样时钟情况下测得各点的波形、频率，对所测波形做简要分析说明。

各点波形如下：TP61抽样频率：4kHzTP62TP63 TP64抽样频率：8kHzTP62TP63 TP64抽样频率：16kHzTP62TP63 TP64说明：在不同的抽样频率下，可以看见波形的失真程度不同，由抽样频率大于等于２倍的信号最高频率，可以验证，抽样频率在满足条件的基础上，越大，失真程度越小。

实验一 仪器设备操作使用及抽样定理和脉冲调幅（PAM ）实验一、 实验目的1、掌握实验用仪器设备的操作使用方法2、观察并了解PAM 信号形成、平顶展宽、解调和滤波等过程；3、验证并理解抽样定理，掌握对频谱混迭现象的分析方法；二、 实验内容⏹实验仪器的操作使用； ⏹采用专用集成抽样保持开关完成对输入信号的抽样； ⏹多种抽样时隙的产生； ⏹采用低通滤波器完成对PAM 信号的解调 ； ⏹ 测试输入信号频率与抽样频率之间的关系，观察频谱混迭现象，验证抽样定理；三、 实验原理 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 抽样定理指出，一个频带受限信号)(t m 如果它的最高频率为H f [即)(t m 的频谱中没有H f 以上的分量]，可以唯一地由频率大于或等于2H f 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)(t m ，可以用频率大于或等于6800Hz 的样值序列来表示。

用截止频率为H f 的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号)(t m ，这就说明了抽样定理的正确性。

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，常采用8KHz 抽样频率，这样可以留出1200Hz 的防卫带。

如果S f <2H f ，就会出现频谱混迭的现象。

在验证抽样定理的实验中，用单一频率H f 的正弦波来代替实际的语音信号。

采用标准抽样频率S f =8KHz ，改变音频信号的频率H f ，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。

（一）、电源检查电源的接入点位置请参考电路板上的印刷文字及接线柱颜色，注意电源极性和大小！用万用表（或示波器）确认三组电源的电压极性和电压值为+8V 、-8V 、+15V ，在确认完全无误之前不允许把实验箱和电源连接。

实验一脉冲幅度调制(PAM)实验【实验性质】：验证性实验一、实验目的1、加深对取样定理的理解。

2、了解脉冲幅度调制PAM系统的工作过程二、实验预习要求主要预习通信系统原理教材中关于“脉冲模拟调制系统”这—章中的“低通信号的取样定理”、“脉冲幅度调制”等主要章节，其次预习一下PPM、PDM 调制系统。

三、实验仪器仪表：1、双踪示波器一台2、低频信号源一台3、电子与通信原理实验系统实验箱一台四、实验原理（1）、电路组成脉冲幅度调制实验系统图见图1—1所示，主要由输入电路、调制电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成。

图1—1 脉冲振幅调制电原理框图（2）、实验电路工作原理这是一种简单的脉冲幅度调制实验，在设计上有一定的普遍性和代表性，比较清晰直观。

为了能使学生在实验时有一个感性认识和方便测试，没有采用大规模集成电路，而是采用分离元件与集成电路相结合的设计。

为了便于学生熟悉整体与部分、分离与集成以及实验中任意改变元件的数值，加强理论与实践相结合。

下面就将电路中五部分的工作原理介绍如下：1、输入电路该电路由低通滤波、陷幅电路等组成，其中低通滤波器主要用在发端的波形编码电路中，即所谓的发端通道电路中，见图1--2。

因此，该电路还用于PCM、增量调制编码电路中。

在其他实验中，遇到该电路将不再介绍。

特别注意后继电路中有二个陷幅二极管D1、D2组成双向陷幅电路，主要防止外加输入信号过大而损坏后面调制电路中的场效应管器件。

图1--2 (PAM、PCM、增量调制)发送通道输入电路电原理图2、调制电路调制电路采用单管调，由场效应管3DJ6F来担任，利用其阻抗高的特点和控制灵敏的优越性，能很好的满足调制要求。

