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一、实验目的1. 理解通信原理的基本概念和原理。
2. 掌握通信系统的基本组成和各部分的功能。
3. 熟悉通信信号的基本处理方法。
4. 培养实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验内容1. 通信系统基本组成实验2. 通信信号调制与解调实验3. 通信信道传输特性实验4. 通信系统误码率实验三、实验仪器1. 通信原理实验箱2. 双踪示波器3. 数字信号发生器4. 信号分析仪四、实验原理1. 通信系统基本组成实验：了解通信系统的基本组成，包括信源、信道、信宿和变换器等。
2. 通信信号调制与解调实验：掌握模拟调制、数字调制的基本原理，以及相应的调制和解调方法。
3. 通信信道传输特性实验：了解通信信道的传输特性，包括频率响应、时延特性和噪声特性等。
4. 通信系统误码率实验：掌握通信系统误码率的计算方法，以及影响误码率的因素。
五、实验步骤1. 通信系统基本组成实验（1）观察实验箱各模块的功能和连接方式；（2）按照实验指导书的要求，连接实验电路；（3）进行实验操作，观察实验现象，记录实验数据。
2. 通信信号调制与解调实验（1）按照实验指导书的要求，设置调制参数和解调参数；（2）进行调制和解调实验，观察实验现象，记录实验数据；（3）分析实验结果，验证调制和解调的正确性。
3. 通信信道传输特性实验（1）设置不同的信道参数，观察信道对信号的影响；（2）分析信道传输特性，记录实验数据；（3）计算信道传输特性指标，如信噪比、误码率等。
4. 通信系统误码率实验（1）设置不同的误码率，观察误码率对通信系统的影响；（2）分析误码率与信道、调制、解调等因素的关系，记录实验数据；（3）计算通信系统误码率，验证实验结果。
六、实验结果与分析1. 通信系统基本组成实验实验结果显示，通信系统由信源、信道、信宿和变换器等部分组成，各部分之间通过信号传输实现信息交流。
2. 通信信号调制与解调实验实验结果显示，调制和解调过程可以有效地将信息信号转换为适合信道传输的形式，并恢复出原始信息。
通信原理实验报告--信号源实验通信原理实验报告信号源实验一、实验目的本次通信原理实验的目的是深入了解信号源的工作原理和特性，通过实际操作和观察，掌握信号源的产生、调制和分析方法，为后续的通信系统学习和研究打下坚实的基础。
二、实验原理（一）信号源的分类信号源根据其产生信号的方式和特点，可以分为正弦信号源、方波信号源、脉冲信号源等。
正弦信号源是最常见的一种，其输出的信号具有单一频率和稳定的幅度。
（二）信号的调制调制是将原始信号（称为基带信号）加载到高频载波上的过程。
常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
在本次实验中，我们重点研究了幅度调制。
（三）信号的频谱分析通过傅里叶变换，可以将时域信号转换为频域信号，从而分析信号的频谱特性。
频谱分析对于理解信号的频率组成和带宽等特性具有重要意义。
三、实验设备与仪器本次实验使用的设备和仪器包括：信号源发生器、示波器、频谱分析仪、电源等。
信号源发生器用于产生各种类型的信号；示波器用于观察信号的时域波形；频谱分析仪用于分析信号的频谱；电源为实验设备提供稳定的工作电压。
四、实验步骤（一）正弦信号的产生与测量1、打开信号源发生器，设置输出为正弦波，频率为 1kHz，幅度为5V。
2、将信号源的输出连接到示波器的输入通道，观察正弦波的时域波形，测量其幅度和周期，并计算频率。
（二）方波信号的产生与测量1、在信号源发生器上设置输出为方波，频率为2kHz，幅度为3V，占空比为 50%。
2、用示波器观察方波的时域波形，测量其幅度、周期和占空比。
（三）脉冲信号的产生与测量1、设置信号源输出为脉冲波，频率为 5kHz，幅度为 4V，脉冲宽度为10μs。
2、通过示波器观察脉冲波的时域波形，测量其幅度、周期和脉冲宽度。
（四）幅度调制实验1、产生一个频率为 1kHz 的正弦波作为基带信号，幅度为 2V。
2、产生一个频率为 10kHz 的正弦波作为载波信号，幅度为 5V。
PCM编译码器一.实验原理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。
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通信设备整个系统的性能指标。
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。
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fh，则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。
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始信号。
通常将语音信号通过一个3400 Hz低通滤波器（或通过一个300～3400Hz 的带通滤波器），限制语音信号的最高频率为3400Hz，这样可以用频率大于或等于6800 Hz的样值序列来表示。
实际上，设计实现的滤波器特性不可能是理想的，对限制最高频率为3400Hz 的语音信号，通常采用8KHz抽样频率。
这样可以留出一定的防卫带（1200Hz）。
当抽样频率fs 低于2倍语音信号的最高频率fh，就会出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的话音质量。
在抽样定理实验中，采用标准的8KHz抽样频率，并用函数信号发生器产生一个频率为fh 的信号来代替实际语音信号。
通过改变函数信号发生器的频率fh，观察抽样序列和低通滤波器的输出信号，检验抽样定理的正确性。
PCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM编译码功能。
该器件具有多种工作模式和功能，工作前通过显示控制模块将其配置成直接PCM模式（直接将PCM码进行打包传输），使其具有以下功能：1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。
2、将输入的PCM码字进行译码（即通话对方的PCM码字），并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块。
PCM编译码器模块电路与ADPCM编译码器模块电路完全一样，由语音编译码集成电路U502（MC145540）、运放U501（TL082）、晶振U503（20.48MHz）及相应的跳线开关、电位器组成。
一、实验名称通信原理实验二、实验目的1. 理解通信系统的基本组成和基本工作原理。
2. 掌握模拟通信和数字通信的基本技术。
3. 熟悉调制、解调、编码、解码等基本过程。
4. 培养实际操作能力和实验技能。
三、实验器材1. 通信原理实验箱2. 双踪示波器3. 信号发生器4. 信号分析仪5. 计算机四、实验原理通信原理实验主要包括模拟通信和数字通信两部分。
1. 模拟通信：模拟通信是指将声音、图像等模拟信号通过调制、解调、放大、滤波等过程，在信道中传输的通信方式。
模拟通信的基本原理是：将模拟信号转换为适合在信道中传输的信号，通过信道传输后，再将信号还原为原来的模拟信号。
2. 数字通信：数字通信是指将声音、图像等模拟信号通过采样、量化、编码等过程，转换为数字信号，在信道中传输的通信方式。
数字通信的基本原理是：将模拟信号转换为数字信号，在信道中传输后，再将数字信号还原为原来的模拟信号。
五、实验内容1. 模拟通信实验（1）调制与解调实验：通过实验箱，观察调制和解调过程中的波形变化，了解调制和解调的基本原理。
（2）放大与滤波实验：通过实验箱，观察放大和滤波过程中的波形变化，了解放大和滤波的基本原理。
2. 数字通信实验（1）编码与解码实验：通过实验箱，观察编码和解码过程中的波形变化，了解编码和解码的基本原理。
（2）调制与解调实验：通过实验箱，观察调制和解调过程中的波形变化，了解调制和解调的基本原理。
六、实验步骤1. 模拟通信实验（1）调制与解调实验：连接实验箱，设置调制和解调参数，观察波形变化，记录实验数据。
（2）放大与滤波实验：连接实验箱，设置放大和滤波参数，观察波形变化，记录实验数据。
