通信原理实验讲义
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实验一数字示波器的使用和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、实验电路的工作原理1. CPLD可编程模块电路的功能及电路组成图2-1是CPLD可编程模块的示意图。
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EPM7128芯片(或者是Xilinx公司的XC95108)U01、下载接口电路J01和一块晶振JZ01组成。
晶振JZ101用来产生系统内的4.096MHz主时钟。
本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法,才可通过CPLD 可编程器件的二次开发生成这些信号,理论联系实验,提高实际操作能力。
2 . 各种信号的功用及波形在CPLD可编程器件EPM7128 U101 83脚输入由JZ01产生的4.096MHz时钟,方波。
进行整形后编程输出。
(1)抽样定理与PAM通信系统16KHz时钟,方波8KHz时钟,方波4KHz时钟,方波(2)PCM脉冲编码调制系统2.048MHz时钟,方波。
8 KHz的窄脉冲同步信号128KHz编码时钟256KHz编码时钟512KHz编码时钟2048KHz编码时钟(3)数字音节压扩增量调制(Δ-∑)系统64KHz时钟,方波32KHz时钟,方波16KHz时钟,方波8KHz时钟,方波(4)FSK调制解调系统32KHz时钟,方波16KHz时钟,方波2KHz伪随机序列码4KHz的1010交替码(5)PSK调制解调系统32KHz时钟,方波2KHz伪随机序列码(6)AMI/HDB3编译码模块32KHz伪随机序列码64KHz时钟,方波(7)眼图观察模块2KHz 伪随机序列码(8)同步正弦波信号发生器2KHz 方波图2-1 CPLD 可编程信号发生器示意图三、实验内容1.熟悉通信原理实验平台系统电路组成2. 测量并分析CPLD 可编程信号发生器产生各测量连接孔的信号波形四、实验步骤及注意事项1.接好电源,打开交流电源,使电路工作。
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。
光纤通信实验讲义————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:光纤通信实验讲义实验一P-I特性曲线的绘制及光纤熔接机的使用一、实验目的1、学习半导体激光器发光原理2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入电流的关系3、掌握半导体激光器P-I曲线的测试及绘制方法4、了解光纤熔接机的操作方法二、实验内容测量半导体激光器功率和注入电流,并画出P-I关系曲线。
使用光纤熔接机实现两根光纤的熔接。
三、实验仪器示波器,RC-GT-III型光纤通信实验系统,光功率计,万用表,光纤熔断器一台。
四、基本原理1、半导体激光器的功率特性及伏安特性图1-1 激光器的功率特性图1-2 激光器的伏安特性半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如图1-1所示,该特性有一个转折点,相应的驱动电流称为门限电流(或称阈值电流),用I th表示。
在门限电流以下,激光器工作于自发发射,输出荧光功率很小,通常小于100puW;在门限电流以上,激光器工作于受激发射,输出激光,功率随电流迅速上升,基本上成直线关系。
激光器的电流与电压的关系相似于正向二极管的特性,如图1-2所示,但由于双异质结包含两个PN结,所以在正常工作电流下激光器两极间的电压约为1.2V。
阈值条件就是光谐振腔中维持光振荡的条件。
图1-3 LD半导体激光器P-I曲线示意图半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点,微小的电流变化会导致光功率输出变化,是光纤通信中最重要的一种光源,激光二极管可以看作为一种光学振荡器,要形成光的振荡,就必须要有光放大机制,也即激活介质处于粒子数反转分布,而且产生的增益足以抵消所有的损耗。
将开始出现净增益的条件称为阈值条件。
一般用注入电流值来标定阈值条件,也即阈值电流I th,当输入电流小于I th时,其输出光为非相干的荧光,类似于LED发出光,当电流大于I th时,则输出光为激光,且输入电流和输出光功率成线性关系,该实验就是对该线性关系进行测量,以验证P-I的线性关系.在实验中所用到半导体激光器其输出波长为1310nm,带尾纤及FC型接口。