取样脉冲由该管的S极加入，D极输入音频信号，由于场效应管良好的开关特性，在TP602处便可以测到理想的脉冲幅度调制信号，该信号为双极性脉冲幅度信号，不含直流分量。

脉冲序列可表示为：SN(t)=∑P(t-KTS)，其傅氏变换FS(W)=∑C k F(w-kwK)，由此可见，成周期性上、下边带频谱信号。

通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成1．1．1 通信一般系统模型点对点通信模型：反映了通信系统的共性。

连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像），也称为模拟消息。

●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。

通常，消息被载荷在电信号的某以参量上。

数字信号：电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。

模拟信号：电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。

●相应的通信系统分成两类数字通信系统模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模）转换器，接受端使用数-模（模-数）转换器。

●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4）易于加密处理；（5）可以综合传递各种消息，增强系统功能。

●模拟通信系统模型（点对点）调制器：将基带信号转变为频带信号的设备。

解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。

模拟通信强调变换的线性特性，既已调参量与基带信号成比例。

● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。

数字通信需要解决的问题：（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错； （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步：发送和接收节拍一致，包括：位同步（码元同步）和群同步、帧同步、句同步或码组同步。

数字通信模型：1．2 通信系统的分类及通信方式 1．2．1 通信系统分类● 按消息的物理特征分类电报通信系统 电话通信系统 数据通信系统图像通信系统 ● 按调制方式分类基带传输线性调制载波调制 非线性调制 频带传输 数字调制脉冲模拟调制脉冲调制消息 消息消息消息脉冲数字调制●按信号特征分类模拟通信系统数字通信系统●按传输媒介分类有线无线1．2．2 通信方式分类●点对点通信，按传送方向与时间关系：单工通信：消息只能单方向传输半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发全双工通信：通信双方可同时进行收发●数字通信中，按数据信号码元排列方式：串行传输：数字信号码元序列按时间顺序一个接一个的在信道中传输，适合远距离传输。

实验一 AMT、HDB3编译码综合实验一、实验目的了解由二进制单极性码变换为AMI码HDB3码的编码译码规则，掌握它的工作原理和实验方法。

二、实验内容1．伪随机码基带信号实验2．AMI码实验① AMI码编码实验② AMI码译码实验③ AMI码位同步提取实验3．HDB3编码实验4．HDB3译码实验5．HDB3位同步提取实验6．AMI和HDB3位同步提取比较实验三、基本原理PCM信号在电缆信道中传输时一般采用基带传输方式，尽管是采用基带传输方式，但也不是将PCM编码器输出的单极性码序列直接送入信道传输，因为单极性脉冲序列的功率谱中含有丰富的直流分量和较多的低频分量，不适于直接送人用变压器耦合的电缆信道传输，为了获得优质的传输特性，一般是将单数性脉冲序列进行码型变换，以适应传输信道的特性。

(一)传输码型的选择在选择传输码型时，要考虑信号的传输信道的特性以及对定时提取的要求等。

归结起来，传输码型的选择，要考虑以下几个原则:1．传输信道低频截止特性的影响在电缆信道传输时，要求传输码型的频谱中不应含有直流分量，同时低频分量要尽量少。

原因是PCM端机，再生中继器与电缆线路相连接时，需要安装变压器，以便实现远端供电(因设置无人站)以及平衡电路与不平衡电路的连接。

图3一1是表示具有远端供电时变压器隔离电源的作用，以保护局内设备。

由于变压器的接入，使信道具有低频截止特性，如果信码流中存在直流和低频成分，则无法通过变压器，否则将引起波形失真。

2．码型频谱中高频分量的影响一条电缆中包含有许多线对，线对间由于电磁辐射而引起的串话是随着频宰的升高而加剧，因此要求频谱中高频分量尽量少，否则因串话会限制信号的传输距离或传播容量。