2. 数字通信实验（1）编码与解码实验：连接实验箱，设置编码和解码参数，观察波形变化，记录实验数据。
（2）调制与解调实验：连接实验箱，设置调制和解调参数，观察波形变化，记录实验数据。
七、实验结果与分析1. 模拟通信实验（1）调制与解调实验：实验结果显示，调制过程将模拟信号转换为适合在信道中传输的信号，解调过程将传输的信号还原为原来的模拟信号。
一、实验名称通信原理实验二、实验目的1. 理解通信原理的基本概念和原理；2. 掌握通信系统中的调制、解调、编码和解码等基本技术；3. 培养实际操作能力和分析问题能力。
三、实验内容1. 调制与解调实验（1）实验目的：验证调幅（AM）和调频（FM）调制与解调的基本原理；（2）实验步骤：1. 准备实验设备：调幅调制器、调频调制器、解调器、示波器、信号发生器等；2. 设置调制器参数，生成AM和FM信号；3. 将调制信号输入解调器，观察解调后的信号波形；4. 分析实验结果，比较AM和FM调制信号的特点；（3）实验结果与分析：通过实验，观察到AM和FM调制信号的特点，验证了调制与解调的基本原理。
2. 编码与解码实验（1）实验目的：验证数字通信系统中的编码与解码技术；（2）实验步骤：1. 准备实验设备：编码器、解码器、示波器、信号发生器等；2. 设置编码器参数，生成数字信号；3. 将数字信号输入解码器，观察解码后的信号波形；4. 分析实验结果，比较编码与解码前后的信号特点；（3）实验结果与分析：通过实验，观察到编码与解码前后信号的特点，验证了数字通信系统中的编码与解码技术。
3. 信道模型实验（1）实验目的：验证信道模型对通信系统性能的影响；（2）实验步骤：1. 准备实验设备：信道模型仿真软件、信号发生器、示波器等；2. 设置信道模型参数，生成模拟信号；3. 将模拟信号输入信道模型，观察信道模型对信号的影响；4. 分析实验结果，比较不同信道模型下的信号传输性能；（3）实验结果与分析：通过实验，观察到不同信道模型对信号传输性能的影响，验证了信道模型在通信系统中的重要性。
4. 通信系统性能分析实验（1）实验目的：分析通信系统的性能指标；（2）实验步骤：1. 准备实验设备：通信系统仿真软件、信号发生器、示波器等；2. 设置通信系统参数，生成模拟信号；3. 仿真通信系统，观察系统性能指标；4. 分析实验结果，比较不同参数设置下的系统性能；（3）实验结果与分析：通过实验，观察到不同参数设置对通信系统性能的影响，验证了通信系统性能分析的重要性。
《通信原理》实验报告实验三：抽样定理和PAM调制解调实验系别：信息科学与技术系专业班级：电子信息工程0902班学生姓名：潘胜同组学生：朱云龙成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：2011年11月17日）华中科技大学武昌分校一、 实验目的1、 通过脉冲幅度调制实验，加深理解脉冲幅度调制的原理。
2、 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。
二、 实验器材1、 通信原理实验箱 一个2、 60M 数字示波器 一台3、 连接线 若干三、 实验原理（一）基本原理 1、抽样定理抽样定理表明：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤Hf 21秒的间隔对它进行等间隔抽样，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 δ相乘，如图3-1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 的抽样。
若用()m t s 表示此抽样函数，则有：()()()s T m t m t t δ=图3-1 抽样与恢复假设()m t 、()T t δ和()s m t 的频谱分别为()M ω、()T δω和()s M ω。
按照频率卷积定理，()m t ()T t δ的傅立叶变换是()M ω和()T δω的卷积：[]1()()()2s T M M ωωδωπ=*因为 2()T T s n n Tπδδωω∞=-∞=-∑，Ts πω2=所以 1()()()s T s n M M n T ωωδωω∞=-∞⎡⎤=*-⎢⎥⎣⎦∑由卷积关系，上式可写成1()()s s n M M n T ωωω∞=-∞=-∑ 该式表明，已抽样信号()m t s 的频谱()M s ω是无穷多个间隔为ωs 的()M ω相迭加而成。
这就意味着()M s ω中包含()M ω的全部信息。
需要注意，若抽样间隔T 变得大于Hf 21，则()M ω和()T δω的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦称混叠），因此不能由()M s ω恢复()M ω。
第1篇一、实验目的1. 理解通信系统的基本原理和组成。
2. 掌握通信系统中的调制、解调、编码、解码等基本技术。
3. 熟悉实验仪器的使用方法，提高动手能力。
4. 通过实验，验证通信原理理论知识。
二、实验原理通信原理实验主要涉及以下内容：1. 调制与解调：调制是将信息信号转换为适合传输的信号，解调是将接收到的信号还原为原始信息信号。
2. 编码与解码：编码是将信息信号转换为数字信号，解码是将数字信号还原为原始信息信号。
3. 信号传输：信号在传输过程中可能受到噪声干扰，需要采取抗干扰措施。
三、实验仪器与设备1. 实验箱：包括信号发生器、调制解调器、编码解码器等。
2. 信号源：提供调制、解调所需的信号。
3. 传输线路：模拟信号传输过程中的衰减、反射、干扰等现象。
四、实验内容与步骤1. 调制实验（1）设置调制器参数，如调制方式、调制频率等。
（2）将信号源信号输入调制器，观察调制后的信号波形。
（3）调整解调器参数，如解调方式、解调频率等。
（4）将调制信号输入解调器，观察解调后的信号波形。
2. 解调实验（1）设置解调器参数，如解调方式、解调频率等。
（2）将调制信号输入解调器，观察解调后的信号波形。
（3）调整调制器参数，如调制方式、调制频率等。
（4）将解调信号输入调制器，观察调制后的信号波形。
3. 编码与解码实验（1）设置编码器参数，如编码方式、编码长度等。
（2）将信息信号输入编码器，观察编码后的数字信号。
（3）设置解码器参数，如解码方式、解码长度等。
（4）将编码信号输入解码器，观察解码后的信息信号。
4. 信号传输实验（1）设置传输线路参数，如衰减、反射等。
（2）将信号源信号输入传输线路，观察传输过程中的信号变化。
（3）调整传输线路参数，如衰减、反射等。
（4）观察传输线路参数调整对信号传输的影响。
五、实验结果与分析1. 调制实验：调制后的信号波形与原信号波形基本一致，说明调制和解调过程正常。
2. 解调实验：解调后的信号波形与原信号波形基本一致，说明解调过程正常。
第1篇一、实验目的1. 理解通信系统中帧的概念和作用。
2. 掌握帧的组成和格式。
3. 学习帧同步和错误检测的方法。
4. 通过实验加深对帧同步和错误检测的理解。
二、实验器材1. 实验箱2. 信号发生器3. 示波器4. 计算机及通信原理实验软件三、实验原理帧是通信系统中的一种基本数据传输单位，由多个数据位组成。
帧的格式通常包括同步头、地址域、控制域、信息域和校验域等部分。
帧同步是指接收端能够正确识别每个帧的开始和结束，以保证数据的正确传输。
错误检测则用于检测传输过程中可能出现的错误，以保证数据的完整性。
四、实验步骤1. 帧格式设置- 在通信原理实验软件中设置帧的格式，包括同步头、地址域、控制域、信息域和校验域的长度和格式。
2. 帧发送- 使用信号发生器生成待发送的帧，并通过实验箱发送到接收端。
3. 帧接收- 接收端通过实验箱接收发送端发送的帧，并使用示波器观察接收到的信号。
4. 帧同步- 在接收端使用帧同步方法（如循环冗余校验CRC）检测接收到的帧是否同步。
5. 错误检测- 在接收端使用错误检测方法（如奇偶校验、海明码等）检测接收到的帧是否出现错误。
6. 结果分析- 分析帧同步和错误检测的结果，验证帧的完整性和正确性。
五、实验结果与分析1. 帧同步- 通过实验，发现使用循环冗余校验CRC方法可以有效地实现帧同步。
当接收到的帧的CRC校验码与发送端的校验码一致时，认为帧同步成功。
2. 错误检测- 通过实验，发现使用奇偶校验方法可以检测出传输过程中的一些错误。