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。
目录目录 (1)前言 (2)拨码器开关设置一览表 (3)第一部分基础实验 (6)实验1 模拟信号源实验 (6)实验2 CPLD可编程逻辑器件实验 (9)实验3 接收滤波放大器实验 (13)第二部分原理实验 (15)实验1 抽样定理及其应用实验 (15)实验2 PCM编译码系统实验 (20)实验3 ADPCM编译码系统实验 (24)实验4 CVSD编译码系统实验 (28)实验5 FSK(ASK)调制解调实验 (34)实验6 PSK(DPSK)调制解调实验 (39)实验7 数字同步技术实验 (45)实验8 眼图观察测量实验 (49)实验9 数字频率合成实验 (53)实验10 基带信号的常见码型变换实验 (59)实验11 AMI/HDB3编译码实验 (64)实验12 码分复用解复用实验 (68)实验13 汉明码编译码及纠错能力验证实验 (72)实验14 汉明、交织码编译码及纠错能力验证实验 (76)实验15 循环码编译码及纠错能力验证实验 (79)实验16 线路成形与频分复用实验 (83)实验17 码分复用解复用实验 (87)前言本通信原理实验平台由实验平台底板和实验模块组成,根据教学大纲对通信原理课程性质的定位,为广大院校师生提供了良好的教学实验条件。
我们在多年积累的教学经验和学校使用反馈意见的基础上,保留了前几款实验箱的特色实验,扩展了实验模块的功能,加强了模块间的系统性实验,大大增加了实验内容;同时为了配合实验室设备管理,我们在各模块电路板上加有有机玻璃保护罩。
整个实验平台,突出体现理论知识的系统性和教学内容的稳定性,使学生能够掌握分析研究通信系统各种部件的基本方法,强调培养学生理论联系实际和研究、开发、创新的能力。
本实验平台要求示波器最低配置为20M双踪模拟示波器,示波器的幅度档一般设置在2V档,探头1X无衰减。
测量时黑色的接地夹子应先接地。
一般情况下,本实验平台上元器件的标号都是按照模块划分的。
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。
实验一信号源实验一、实验目的1、了解通信原理实验箱的基本结构。
2、熟练掌握主控&信号源模块的使用方法。
3、熟练掌握数字存储示波器的基本使用方法。
4、理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。
二、实验内容1、观察频率连续可变正弦信号输出波形。
2、观察128KHZ和256KHZ正弦信号输出波形3、观察位同步信号和帧同步信号的输出。
4、观察PN序列的输出。
三、实验仪器1、主控&信号源模块一块2、数字存储双踪示波器一台3、连接线若干四、实验介绍1、信号源模块在实验箱中名称为---- 主控&信号源模块。
其按键及接口说明如图1-1所示:2、主控&信号源模块功能说明A.模拟信号源功能模拟信号源菜单由“模拟信号源”按键进入,该菜单下按“选择/确定”键可以依次设置:“输出波形” ~ “输出频率” 一 “调节步进” → “音乐输出”-“占空比”(只有在图图1-2模拟信号源菜单示意图注意:上述设置是有顺序的。
例如,从“输出波形”设置切换到“音乐输出”需要按3 次“选择/确定”键。
下面对每一种设置进行详细说明:a. “输出波形”设置输出方波模式下才出现)。
在设置状态下, 选择“选择/确定”就可以设置参数了。
菜单如模拟信号源输出波形:正弦波 输出频率:OOOLOOKHz 调节步进:IOHz 音乐输出:音乐1 模拟信号源 输出波形:方波 输出频率:000 LOOKHz 调节步进:10HZ 音乐输出:音乐1 占空比:50% (a)输出正弦波时没有占空比选项 (b)输出方波时有占空比选项图1-1 主控&信号源按键及接口说明一共有6种波形可以选择:正弦波:输出频率IOHZ~2MHz方波:输出频率IOHZ~200KHz三角波:输出频率IOHZ~200KHzDSBFC (全载波双边带调幅):由正弦波作为载波,音乐信号作为调制信号。
输出全载波双边带调幅。
DSBSC (抑制载波双边带调幅):由正弦波作为载波,音乐信号作为调制信号。
通信原理实验2(1)实验⼆HDB3码型变换实验⼀、实验⽬的1、了解⼏种常⽤的数字基带信号的特征和作⽤。
2、掌握HDB3码的编译规则。
3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作⽤。
⼆、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13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、HDB3编译码实验原理框图HDB3编译码实验原理框图2、实验框图说明我们知道AMI编码规则是遇到0输出0,遇到1则交替输出+1和-1。