3．定时时钟的提取Array码型频谱中应含有定时时钟信息，以便再生中继器接收端提取必需的时钟信息。

4．码型具有误码检测能力若传输码型有一定的规律性，那么就可根据这一规律性来检测传输质量，以便图3.1变压器的隔离作用做到自动监测。

通信原理实验教程一、实验内容通信原理实验通常包括以下内容：1. 信号的产生与调制：实验通过信号发生器产生不同频率的正弦波信号，然后通过调制电路将正弦波信号调制成不同调制方式的信号，如调频、调幅、调相等。

2. 信号解调与恢复：实验通过解调电路将调制信号进行解调，恢复成原始的信息信号，然后通过滤波电路对信号进行滤波处理，使其更加稳定。

3. 通信系统的性能分析：实验通过各种测试仪器对通信系统进行性能分析，包括信噪比、误码率等指标的测试和分析。

4. 数字通信系统的实验：实验通过数字信号发生器产生数字信号，然后通过数字调制解调技术将数字信号传输到接收端，并对接收信号进行解码等操作。

二、实验仪器设备通信原理实验需要使用的主要仪器设备包括：1. 信号发生器：用于产生各种信号，包括正弦波信号、方波信号、三角波信号等。

2. 示波器：用于观察和测量信号波形，包括幅度、频率、相位等参数。

3. 信号调制解调实验箱：用于进行信号的调制解调实验操作，包括调幅、调频、调相等。

4. 滤波器：用于对信号进行滤波处理，去除杂波，使信号更加稳定。

5. 锁相环电路：用于信号的同步处理，提高信号的稳定性和抗干扰性。

6. 数字信号发生器：用于产生数字信号，进行数字通信系统实验。

三、实验步骤通信原理实验一般按以下步骤进行：1. 信号产生与调制实验：(1) 将信号发生器设置为正弦波形式，并调节频率和幅度。

(2) 将信号通过调制电路进行调幅、调频、调相等操作。

(3) 在示波器上观察和测量调制后的信号波形。

2. 信号解调与恢复实验：(1) 将调制后的信号通过解调电路进行解调操作，恢复成原信号。

(2) 使用示波器观察解调后的信号波形，并进行滤波处理。

(3) 对信号进行稳定性测试，包括信噪比、误码率等指标的测量和分析。

3. 数字通信系统实验：(1) 使用数字信号发生器产生数字信号，并进行数字调制操作。

(2) 将数字信号通过数字调制解调技术传输到接收端，并对接收信号进行解码等操作。

通信原理实验报告---基本数字调制实验范晨晨201300800596 13级通信工程二班实验一ASK调制及解调实验（一）实验目的1、掌握用键控产生ASK信号的方法。

2、掌握ASK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）实验原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。