当接收到的帧的奇偶校验位与发送端的奇偶校验位不一致时，认为帧出现错误。
3. 帧格式对同步和错误检测的影响- 通过实验，发现帧格式对同步和错误检测的影响较大。
当帧格式不合理时，可能会导致同步失败或错误检测不准确。
六、实验总结本次实验通过实验箱和通信原理实验软件，实现了帧的发送、接收、同步和错误检测。
通过实验，加深了对通信系统中帧的概念、作用、格式以及帧同步和错误检测方法的理解。
1. 理解并掌握通信系统基本组成及工作原理。
2. 掌握通信系统中信号的传输与调制、解调方法。
3. 学习通信系统性能评估方法及分析方法。
二、实验器材1. 通信原理实验平台2. 双踪示波器3. 信号发生器4. 信号分析仪5. 计算机及实验软件三、实验内容1. 通信系统基本组成及工作原理（1）观察通信原理实验平台，了解通信系统的基本组成，包括发送端、信道、接收端等。
（2）分析实验平台中各模块的功能，如调制器、解调器、滤波器等。
（3）通过实验验证通信系统的工作原理。
2. 信号的传输与调制、解调方法（1）学习并掌握模拟信号的调制、解调方法，如AM、FM、PM等。
（2）学习并掌握数字信号的调制、解调方法，如2ASK、2FSK、2PSK等。
（3）通过实验验证调制、解调方法的有效性。
3. 通信系统性能评估方法及分析方法（1）学习并掌握通信系统性能评估方法，如误码率、信噪比、调制指数等。
（2）通过实验测量通信系统性能参数，如误码率、信噪比等。
（3）分析实验数据，总结通信系统性能。
1. 观察通信原理实验平台，了解通信系统的基本组成。
2. 设置实验参数，如调制方式、载波频率、调制指数等。
3. 观察并记录实验过程中各模块的输出信号。
4. 利用示波器、信号分析仪等仪器分析实验数据。
5. 计算通信系统性能参数，如误码率、信噪比等。
6. 分析实验结果，总结实验结论。
五、实验结果与分析1. 通过实验验证了通信系统的基本组成及工作原理。
2. 实验结果表明，调制、解调方法对通信系统性能有显著影响。
例如，在相同条件下，2PSK调制比2ASK调制具有更好的误码率性能。
3. 通过实验测量了通信系统性能参数，如误码率、信噪比等。
实验数据表明，在合适的调制方式、载波频率等参数下，通信系统可以达到较好的性能。
4. 分析实验数据，总结实验结论。
实验结果表明，在通信系统中，合理选择调制方式、载波频率等参数，可以提高通信系统性能。
六、实验总结本次实验通过观察、实验、分析等方法，对通信原理进行了深入学习。
实验三主要数字调制系统的抗误码性能的仿真比较一、实验目的1.熟悉2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK等各种调制方式；2.学会对2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK等相应的主要解调方式下（分相干与非相干）的误码率进行统计；3.学会分析误码率与信噪比间的关系。
二、实验内容设定噪声为高斯白噪声, 对2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK等各种调制方式及相应的主要解调方式下（分相干与非相干）的误码率进行统计, 并与理论值进行比较, 以图形方式表示误码率与信噪比间的关系。
三、实验原理2ASK: 有两种解调方法: 非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。
其中包络检波法不需相干载波, 利用e0(t)波形振幅变化表示信息的特点, 取出其包络, 经抽样判决即可恢复数码。
相干解调需要与相干载波相乘。
2FSK: 常用的解调方法: 非相干解调（包络检波法）；相干解调；鉴频法；过零检测法及差分检波法。
将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调。
其中的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小, 可以不专门设置门限。
判决规则应与调制规则相呼应。
例如,若调制时规定“1”-》载频f1, 则接收时应规定: 上支路样值>下支路样值判为1, 反之则判为0.2PSK: 该方式中载波的相位随调制信号“1”或“0”而改变, 通常用相位0°或180°来分别表示“1”或“0”。
2PSK信号是以一个固定初相的未调载波为参考的。
解调时必须有与此同频同相的同步载波。
而2PSK信号是抑制载波的双边带信号, 不存在载频分量, 因而无法从已调信号中直接用滤波法提取本地载波。
只有采用非线性变换, 才能产生新的频率分量。
2DPSK: 由于2DPSK信号对绝对码{an}来说是相对移相信号, 对相对码{bn}来说是绝对移相信号。
因此, 只需在2PSK调制器前加一个差分编码器即可产生2DPSK信号。
解调：1、极性比较法（码变换法）（相干解调）, 此法即是2PSK解调加差分移码。
第1篇一、实验目的1. 理解通信系统的基本组成和原理。
2. 掌握模拟通信和数字通信的基本知识。
3. 通过实验，验证通信系统中的调制、解调、编码、解码等基本过程。
二、实验器材1. 通信原理实验平台2. 信号发生器3. 示波器4. 数字信号发生器5. 计算机及实验软件三、实验原理通信原理实验主要涉及模拟通信和数字通信两个方面。
模拟通信是将模拟信号通过调制、传输、解调等过程实现信息传递；数字通信则是将数字信号通过编码、传输、解码等过程实现信息传递。
四、实验内容及步骤1. 模拟通信实验（1）调制实验① 打开通信原理实验平台，连接信号发生器和示波器。
② 设置信号发生器输出正弦波信号，频率为1kHz，幅度为1V。
③ 将信号发生器输出信号接入调制器，选择调幅调制方式。
④ 通过示波器观察调制后的信号波形，记录调制信号的幅度、频率和相位变化。
⑤ 调整调制参数，观察调制效果。
（2）解调实验① 将调制后的信号接入解调器，选择相应的解调方式（如包络检波、同步检波等）。
② 通过示波器观察解调后的信号波形，记录解调信号的幅度、频率和相位变化。
③ 调整解调参数，观察解调效果。
2. 数字通信实验（1）编码实验① 打开数字信号发生器，生成二进制信号序列。
② 将信号序列接入编码器，选择相应的编码方式（如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等）。
③ 通过示波器观察编码后的信号波形，记录编码信号的时序和幅度变化。
（2）解码实验① 将编码后的信号接入解码器，选择相应的解码方式。
② 通过示波器观察解码后的信号波形，记录解码信号的时序和幅度变化。
五、实验结果与分析1. 模拟通信实验结果（1）调制实验：调制信号的幅度、频率和相位发生了变化，实现了信息的传递。
（2）解调实验：解调信号的幅度、频率和相位与原始信号基本一致，验证了调制和解调过程的有效性。
2. 数字通信实验结果（1）编码实验：编码后的信号波形符合编码方式的要求，实现了信息的编码。
（2）解码实验：解码后的信号波形与原始信号基本一致，验证了编码和解码过程的有效性。
一、实验名称：通信原理实验二、实验目的：1. 理解并掌握通信原理的基本概念和原理；2. 熟悉通信系统的组成及各部分功能；3. 掌握通信系统性能指标及分析方法；4. 提高动手操作能力及实验报告撰写能力。
三、实验内容：1. 通信系统基本组成及功能；2. 信号调制与解调；3. 信道传输特性；4. 通信系统性能分析。
四、实验器材：1. 通信原理实验箱；2. 双踪示波器；3. 函数信号发生器；4. 数据采集器；5. 计算机及仿真软件。
五、实验步骤：（一）通信系统基本组成及功能1. 观察实验箱中各模块的连接情况，了解通信系统的组成；2. 分析各模块的功能，如放大器、滤波器、调制器、解调器等；3. 在实验箱上操作，观察各模块间的信号传输过程。
（二）信号调制与解调1. 设置实验箱中调制器和解调器的参数，如调制指数、载波频率等；2. 输入调制信号，观察调制器输出信号的变化；3. 将调制信号输入解调器，观察解调器输出信号的变化；4. 分析调制与解调过程，验证调制和解调的正确性。
（三）信道传输特性1. 设置实验箱中信道模块的参数，如衰减、相位延迟等；2. 输入信号，观察信道模块输出信号的变化；3. 分析信道传输特性，如衰减、相位延迟等对信号的影响；4. 通过实验验证信道传输特性对通信系统性能的影响。