⽽HDB3编码由于需要插⼊破坏位B,因此,在编码时需要缓存3bit的数据。
当没有连续4个连0时与AMI编码规则相同。
当4个连0时最后⼀个0变为传号A,其极性与前⼀个A的极性相反。
若该传号与前⼀个1的极性不同,则还要将这4个连0的第⼀个0变为B,B的极性与A相同。
实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后,得到HDB3-A1和HDB3-B1两路信号,再通过电平转换电路进⾏变换,从⽽得到HDB3编码波形。
同样AMI译码只需将所有的±1变为1,0变为0即可。
⽽HDB3译码只需找到传号A,将传号和传号前3个数都清0即可。
传号A的识别⽅法是:该符号的极性与前⼀极性相同,该符号即为传号。
实验框图中译码过程是将HDB3码信号送⼊到电平逆变换电路,再通过译码处理,得到原始码元。
四、实验步骤实验项⽬⼀HDB3编译码(256KHz归零码实验)4、实验操作及波形观测。
(1)⽤⽰波器分别观测编码输⼊的数据TH3和编码输出的数据TH1(HDB3输出),观察记录波形,有数字⽰波器的可以观测编码输出信号频谱,验证HDB3编码规则。
编码输⼊的数据TH3Th1(HDB3输出)(2)保持⽰波器测量编码输⼊数据TH3的通道不变,另⼀通道测量中间测试点TP2 (HDB3-A1),观察基带码元的奇数位的变换波形Tp2(HDB3-A1)(3)保持⽰波器测量编码输⼊数据TH3的通道不变,另⼀通道测量中间测试点TP3 (HDB3-B1),观察基带码元的偶数位的变换波形。
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。
学生实验报告)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的语言信号,通常采用8KHz 抽样频率,这样可以留出1200Hz的防卫带。
见图4。
如果fs<fH,就会出现频谱混迭的现象,如图5所示。
在验证抽样定理的实验中,我们用单一频率fH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fH,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。
验证抽样定理的实验方框图如图6所示。
在图8中,连接(8)和(14),就构成了抽样定理实验电路。
由图6可知。
用一低通滤波器即可实现对模拟信号的恢复。
为了便于观察,解调电路由射随、低通滤波器和放大器组成,低通滤波器的截止频率为3400HZ2、多路脉冲调幅系统中的路际串话~多路脉冲调幅的实验方框图如图7所示。
在图8中,连接(8)和(11)、(13)和(14)就构成了多路脉冲调幅实验电路。
分路抽样电路的作用是:将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。
N路抽样脉冲在时间上是互不交叉、顺序排列的。
各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号。
本实验设置了两路分路抽样电路。
多路脉冲调幅信号进入接收端后,由分路选通脉冲分离成n路,亦即还原出单路PAM信号。
图7 多路脉冲调幅实验框图冲通过话路低通滤波器后,低通滤波器输出信号的幅度很小。
这样大的衰减带来的后果是严重的。
但是,在分路选通后加入保持电容,可使分路后的PAM信号展宽到100%的占空比,从而解决信号幅度衰减大的问题。
但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。
PAM信号在时间上是离散的,但是幅度上趋势连续的。
而在PAM系统里,PAM信只有在被量化和编码后才有传输的可能。
本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。
3、多路脉冲调幅系统中的路标串话路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。
路际串话是指在同一时分多路系统中,某一路或某几路的通话信号串扰到其它话路上去,这样就产生了同一端机中各路通话之间的串话。
通信原理实验二实验二:调制与解调一、实验目的1. 理解调制与解调的基本概念;2. 掌握调幅(AM)、调频(FM)以及解调的原理;3. 实现AM、FM的信号调制与解调。
二、实验原理1. 调制原理调制是指在通信过程中将信息信号调制到载波上,以便传输的过程。
调制是将信息信号的某些特征参数随时间变化的过程。