在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。

在本次实验中，采用键控法进行调制，解调则采用非相干解调，即将基带信号和载波直接相乘，已调信号经过半波整流、低通滤波后，通过门限判决电路解调出原始基带信号。

（四）实验过程&波形分析实验项目一ASK调制1、连线，设置主控菜单，将模块9的开关S1拨为0000。

2、此时系统的初始状态为：PN序列输出频率为32kHz，调节128kHz载波信号峰峰值为3V。

由图可知，纵向每一大格代表500mV，共有6个大格，即峰峰值为3V。

3、以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH4，验证ASK 调制原理。

右图是左图的局部放大图像。

由上图观察可知，在调制输入信号为0时，调制输出信号幅值为0；在调制输入信号为1时，调制输出信号为余弦载波，由此可验证ASK的调制原理。

因为PN序列输出频率为32kHz，载波信号频率为128kHz，所以一个码元应对应4个载波周期。

读图可知，横向一个大格为20μS，则一个码元占据约1.5个大格，恰好对应4个载波周期。

4、将PN序列输出频率改为64kHz，观察载波个数是否发生变化。

左图为更改PN 输出频率的界面，右图为更改频率后的调制输入信号与调制输出信号。

因为PN 序列输出频率为64kHz ，载波信号频率为128kHz ，所以一个码元应对应2个载波周期。

读图可知，横轴中一个大格为10μS ，则一个码元占据约1.5个大格，恰好对应2个载波周期。

《通信原理》实验指导书物理与电子信息学院2012年1月目录实验一信号源实验 (1)（一）CPLD可编程数字信号发生器实验 (1)（二）模拟信号源实验 (5)实验二数字基带传输技术实验 (10)（一）码型变换实验 (10)（二）眼图实验 (16)实验三数字调制技术实验 (19)（一）振幅键控（ASK）调制与解调实验 (19)（二）移频键控FSK调制与解调实验 (24)（三）移相键控（PSK/DPSK）调制与解调实验 (29)实验四语音编码技术实验 (36)（一）抽样定理和PAM调制解调实验 (36)（二）增量调制编译码系统实验 (42)（三）脉冲编码调制解调实验 (55)实验五同步技术实验 (65)（一）载波同步提取实验 (65)（二）位同步提取实验 (70)（三）帧同步提取实验 (77)实验六系统实验 (84)（一）载波传输系统实验 (84)（二）数字基带传输系统实验 (86)（三）两路话音＋两路计算机数据综合传输系统实验 (88)实验一 信号源实验（一）CPLD 可编程数字信号发生器实验一、实验目的1、 熟悉各种时钟信号的特点及波形。

2、 熟悉各种数字信号的特点及波形。

二、实验内容1、 熟悉CPLD 可编程信号发生器各测量点波形。

2、 测量并分析各测量点波形及数据。

3、 学习CPLD 可编程器件的编程操作。

三、实验器材1、 信号源模块 一块2、 连接线 若干3、 示波器 一台 四、实验原理CPLD 可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。

它由CPLD 可编程器件ALTERA 公司的EPM240T100C5、下载接口电路和一块晶振组成。

晶振JZ1用来产生系统内的32.768MHz 主时钟。

1、 CPLD 数字信号发生器 包含以下五部分： 1) 时钟信号产生电路将晶振产生的32.768MH Z 时钟送入CPLD 内计数器进行分频，生成实验所需的时钟信号。

通过拨码开关S4和S5来改变时钟频率。

《通信原理》课程实验教学大纲课程编号：032031课程总学时：80 实验学时：8课程总学分：4.5适用专业：物联网工程，网络工程一、本课程实验的主要目的与任务通信原理是物联网工程专业必修的一门专业必修课。