（四）通信系统性能分析1. 设置实验箱中通信系统参数，如信号功率、信噪比等；2. 分析通信系统性能指标，如误码率、比特误码率等；3. 通过实验验证通信系统性能指标与系统参数的关系。
六、实验结果与分析：（一）通信系统基本组成及功能实验结果表明，通信系统由发送端、信道和接收端组成。
发送端将信号调制后发送，信道对信号进行传输，接收端对接收到的信号进行解调，从而恢复出原始信号。
（二）信号调制与解调实验结果表明，调制器能够将调制信号转换为适合信道传输的信号，解调器能够将接收到的信号恢复为原始信号。
（三）信道传输特性实验结果表明，信道传输特性对信号的影响较大，如衰减、相位延迟等会降低信号质量，影响通信系统性能。
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过一系列的通信原理实验，使学生深入理解并掌握通信系统的基本概念、原理和关键技术。
通过实验操作，培养学生动手能力、分析问题和解决问题的能力，同时增强对通信理论知识的实际应用能力。
二、实验内容1. 信号与系统基础实验- 信号波形观察与分析- 信号的时域与频域分析- 系统的时域与频域响应2. 模拟通信原理实验- 模拟调制与解调实验（如AM、FM、PM）- 信道特性分析- 噪声对通信系统的影响3. 数字通信原理实验- 数字调制与解调实验（如2ASK、2FSK、2PSK、QAM）- 数字基带传输与复用- 数字信号处理技术4. 现代通信技术实验- TCP/IP协议栈原理与实现- 无线通信技术（如Wi-Fi、蓝牙）- 物联网通信技术（如ZigBee）5. 通信系统设计实验- 基于MATLAB的通信系统仿真- 通信系统性能分析与优化三、实验步骤1. 实验准备- 熟悉实验原理和实验设备- 编写实验报告提纲- 准备实验数据和分析工具2. 实验操作- 按照实验步骤进行操作，记录实验数据 - 分析实验现象，总结实验规律- 对实验结果进行误差分析3. 实验报告撰写- 实验目的与背景- 实验原理与步骤- 实验结果与分析- 实验结论与讨论- 实验心得与体会四、实验报告格式1. 封面- 实验报告题目- 学生姓名、学号、班级- 指导教师姓名、职称- 实验日期2. 目录- 实验报告各部分标题及页码3. 正文- 实验目的与背景- 实验原理与步骤- 实验结果与分析- 实验结论与讨论- 实验心得与体会4. 参考文献- 列出实验过程中参考的书籍、论文、网络资源等五、实验报告撰写要求1. 实验报告内容完整、结构清晰、逻辑严谨2. 实验原理阐述准确，实验步骤描述详细3. 实验数据真实可靠，分析结论具有说服力4. 实验报告格式规范，语言表达流畅六、实验报告评价标准1. 实验原理掌握程度2. 实验操作熟练程度3. 实验数据分析能力4. 实验报告撰写质量5. 实验心得体会通过本次通信原理实验，学生将能够全面了解通信系统的基本原理和关键技术，提高实际应用能力，为今后从事通信领域的工作打下坚实基础。
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..实验二参考结果实验三 ASK调制与解调实验一、实验目的理解ASK调制方法与解调方法..二、实验原理本实验中ASK调制方法：键控法原始数字信号采用250HZ方波信号代替;载波为2KHZ正弦交流信号;利用方波信号切换开关电路实现调制过程..本实验中ASK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ASK调制方法与解调方法..实验三参考结果实验四 FSK调制与解调实验一、实验目的理解FSK调制方法与解调方法..二、实验原理本实验中FSK调制方法：键控法原始数字信号采用250HZ方波信号代替;载波分别为2KHZ和1KHZ正弦交流信号;利用方波信号切换开关电路实现调制过程..本实验中FSK解调方法：PLL电路+低通滤波＋抽样判决器..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FSK调制方法与解调方法..实验四参考结果实验五时分复用数字基带传输一、实验目的掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程..二、实验原理本实验用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统;使系统正常工作..用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号..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PCM调制方法与解调方法..实验五参考结果实验六光纤传输实验一、实验目的掌握抽样定理;了解时分复用原理;了解光纤的基本原理及传输过程..二、实验原理本实验用PCM调制及解调板、光通信发射及接收板、光纤通信模块组成音乐光纤传输通信系统;使系统正常工作..用示波器观察各测试信号..三、实验所需部件调制板、解调板、发射板、接收板、光纤通信模块、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光纤传输方法..实验六参考结果实验七模拟锁相环与载波同步一、实验目的掌握模拟锁相环的工作原理;以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念..掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法..了解相干载波相位模糊现象产生的原因..二、实验原理通信系统中常用平方环或同相正交环科斯塔斯环从2DPSK信号中提取相干载波..本实验系统的载波同步提取模块用平方环;原理方框图如图7-1所示..模块内部使用+5V、+12V、-12V电压;所需的2DPSK输入信号已在实验电路板上与数字调制单元2DPSK输出信号连在一起..图7-1 载波同步方框图本模块上有以下测试点及输入输出点：• MU 平方器输出测试点;V＞1VP-P＞0.2V• VCO VCO输出信号测试点;VP-P鉴相器输出信号测试点• Ud• CAR-OUT 相干载波信号输出点/测试点图7-1中各单元与电路板上主要元器件的对应关系如下：•平方器U25：模拟乘法器MC1496•鉴相器U23：模拟乘法器MC1496；U24：运放UA741•环路滤波器电阻R25、R68；电容C11•压控振荡器CRY2：晶体；N3、N4：三极管3DG6•放大整形N5、N6：3DG6；U26:A：74HC04•÷2 U27：D触发器7474•移相器U28：单稳态触发器7474•滤波器电感L2；电容C30下面介绍模拟锁相环原理及平方环载波同步原理..锁相环由鉴相器PD、环路滤波器LF及压控振荡器VCO组成;如图7-2所示..u o (t)图7-2 锁相环方框图模拟锁相环中;PD 是一个模拟乘法器;LF 是一个有源或无源低通滤波器..锁相环路是一个相位负反馈系统;PD 检测u i t 与u o t 之间的相位误差并进行运算形成误差电压u d t;LF 用来滤除乘法器输出的高频分量包括和频及其他的高频噪声形成控制电压u c t;在u c t 的作用下、u o t 的相位向u i t 的相位靠近..设u i t=U i sin ωi t+θi t;u o t=U o cos ωi t+θo t;则u d t=U d sin θe t;θe t=θi t-θo t;故模拟锁相环的PD 是一个正弦PD..设u c t=u d tFP;FP 为LF 的传输算子;VCO 的压控灵敏度为K o ;则环路的数学模型如图7-3所示..θi (t)o (t)图7-3 模拟环数学模型当6)(πθ≤t e 时;e d e d U t U θθ=)(sin ;令K d =U d 为PD 的线性化鉴相灵敏度、单位为V/rad;则环路线性化数学模型如图7-4所示..θi (t)θo (t)图7-4 环路线性化数学模型由上述数学模型进行数学分析;可得到以下重要结论：• 当u i t 是固定频率正弦信号θi t 为常数时;在环路的作用下;VCO 输出信号频率可以由固有振荡频率ωo 即环路无输入信号、环路对VCO 无控制作用时VCO 的振荡频率;变化到输入信号频率ωi ;此时θo t 也是一个常数;u d t 、u c t 都为直流..我们称此为环路的锁定状态..定义Δωo =ωi -ωo 为环路固有频差;Δωp 表示环路的捕捉带;ΔωH 表示环路的同步带;模拟锁相环中Δωp <ΔωH ..