1.1 调幅(AM)调制调幅是指通过改变载波的振幅来传输信息的一种调制方式。
调幅信号能够改变载波的背景亮度,使其随着信息信号的变化而变化。
1.2 调频(FM)调制调频是通过改变载波的频率来传输信息的一种调制方式。
调频信号能够改变载波的频率,使其频率随着信息信号的变化而变化。
2. 解调原理解调是指将调制信号中的信息还原出来的过程。
解调过程是调制的逆过程。
2.1 调幅(AM)解调调幅解调是从调幅信号中还原出原始信号的过程。
调幅信号在传输过程中会叠加一定的噪声,因此解调时需要采取一定的处理方法,如包络检波、同步检波等。
2.2 调频(FM)解调调频解调是从调频信号中还原出原始信号的过程。
调频信号在传输过程中对噪声具有较好的抵抗能力,因此解调过程较为简单,常采用频率鉴别解调等方法。
三、实验内容1. 实现AM调制与解调2. 实现FM调制与解调四、实验步骤1. 搭建AM调制电路,将音频信号与载波信号进行调制;2. 实现AM解调,将调制后的信号还原为音频信号;3. 搭建FM调制电路,将音频信号与载波信号进行调制;4. 实现FM解调,将调制后的信号还原为音频信号;5. 测试与观测调制与解调过程中的信号波形变化。
五、实验数据记录与分析(根据实际实验情况填写数据并进行相应的分析)六、实验总结通过本次实验,我们学习了调制与解调的原理,并实际搭建电路进行了AM和FM的调制与解调。
通过观测信号波形变化,我们加深了对调制与解调过程的理解,并掌握了相关的实验操作技巧。
本次实验对我们理解通信原理中的调制与解调起到了很好的辅助作用。
.实验1 数字基带信号与AMI/HDB3编译码1.1 实验目的1、掌握单极性码、双极性码、归零码、非归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。
3、掌握从HDB3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同步时分复用信号的帧结构特点。
1.2 基本原理本实验使用数字信源模块和AMI/HDB3编译码模块。
1、数字信源模块本模块是整个实验系统的发终端,模块内部使用+5V电压,其原理方框图如图1.1所示,电原理图如图1.2所示。
本模块产生NRZ信号,信号速率约为170.5kbps,帧结构如图1.3所示。
信号的帧长为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同步时分复用信号。
实验设备上,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1.3 信源输出信号帧结构本模块有以下信号测试点及输出点:• CLK 晶振信号测试点• BS-OUT 信源位定时信号测试点/输出点• FS 信源帧定时信号测试点• NRZ-OUT(AK) NRZ信号(绝对码AK) 测试点/输出点图1.1中各单元与图1.2所示电路图上元器件对应关系如下: • 晶振 CRY :晶体;U1:反相器7404• 并行码产生器 K1、K2、K3:8位手动开关,从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应;发光二极管:左起分别与一帧中的24位代码相对应• 八选一 U5、U6、U7:8位数据选择器4512而分频器、三选一、倒相器、抽样等单元由一片CPLD (Altera 公司的EPM7064芯片或其全兼容芯片-ATMEL 公司的ATF1504AS )完成。
下面对其工作过程进一步说明。
(1)分频器首先完成13分频,输入信号频率为4433KHz ,输出信号频率为341KHz 。
通信原理实验讲义实验一信号发生器系统实验一、实验目的1.了解多种时钟信号的产生方法。
2.掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法。
3.了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程。
二、实验器材1.双踪示波器一台2.通信系统原理综合实验箱一台三、实验原理信号发生器原理框图如图所示,包括以下电路:1.内时钟信号源2.多级分频及脉冲编码调制系统收发帧同步信号产生电路3.伪随机序列码产生电路4.简易正弦信号发生器电路组成四、实验内容和步骤1.按下开关K2和K100,接通交流电源,相应的的发光二极管D2和D101亮,使电路工作。
2.用内时钟信号源产生的信号作为总时钟输入,即把K101的①脚和②脚连接,分别分析各级分频电原理图并理解其工作过程,并测出各测量点TP101-TP104的波形。
3.观察简易正弦波信号时,按下K1和K4,相应的的发光二极管D5和D8亮。
