通信原理实验讲义

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 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。

《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。