当|Δωo |<ΔωP 时;环路可以进入锁定状态..当|Δωo |<ΔωH 时环路可以保持锁定状态..当|Δωo |>ΔωP 时;环路不能进入锁定状态;环路锁定后若Δωo 发生变化使|Δωo |>ΔωH ;环路不能保持锁定状态..这两种情况下;环路都将处于失锁状态..失锁状态下u d t 是一个上下不对称的差拍电压;当ωi >ωo ;u d t 是上宽下窄的差拍电压；反之u d t 是一个下宽上窄的差拍电压..• 环路对θi t 呈低通特性;即环路可以将θi t 中的低频成分传递到输出端;θi t 中的高频成分被环路滤除..或者说;θo t 中只含有θi t 的低频成分;θi t 中的高频成分变成了相位误差θe t..所以当u i t 是调角信号时;环路对u i t 等效为一个带通滤波器;离ωi 较远的频率成分将被环路滤掉..• 环路自然谐振频率ωn 及阻尼系数ζ具体公式在下文中给出是两个重要参数..ωn 越小;环路的低通特性截止频率越小、等效带通滤波器的带宽越窄；ζ越大;环路稳定性越好..• 当环路输入端有噪声时;θi t 将发生抖动;ωn 越小;环路滤除噪声的能力越强..实验一中的电荷泵锁相环4046的性能与模拟环相似;所以它可以将一个周期不恒定的信号变为一个等周期信号..对2DPSK 信号进行平方处理后得2/)2cos 1(cos )()(222t t t m t S c c ωω+==;此信号中只含有直流和2ωc 频率成分;理论上对此信号再进行隔直流和二分频处理就可得到相干载波..锁相环似乎是多余的;当然并非如此..实际工程中考虑到下述问题必须用锁相环：• 平方电路不理想;其输出信号幅度随数字基带信号变化;不是一个标准的二倍频正弦信号..即平方电路输出信号频谱中还有其它频率成分;必须滤除.. • 接收机收到的2DPSK 信号中含有噪声本实验系统为理想信道;无噪声;因而平方电路输出信号中也含有噪声;必须用一个窄带滤波器滤除噪声..• 锁相环对输入电压信号和噪声相当于一个带通滤波器;我们可以选择适当的环路参数使带通滤波器带宽足够小..对于本模拟环;ωn 、ζ、环路等效噪声带宽B L 及等效带通滤波器的品质因数Q 的计算公式如下：L n L n d n B fQ B C R C R R K K o21168116825o,)41(8,2,)(=+==+=ζζωωζω 式中f o =4.433×106HZ;等于载频的两倍..设计环路时通过测量得到K d 、K o ;一般选ζ值为0.5~1;根据任务要求选定ωn后即可求得环路滤波器的元件值..当固有频差为0时;模拟环输出信号的相位超前输入相位90︒;必须对除2电路输出信号进行移相才能得到相干载波..移相电路由两个单稳态触发器U28:A 和U28:B 构成..U28:A 被设置为上升沿触发;U28:B 为下降沿触发;故改变U28:A 输出信号的宽度即可改变U28:B 输出信号的相位;从而改变相干载波的相位..此移相电路的移相范围小于90︒..在锁定状态下微调C 34也会改变输出信号与输入信号的相位关系为什么;请思考..可对相干载波的相位模糊作如下解释..在数学上对cos2ωct进行除2运算的结果是cosωc t或-cosωct..实际电路也决定了相干载波可能有两个相反的相位;因二分频器的初始状态可以为“0”也可以是“1”..三、实验所需部件数字信源单元、数字调制单元和载波同步单元..四、实验步骤环路锁定时ud为直流、环路输入信号频率等于反馈信号频率此锁相环中即等于VCO信号频率..环路失锁时ud为差拍电压;环路输入信号频率与反馈信号频率不相等..本环路输入信号频率等于2DPSK载频的两倍;即等于调制单元CAR信号频率的两倍..环路锁定时VCO信号频率等于CAR-OUT信号频率的两倍..所以环路锁定时调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT频率完全相等..根据上述特点可判断环路的工作状态;具体实验步骤如下：1观察锁定状态与失锁状态打开电源后用示波器观察ud ;若ud为直流;则调节载波同步模块上的可变电容C 34;ud随C34减小而减小;随C34增大而增大为什么请思考;这说明环路处于锁定状态..用示波器同时观察调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT;可以看到两个信号频率相等..若有频率计则可分别测量CAR和CAR-OUT频率..在锁定状态下;向某一方向变化C34;可使ud由直流变为交流;CAR和CAR-OUT频率不再相等;环路由锁定状态变为失锁..接通电源后ud 也可能是差拍信号;表示环路已处于失锁状态..失锁时ud的最大值和最小值就是锁定状态下ud的变化范围对应于环路的同步范围..环路处于失锁状态时;CAR和CAR-OUT频率不相等..调节C34使ud的差拍频率降低;当频率降低到某一程度时ud会突然变成直流;环路由失锁状态变为锁定状态..2测量同步带与捕捉带环路处于锁定状态后;慢慢增大C34;使ud增大到锁定状态下的最大值ud1此值不大于+12V；继续增大C34;ud变为交流上宽下窄的周期信号;环路失锁..再反向调节减小C34;ud的频率逐渐变低;不对称程度越来越大;直至变为直流..记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2；继续减小C34;使ud减小到锁定状态下的最小值ud3；再继续减小C34;ud变为交流下宽上窄的周期信号;环路再次失锁..然后反向增大C34;记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4..令ΔV1=ud1- ud3;ΔV2=ud2- ud4;它们分别为同步范围内及捕捉范围内环路控制电压的变化范围;可以发现ΔV1＞ΔV2..设VCO的灵敏度为KHZ/V;则环路同步带ΔfH及捕捉带ΔfP 分别为：ΔfH=KΔV1/2 ;ΔfP=KΔV2/2 ..应说明的是;由于VCO是晶体压控振荡器;它的频率变化范围比较小;调节C34时环路可能只能从一个方向由锁定状态变化到失锁状态;此时可用ΔfH =Kud1-6或Δf H =K 06-u d3、Δf P =K 0u d2-6或Δf P =K 06-u d4来计算同步带和捕捉带;式中6为u d 变化范围的中值单位：V..作上述观察时应注意：• u d 差拍频率低但幅度大;而CAR 和CAR-OUT 的频率高但幅度很小;用示波器观察这些信号时应注意幅度旋钮和频率旋钮的调整..• 失锁时;CAR 和CAR-OUT 频率不相等;但当频差较大时;在鉴相器输出端电容的作用下;u d 幅度较小..此时向某一方向改变C 34;可使u d 幅度逐步变大、频率逐步减小、最后变为直流;环路进入锁定状态..• 环路锁定时;u d 不是一个纯净的直流信号;在直流电平上叠加有一个很小的交流信号..这种现象是由于环路输入信号不是一个纯净的正弦信号所造成的.. 4. 观察环路的捕捉过程先使环路处于失锁定状态;慢慢调节C 34;使环路刚刚进入锁定状态后;关闭电源开关;然后再打开电源;用示波器观察u d ;可以发现u d 由差拍信号变为直流的变化瞬态过程..u d 的这种变化表示了环路的捕捉过程..5. 观察相干载波相位模糊现象使环路锁定;用示波器同时观察调制单元的CAR 和载波同步单元的CAR-OUT 信号;调节电位器P 1或微调电容C 34使两者成为反相或同相..反复断开、接通电源可以发现这两个信号有时同相、有时反相..五、实验报告要求1. 总结锁相环锁定状态及失锁状态的特点..2. 设K 0=18 HZ/V ;根据实验结果计算环路同步带Δf H 及捕捉带Δf P ..3. 由公式116825o )(C R R K K d n +=ω及n CR ωζ21168=计算环路参数ωn 和ζ;式中K d =6 V/rad;K o =2π×18 rad/s.v;R 25=2×104 Ω;R 68=5×103 Ω;C 11=2.2×10-6 F ..f n =ωn /2π应远小于码速率;ζ应大于0.5..4. 总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊现象产生的原因..5. 设VCO 固有振荡频率f 0 不变;环路输入信号频率可以改变;试拟订测量环路同步带及捕捉带的步骤..