在测量TP105和TP106的波形时,应注意简易信号源频率选择开关K102的的作用:K102①-②:频率为2KHzK102②-③:频率为1KHzK102④-⑤:频率为4KHz同时注意调节W101 ,W102两个电位器观察输出波形的变化。
4.分析伪随机码发生器的工作原理。
伪随机码时钟和伪随机码PN都受CPU控制,观察时钟不同时的输出波形:1)顺序按下RESET,START,FSK,测量TP107和TP108的波形并记录。
2)顺序按下RESET,START,PSK,测量TP107和TP108的波形并记录。
5.在分析和测试PCM编码译码电路中使用的8KHz窄脉冲作收发分频同步信号时,先分析该电路的各点工作波形与时序关系,然后画出波形图,并用示波器对各个测试点进行测试,并作详细的分析验证。
五、实验报告要求和思考题1.分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2.根据实验记录画出各测量点波形。
3.时钟信号的分频电路能否用其他方法产生,要求电路尽量简单清楚。
有哪些方法?画出原理图。
4.理解并分析正弦信号发生器电路后,使试用其他方法产生正弦信号。
举例说明并画出电原理图。
实验二脉冲编译码系统综合实验一、实验目的1.加深对PCM编译码系统工作过程的理解。
2.掌握PCM编译码的时序关系。
3.熟悉PCM编译码专用集成芯片的使用方法和要求。
二、实验器材1.双踪示波器一台2.通信系统原理综合实验箱一台三、实验原理脉冲编码调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变成时间离散、取值离散的数字信号,它包括抽样、量化、编码过程,所以也把编码过程称为模/数变换,而解码过程称为数/模变换。
PCM的原理如图所示。
语音信号先经过防混迭低通滤波器得到限带信号(300-3400Hz),进行脉冲抽样变成8KHz重复频率的抽样信号(即离散的脉冲调幅PAM信号),然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号,再经编码转换为二进制码,为解决均匀量化时量化误差大音质差的问题,在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化,即量化特性在小信号时分层密量化间隔小,而在大信号分层疏量化间隔大。
在实际中广泛应用的是A律和U律两种对数形式的压缩特性。
四、实验内容和步骤1.按下开关K1、K2、K3、K4、K100、K500,相应的的发光二极管亮,使电路正常工作。
2.把K101的①脚和②脚连接,用内时钟信号源产生的信号作为总时钟输入,依次按下RESET,START,PCM功能键,显示代码“3”,这样就给PCM系统中送上三组信号,即1)2048KHz主时钟信号2)8KHz收发帧同步信号3)使能信号3.分析编码工作过程,在不加信号的情况下,用示波器测量TP501-TP504的波形;然后从信号发生器系统单元中输入一单音频(1K)正弦信号TP106至TP001中,再用示波器测量TP501-TP504的波形并记录,并作详细的分析验证。
4.分析解码工作过程,跳线开关K501设置为①脚和②脚连接,把PCM编码信号送入解码器进行解码,测量TP505-TP506的波形并记录,并作详细的分析验证。
5.综合分析PCM编译码系统实验过程,从信号发生器系统单元中输入另一单音频(2K或4K)正弦信号至TP001中,再用示波器测量TP501-TP506的波形并记录,并作详细的分析验证。
五、实验报告要求和思考题1.画出实验电路的实验方框图,分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2.根据实验记录画出各测量点波形,注意对应时间的相位关系。
3.TP3067PCM编译码器的PCM数据速率是多少?在本次实验系统中,为什么要给TP3067提供2.048兆的时钟?4.认真分析TP3067主时钟与8KHz分帧收发同步时钟的相位关系实验三二相PSK(DPSK)调制解调系统设计实验一、实验目的1.掌握二相PSK(DPSK)调制解调系统工作原理及电路组成。
2.掌握用CPLD产生伪随机序列作为基带信号的方法。
3.掌握二相绝对码与相对码的码型变换方法。
4.了解以二相PSK(DPSK)解调的基带数字信号中提取位同步的方法。
5.掌握载波的具体实现方案。
6.掌握信码再生电路的实现方案。
二、实验器材1.双踪示波器一台2.通信系统原理综合实验箱一台3.CPLD实验箱一台三、实验原理数字相位调制又称移相键控,它利用载波相位的变化来传递数字信息的。
通常又把它分成绝对调相和相对调相两种方式。
PSK在数字通信系统中是一种极重要的调制方式,它的抗噪声性能及频带利用率均优于ASK移幅键控和FSK移频键控,本实验采用二相PSK(DPSK)调制解调方式。