本课程的任务是使学生获得通信技术的基本理论与技术，目的在于培养学生分析问题和解决问题的能力以及实践动手能力。

实验是提高同学们深入理解课堂内容的重要环节。

本实验课是配合理论学习单独开出的课程，要学习独立分析和设计基本单元电路，简单的通信系统，培养学生的实际动手能力和分析处理问题的能力，提高调试电路的能力。

通信原理实验是为今后的课程设计和毕业设计奠定基础。

通过实验可巩固和加深对通信原理、通信电路理论的理解。

通过实验教学，使学生进一步加强对通信原理中的基本单元电路的了解，搞清调幅、调频等电路的基本原理和实际电路。

基本任务是：了解每个实验的目的，理解实验方案、实验步骤的合理性，理解实验原理，弄清实验电路的结构和组成。

有效测出所需数据和波形，判别数据和波形的正确性；能应用理论对测得的数据和波形进行分析、整理，并根据实验目的作出结论。

将上述各项要求及实验结果编写成实验报告。

、本课程实验项目三、各实验项目主要实验内容和基本要求实验一幅度调制及解调实验（一）、实验目的研究已调波与调制信号的关系。

掌握AM DSB调制。

（二）、实验器材主控&言号源、1号、17号模块各一块双踪示波器一台连接线若干（三）、实验原理本实验由信号源模块产生幅度调制信号，通过17号模块进行解调。

其中，幅度调制载波为20KHZ正弦波，可在主控模块的【信号源】中设置【输出频率】来改变载频；音频信号为主控模块上MUSIC端口的1K+3K正弦合成波或音乐信号。

信号源中可选择设置调制方式：DSBF（为全载波双边带调幅、DSBS（为抑制载波双边带调幅（四）、实验步骤实验项目幅度调制解调实验概述：该项目通过改变输入信号的波形和幅度，观测幅度调制和解调输出波形，了解幅度调制与解调的基本原理。

实验一数字基带信号系统实验一、实验目的1、了解插入帧同步码信号的帧结构特点。

2、了解数字绝对波形输出特点。

3、了解单极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。

二、实验原理数字信源块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方块图如图1-1所示。

本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB,帧结构如图1-2所示。

帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。

此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。

发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。

图1-1 数字信源方框图图1-2帧结构MAR-OUTFS图1-3 FS、NRZ-OUT波形三、实验内容用示波器观察数字信源中晶振信号试点，信源位同步信号，信源帧同步信号，NRZ信号（绝对码）。

本模块有以下测试点及输入输出点：CLK 晶振信号测试点BS—OUT 信源位同步信号输出点/测试点(2个)FS 信源帧同步信号输出点/测试点NRZ—OUT（AK） NRZ信号（绝对码）输出点/测试点（4个）四、实验步骤本实验使用数字信源单元。

1、熟悉数字信源单元的工作原理，检查直流稳压电源输出正常的+5V，+12V、-12V电压，关直流稳压电源。

将与直流稳压电源相连（若未连接好请通知指导教师）的实验专用的电源四芯插头正确的插入实验板左上角的四芯插座中。

打开直流稳压电源，实验中不再改变电源输出参数。

（以后的实验中接通电源均照此操作！）2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。

01110010 11110000 00001111(1.)示波器的两个通道探头分别接信源单元的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。

）(2.)用开关K1产生代码X1110010（X为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。

通信原理实验通信原理是现代通信领域的基础知识，通过实验可以更加直观地了解通信原理的相关概念和技术。

本次实验将涉及到模拟调制解调实验、数字调制解调实验以及信道编码和解码实验。

首先，我们将进行模拟调制解调实验。

模拟调制是指利用模拟信号进行调制的过程，而模拟解调则是将调制后的信号还原成原始信号的过程。

在实验中，我们将学习调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）的原理，并通过实验验证调制后的信号特性和解调的效果。

接下来，我们将进行数字调制解调实验。

数字调制是指利用数字信号进行调制的过程，而数字解调则是将调制后的信号还原成原始数字信号的过程。

在实验中，我们将学习脉冲编码调制（PCM）、正交振幅调制（QAM）和频移键控（FSK）等数字调制技术，并通过实验验证数字调制解调的原理和性能。

最后，我们将进行信道编码和解码实验。

信道编码是为了提高通信系统抗干扰能力和改善信道传输质量而对数字信号进行编码的过程，而信道解码则是将经过编码的信号进行解码还原的过程。

在实验中，我们将学习卷积码和纠错码的原理，以及信道编码和解码的实际应用。

通过以上实验，我们可以更加深入地理解通信原理的基本原理和技术，为今后的学习和研究打下坚实的基础。

希望大家能够认真对待本次实验，积极参与实验操作，加深对通信原理的理解和掌握，为将来的学习和工作打下坚实的基础。

总结，通过本次实验，我们对通信原理的模拟调制解调、数字调制解调以及信道编码和解码等方面有了更深入的了解。

希望大家能够在实验中认真学习，掌握相关技术，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

同时也希望大家能够在实验中加强合作，共同进步，共同提高。

谢谢大家的参与！。