实验八数字锁相环与位同步一、实验目的掌握数字锁相环工作原理以及触发式数字锁相环的快速捕获原理..掌握用数字环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求..掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念..二、实验原理可用窄带带通滤波器;锁相环来提取位同步信号..实验一中用模数混合锁相环电荷泵锁相环提取位同步信号;它要求输入信号是一个准周期数字信号..实验三中的模拟环也可以提取位同步信号;它要求输入准周期正弦信号..本实验使用数字锁相环提取位同步信号;它不要求输入信号一定是周期信号或准周期信号;其工作频率低于模数环和模拟环..用于提取位同步信号的数字环有超前滞后型数字环和触发器型数字环;此实验系统中的位同步提取模块用的是触发器型数字环;它具有捕捉时间短、抗噪能力强等特点..位同步模块原理框图如图8-1所示..其内部仅使用+5V电压..图8-1 位同步器方框图位同步模块有以下测试点及输入输出点：• S-IN 基带信号输入点/测试点2个• BS-OUT 位同步信号输出点/测试点3个图8-1中各单元与电路板上元器件的对应关系如下：•晶振CRY3：晶体；U39：7404•控制器U48：或门7432；U41：计数器74190•鉴相器U40：D触发器7474•量化器U45：可编程计数器8254•数字环路滤波器由软件完成•数控振荡U46、U45：8254•脉冲展宽器U47：单稳态触发器74123位同步器由控制器、数字锁相环及脉冲展宽器组成;数字锁相环包括数字鉴相器、量化器、数字环路滤波器、数控振荡器等单元..下面介绍位同步器的工作原理..数字锁相环是一个单片机系统;主要器件是单片机89C51及可编程计数器8254..环路中使用了两片8254;共六个计数器;分别表示为8254A 0、8254A 1、8254A 2、8254B 0、8254B 1、8254B 2..它们分别工作在M 0、M 1、M 2三种工作模式..M 0为计数中断方式;M 1为单稳方式;M2为分频方式..除地址线、数据线外;每个8254芯片还有时钟输入端C 、门控信号输入端G 和输出端O ..数字鉴相器电原理图及波形图如图8-2a 、图8-2b 所示..输出信号宽度正比于信号u i 及u o 上升沿之间的相位差;最大值为u i 的码元宽度..称此鉴相器为触发器型鉴相器;称包含有触发器型鉴相器的数字环路为触发器型数字锁相环..u i (b) 波形(a) 电路u du o图8-2 数字鉴相器量化器把相位误差变为多进制数字信号;它由工作于M 0方式、计数常数为N 0的8254 B 2完成N 0为量化级数;此处N 0=52..u d 作为8254B 2的门控信号;u d 为高电平时8254B 2进行减计数;u d 为低电平时禁止计数;计数结束后从8254B 2读得的数字为N d = N 0-N ’d 8-1式中N ’d 为u d 脉冲宽度的量化值下面用量化值表示脉冲宽度和时间间隔;N 0≥N ’d ;读数结束后再给8254B 2写入计数常数N 0..读数时刻由8254A 2控制;它工作在M 1模式;计数常数为N 0;u i 作为门控信号..一个u i 脉冲使8254A 2产生一个宽度为N 0的负脉冲;倒相后变为正脉冲送到89C51的1INT 端;而89C51的外中断1被设置为负跳变中断申请方式..由于8254A 2产生的脉冲宽度不小于u d 脉冲宽度且它们的前沿处于同一时刻;所以可以确保中断申请后对8254B 2读数时它已停止计数..数字环路滤波器由软件完成..可采用许多种软件算法;一种简单有效的方法是对一组N 0作平均处理..设无噪声时环路锁定后u i 与u o 的相位差为N 0/2;则在噪声的作用下;锁定时的相位误差可能大于N 0/2也可能小于N 0/2..这两种情况出现的概率相同;所以平均处理可以减小噪声的影响;m 个N d 值的平均值为∑==mi did m NN 18-2数字滤波器的输出为N c = N o / 2 + N d 8-3数控振荡器由四个8254计数器及一些门电路构成;其原理框图如图8-3所示;图中已注明了各个计数器的工作方式和计数常数..以下分析环路的锁定状态及捕捉过程;此时不考虑噪声的影响..图8-3 数控振荡器环路开始工作时;软件使8254B0和8254B1输出高电平;从而使8254A1处于计数工作状态、8254B1处于停止计数状态;G6处于开启状态;8254A1输出一个周期为N的周期信号..若环路处于锁定状态;则N’d =N/2;由式8-1及式8-2得Nd=N/2..此时89c51的P1.4口不输出触发脉冲;8254A输出端仍保持初始化时的高电平;从而使8254B0的门控端G保持低电平、输出端O保持高电平..这样可保持8254A1、8254B1的工作状态不变、环路仍处于锁定状态..若环路失锁;则N’d ≠N/2;Nd≠N/2;P1.4口输出一个正脉冲u2;在u2作用下;8254A输出一个宽度为N的负脉冲;倒相后变为正脉冲u3送给与门G2..G2的另一个输入信号u1来自8254A1..在G1输出的宽度为N的正脉冲持续时间内;8254A1一定有也只有一个负脉冲信号输入;此负脉冲经G4倒相后与G1输出的正脉冲相与后给8254B的G端送一个触发信号u4..在u4的作用下;8254B0输出一个宽度为N-2的负脉冲..在这段时间内;8254A1停止计数工作;8254B1进行减计数且在此时间内的最后一个时钟周期输出一个负脉冲..8254B输出的负脉冲的后沿重新启动8254A1;使它重新作÷N分频..设m=1;上述过程的有关波形如图8-4所示;图中uO为环路锁定状态下数控振荡器的输出信号..由图8-4可见;不管失锁时相位误差多少不会大于N;只要对数控振荡器作一次调整;就可使环路进入锁定状态;从而实现快速捕捉..程序流程如图8-5所示;输入信号ui 使IE1置“1”;且使8254B2计数;对IE1进行位操作时又使之置“0”..由于量化误差;故当Nd 为N／2;N/2＋1或N/2－1时;环路皆处于锁定状态;不对数控振荡器进行调整..程序中令m=16;进行16次鉴相后做一次平均运算;若发现环路失锁;则对数控振荡器进行一次调整..控制器的作用是保证每次对8254B2进行读操作之前鉴相器只输出一个正脉冲;它由或门7432U5:B及16分频器74190U13组成..uiu1u 2u 3u4u5u6uOu’O图8-4 捕获过程波形当数字环输入信号的码速率与数控振荡器的固有频率完全相同时;环路锁定后输入信号与反馈信号即位同步信号的相位关系是固定的且符合抽样判决器的要求当然开环时它们的相位误差也是固定的;但不符合抽样判决器的要求..输入信号码速率决定于发送端的时钟频率;数控振荡器固有频率决定于位同步器的时钟频率和数控振荡器固有分频比..由于时钟信号频率稳定度是有限的;故这两个时钟信号的频率不可能完全相同;因此锁相环输入信号码速率与数控振荡器固有频率不可能完全相等即环路固有频差不为0..数字环位同步器是一个离散同步器;只有当输入信号的电平发生跳变时才可能对输入信号的相位和反馈信号的相位进行比较从而调整反馈信号的相位;在两次相位调整的时间间隔内;反馈信号的相位相对于输入信号的相位是变化的;即数字环位同步器提取的位同步信号的相位是抖动的;即使输入信号无噪声也是如此..图8-5 锁相环程序流程显然;收发时钟频率稳定度越高;数字环的固有频差就越小;提取的位同步信号的相位抖动范围越小..反之;对同步信号的相位抖动要求越严格;则收发时钟的频率稳定度也应越高..位同步信号抖动范围还与数字位同步器输入信号的连“1”或“0”个数有关;连“1”或“0”个数越多;两次相位调整之间的时间间隔越长;位同步信号的相位抖动越大..对于NRZ码来说;允许其连“1”、连“0”的个数决定于数字环的同步保持时间tc ..tc与收发时钟频率稳定度ε、码速率RB、允许的同步误差最大值πη2的关系为：t C =η/2RBεt C 的定义是：位同步器输入信号断开后;收发位同步信号相位误差不超过πη2的时间..用模拟环位同步器或模数环位同步器提取的位同步信号的相位抖动与固有频差无关;但随信息码连“1”、连“0”的个数增多而增大..三、实验所需部件数字信源单元和位同步单元..四、实验步骤1、熟悉位同步单元工作原理..将数字信源单元的NRZ-OUT连接到位同步单元的S-IN点;接通实验箱电源..调整信源模块的K1、K2、K3开关;使NRZ-OUT的连“0”和连“1”个数较少..2、观察数字环的锁定状态和失锁状态..