以下是二相PSK(DPSK)调制解调系统原理框图。
四、实验内容和步骤1.按下开关K1、K2、K4、K100、K300、K700,相应的的发光二极管亮,使电路接通电源工作。
2.把编好的VHDL程序下载到CPLD中,从实验箱上接入一个32K(TP106)的时钟信号到CPLD 的编码时钟端口,同时断开K301的跳线,把CPLD产生的PN码送入K301第②脚。
3.依次按下RESET,START,PSK功能键,显示代码“8”,这样给二相PSK(DPSK)系统送上控制信号,系统进入正常工作。
4.设计正确的跳线开关:K101①-②:时钟输入;K301断开,把CPLD产生的PN码送入第二脚;K302①-②:速率为32K的绝对码PN码(或K302②-③:速率为32K的相对码PN码)K303①-②和K303③-④接通;K304①-②:载波1MHz输入(或K304③-④:载波0.5MHz输入);K701①-②: 二相PSK(DPSK)解调系统接入二相PSK(DPSK)信号;K702①-②和K703①-②接通(或K702②-③和K703②-③接通);K704①-②接通;K705与K302接法相同5.分析二相PSK(DPSK)系统调制工作过程及原理,用示波器测量TP301-TP309的波形并记录,并作详细的分析验证。
注意W301和W303的作用并调节之。
6.在正确完成第四步的基础上,分析二相PSK(DPSK)系统解调工作过程及原理,用示波器测量TP701-TP712的波形并记录,并作详细的分析验证。
五、实验报告要求和思考题1.画出实验电路的实验方框图,分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2.根据实验记录画出各测量点波形,注意对应时间的相位关系。
3.调节W301会改变载波的幅度大小,在 TP302测量点,为什么载波幅度增大到一定程度会出现波形失真?※4.怎样大致估算接收系统的性能好坏?怎么测量?(眼图)实验四通信系统综合设计实验一、实验目的1.熟悉数字通信系统各级信号的波形。
2.理解信号在信道传输过程中变换原理和方法。
3.了解数字通信系统性能的测试方法。
二、实验器材1.双踪示波器一台2.通信系统原理综合实验箱一台三、实验原理为了使学生对数字通信系统有一个感性的认识,进一步加深对通信系统工作的理解,本实验有代表地选择了增量编码调制解调实验, 二相PSK(DPSK)调制解调实验,信号发生器实验和中央集中控制器实验组成一个较完整的通信系统综合设计实验,其方框图如图所示.四、实验内容和步骤1.按下开关K1、K2、K3、K4、K100、K200、K300、K700、K800,相应的的发光二极管亮,使电路接通电源工作。
2.用信号线把TP106与S001相连,把1-4KHz的正弦波信号接入到增量调制编码器电路中。
3.依次按下RESET,START,SYS功能键,显示代码“0”,这样给通信系统送上控制信号,系统进入正常工作。
4.设计正确的跳线开关:K101①-②:系统时钟输入;K102①-②:2KHz(K102②-③:1KHz或K102④-⑤:4KHz)的正弦波信号;K201增量编码时钟输入①-②:64K; ②-③:32K; ④-⑤:16K;⑤-⑥:8KHzK301②-③接通△M信号(或K301①-②接通PN信号);K302①-②:绝对码(或K302②-③:相对码)K303①-②和K303③-④接通;K304①-②:载波1MHz输入(或K304③-④:载波0.5MHz输入);K701①-②: 二相PSK(DPSK)解调系统接入二相PSK(DPSK)信号;K702①-②和K703①-②接通(或K702②-③和K703②-③接通);K704①-②接通;K705与K302接法相同(绝对码或相对码)K801同K201(增量译码时钟输入①-②:64K;②-③:32K;④-⑤:16K;⑤-⑥:8KHz)K802②-③连接PSK解调电路的再生信号5.分析系统工作过程及原理,先用PN序列代替增量调制器编码器输出的数字基带信号,用示波器测量相应测试点的波形并记录。
最后从接收端还原出伪随机序列。
6.断开PN序列,用音频信号作为信号源,送入增量调制器编码器输入端,逐一进行实验,用示波器测量相应测试点的波形并记录。
最后从扬声器还原出音频信号。
7.最后用语言信号作为信号源,进行实验,并作详细的分析验证。
五、实验报告要求和思考题1.画出实验电路的实验方框图,分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2.根据实验记录画出各测量点波形。
3.在数字通信传输系统中,欲提高系统的性能,减少传输误码率的途径有哪些?。