将示波器的两个探头分别接数字信源单元的NRZ-OUT和位同步单元的BS-OUT;调节位同步单元上的可变电容C;观察数字环的锁定状态和失锁状态..锁定时2BS-OUT信号上升沿位于NRZ-OUT信号的码元中间且在很小范围内抖动；失锁时;BS-OUT的相位抖动很大;可能超出一个码元宽度范围;变得模糊混乱..3、观察位同步信号抖动范围与位同步器输入信号连“1”或连“0”个数的关系..调节可变电容使环路锁定且BS-OUT信号相位抖动范围最小即固有频差最小;增大NRZ-OUT信号的连“0”或连“1”个数;观察BS-OUT信号的相位抖动变化情况..4、观察位同步器的快速捕捉现象、位同步信号相位抖动大小及同步保持时间与环路固有频差的关系..先使BS-OUT信号的相位抖动最小;按一下复位键;观察NRZ-OUT与BS-OUT信号的之间的相位关系变化快慢情况;再按一下复位键;观察快速捕捉现象位同步信号BS-OUT的相位一步调整到位..再微调位同步单元上的可变电容即增大固有频差当BS-OUT相位抖动增大时按一下复位键;观察NRZ-OUT信号与BS-OUT信号的相位关变化快慢情况并与固有频差最小时进行定性比较..五、实验报告要求1、数字环位同步器输入NRZ码连“1”或连“0”个数增加时;提取的位同步信号相位抖动增大;试解释此现象..的η倍;2、设数字环固有频差为Δf;允许同步信号相位抖动范围为码元宽度TS及允许输入的NRZ码的连“1”或“0”个数最大值..求同步保持时间tC3、数字环同步器的同步抖动范围随固有频差增大而增大;试解释此现象..4、若将AMI码或HDB码整流后作为数字环位同步器的输入信号;能否提取出位3同步信号为什么对这两种码的信息代码中连“1”个数有无限制对AMI码的信码的信息代码中连“0”个数有无限制为息代码中连“0”个数有无限制对HDB3什么5、试提出一种新的环路滤波器算法;使环路具有更好的抗噪能力..6、试解释本实验使用的数字锁相环快速捕捉机理;并与超前滞后型数字环进行比较..。
通信原理实验报告(8份)姓名：学号：通信原理实验报告姓名：姓名：学号：实验一HDB3码型变换实验一、实验目的了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。
掌握HDB3码的编译规则。
了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。
二、实验器材主控&信号源、2号、8号、13号模块双踪示波器连接线三、实验原理1、HDB3编译码实验原理框图各一块一台若干姓名：学号：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、实验步骤姓名：学号：实验项目一HDB3编译码（256KHz归零码实验）概述：本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证HDB3编译码规则。
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】→【HDB3编译码】→【256K归零码实验】。
将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。
姓名：学号：3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。
4、实验操作及波形观测。
一、实验目的1. 理解通信原理的基本概念和原理。
2. 掌握通信系统的基本组成和功能。
3. 学习通信信号的调制与解调方法。
4. 掌握通信系统性能的评估方法。
二、实验内容1. 通信系统基本组成与功能（1）实验器材：示波器、信号发生器、频谱分析仪等。
（2）实验步骤：①观察通信系统的基本组成，包括信源、信道、信宿等。
②分析各组成部分的功能，如信源产生信号、信道传输信号、信宿接收信号等。
2. 通信信号调制与解调（1）实验器材：示波器、信号发生器、调制解调器等。
（2）实验步骤：①观察调制信号和解调信号的波形，分析调制方法。
②比较不同调制方法（如AM、FM、PM）的特点和适用场景。
③通过实验验证调制和解调过程，观察调制信号和解调信号的关系。
3. 通信系统性能评估（1）实验器材：示波器、信号发生器、频谱分析仪、误码率测试仪等。
（2）实验步骤：①设置通信系统参数，如调制方式、传输速率、信噪比等。
②测量通信系统的误码率，分析误码率与信噪比的关系。
③评估通信系统的性能，如带宽利用率、传输速率等。
三、实验结果与分析1. 通信系统基本组成与功能实验结果显示，通信系统由信源、信道、信宿三部分组成。
信源产生信号，信道传输信号，信宿接收信号。
各部分相互配合，实现信息的有效传输。
2. 通信信号调制与解调实验结果表明，不同调制方法具有不同的特点。
AM调制具有较好的抗干扰性能，适用于短距离通信；FM调制具有较高的频带宽度和抗干扰性能，适用于长距离通信；PM调制适用于高速率、低误码率的通信。
3. 通信系统性能评估实验结果显示，通信系统的误码率与信噪比存在密切关系。
随着信噪比的提高，误码率逐渐降低。
通过调整通信系统参数，可以优化系统性能，提高传输速率和带宽利用率。
四、实验总结通过本次实验，我们了解了通信原理的基本概念和原理，掌握了通信系统的基本组成和功能，学习了通信信号的调制与解调方法，以及通信系统性能的评估方法。
实验过程中，我们对通信系统的各个组成部分进行了实际操作，加深了对通信原理的理解。
实验三脉冲编码调制与解调实验一、实验目的1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4、了解大规模集成电路TP3067的使用方法。
二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。
2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4、观察脉冲编码调制信号的频谱。
三、实验仪器1、信号源模块2、模拟信号数字化模块3、频谱分析模块（可选）4、终端模块（可选）5、20M双踪示波器一台6、音频信号发生器（可选）一台7、立体声单放机（可选）一台8、立体声耳机（可选）一副9、连接线若干四、实验原理先规定模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
脉码系统原理框图如图3-1所示。
PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
图3-1 PCM 系统原理框图在整个PCM系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。
通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N来表示。
国际电报电话咨询委员会（ITU-T）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kb/s，使用A律或律编码律。
下面将详细介绍PCM编码的整个过程，由于抽样原理已在前面实验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。
1、量化从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。
如图3-2所示，量化器Q输出L个量化值，k=1，2，3，…，L。
常称为重建电平或量化电平。
当量化器输入信号幅度落在与之间是，量化器输出电平为。
这个量化过程可以表达为：这里称为分层电平或判决阈值。
通常称为量化间隔。
图3-2 模拟信号的量化模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化，我们先讨论均匀量化。
把输入模拟信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化。
在均匀量化中，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，如图3-3所示。
其量化间隔（量化台阶）取决于输入信号的变化范围和量化电平数。
当输入信号的变化范围和量化电平数确定后，量化间隔也被确定。
例如，输入信号的最小值和最大值分用a和b 表示，量化电平数为M，那么，均匀量化的量化间隔为：图3-3 均匀量化过程示意图量化器输出为：当式中为第个量化区间的终点，可写成为第个量化区间的量化电平，可表示为上述均匀量化的主要缺点是，无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定定不变。
因此，当信号较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。
通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。
为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。
对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。
它与均匀量化相比，有两个突出的优点。
首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。
因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。
实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。
通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。
广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A压缩律。
美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，本实验模块采用的PCM编码方式也是A压缩律。
所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：A律压扩特性是连续曲线，A值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。
实际中，往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。
这样，它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路实现，本实验模块中所用到的PCM编码芯片TP3067正是采用这种压扩特性来进行编码的。
图3-4示出了这种压扩特性。
图3-4 13折线表3-1列出了13折线时的值与计算值的比较。
表 3-10 10 1按折线0 1分段时的段落 1 2 3 4 5 6 7 8斜率16 16 8 4 2 1表中第二行的值是根据时计算得到的，第三行的值是13折线分段时的值。
可见，13折线各段落的分界点与曲线十分逼近，同时按2的幂次分割有利于数字化。
2、编码所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。
当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。
通信中一般都采用第二类。
编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。
本实验模块中的编码芯片TP3067采用的是逐次比较型。
在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。
下面结合13折线的量化来加以说明。
表3-2 段落码表3-3 段内码在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。
若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。
具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。
其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。
这样处理的结果，8个段落被划分成27＝128个量化级。
段落码和8个段落之间的关系如表3-2所示；段内码与16个量化级之间的关系见表3-3。
可见，上述编码方法是把压缩、量化和编码合为一体的方法。
本实验采用大规模集成电路TP3067对语音信号进行PCM编、解码。
TP3067在一个芯片内部集成了编码电路和译码电路，是一个单路编译码器。
其编码速率为2.048MHz，每一帧数据为8位，帧同步信号为8KHz。
模拟信号在编码电路中，经过抽样、量化、编码，最后得到PCM编码信号。
在单路编译码器中，经变换后的PCM码是在一个时隙中被发送出去的，在其他的时隙中编译码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个PCM帧（32个时隙）里，只在一个特定的时隙中发送编码信号。
同样，译码电路也只是在一个特定的时隙（此时隙应与发送时隙相同，否则接收不到PCM编码信号）里才从外部接收PCM编码信号，然后进行译码，经过带通滤波器、放大器后输出。
具体电路图如图3-5所示。
图3-5 PCM编译码电路原理图五、实验步骤1、将信号源模块、模拟信号数字化模块、频谱分析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，再分别按下三个模块中的相应开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，三个模块均开始工作。
（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）。
3、将信号源模块的拨码开关SW04、SW05设置为0000000 0000001。
4、将信号源模块产生的正弦波信号（频率为2.5KHz，峰-峰值为3V）从点“S-IN”输入模拟信号数字化模块，将信号源模块的信号输出点“64K”、“8K”“BS”分别与模拟信号数字化模块的信号输入点“CLKB-IN”、“FRAMB-IN”、“2048K-IN”连接，观察信号输出点“PCMB-OUT”的波形。
将该点的信号送入频谱分析模块，观察该点信号输出点的频谱，记录下来。
输出波形输出波形的频谱5、连接“CLKB-IN”和“CLK2-IN”，“FRAMB-IN”和“FRAM2-IN”，连接信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM2-IN”，观察信号输出点“OUT”输出的波形。
将该点的信号送入频谱分析模块，观察该点信号输出点的频谱，记录下来。
输出波形输出波形的频谱6、改变输入正弦信号的幅度，分别使其峰-峰值等于和大于5V，将示波器探头分别接在信号输出点“OUT”和“PCMB-OUT”上，观察满载和过载时的脉冲幅度调制和解调的波形，并记录下来。
输出点“OUT”的波形输出点“PCMB-OUT”波形7、改变输入正弦信号的频率，使其频率分别大于3400Hz或小于300Hz，观察点“OUT”、“PCMB-OUT”的输出波形，记录下来。
点“OUT”的输出波形“PCMB-OUT”的输出波形六、实验思考题1、P3067PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么要给TP3067提供2.048MHz的时钟？答：2.048MHz。
在异步工作状态中，发送和接收时钟必须独立设置，MLCK 和MCLR必须为2.048MHz。
2、认真分析TP3067主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。
答：TP3067主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位始终保持反向。
3、为什么实验时观察到的PCM编码信号总是随时变化的？答：不光是PCM编码信号是在不断地变化，任何控制信号只要发出控制指令都发发出信号变化的。
只不过变化方式不同罢了4、当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调的波形。
答：当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调的波形的幅度急剧减小。
