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通信原理实验内容

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实验内容 实验一 话音信号多编码通信系统实验………………………………75 实验二 数字锁相环与位同步实验……………………………………78 实验三 数字基带通信系统实验………………………………………80 实验四 模拟锁相环与载波同步实验…………………………………82 实验五 数字调制通信系统实验………………………………………85 实验六 模拟线性调制信号非线性解调实验…………………………87 实验七 数字通信系统在CPLD/FPGA中的实现………………………88 75

实验一 话音信号多编码通信系统实验 A 实验目的 1、 了解话音信号的传输过程 2、 了解话音信号不同方式的传输方法 3、 加深对话音信号的多种编码原理的理解 4、 了解对话音信号最优编码方式

A 实验内容 1、 通过独自进行话音传输系统连接完成以下通信系统： z AM调制/解调传输系统 z PAM调制/解调传输系统 z CVSD调制/解调传输系统 z PCM调制/解调传输系统 z ADPCM调制/解调传输系统 2、 用AM、PAM、CVSD完成双机全双工话音传输系统 3、 用示波器观察各种编码信号的波形图 OA 附加实验设备 耳塞话筒组 一套

A 基本原理 本实验为一综合性及灵活较强的系统，是对前面有关实验的加强，同时对于每一种传输原理也不作详细说明，只对每种传输方式进行框图描述，若有不明白的地方，请参阅前面有关实验章节或教材。 在本实验中所用到的实验模块主要有： z 话音输入/输出模块 z 正弦信号源模块 z AM调制/解调模块 z PAM调制/解调模块 z CVSD调制/解调模块 z PCM &ADPCM调制/解调模块 对于上述模块的具体介绍在这里就不在详细说明了，请参阅前面有关实验章节或教材。各种传输系统的连接框图如图14-1~图14-5所示。 76

图14-1 话音信号AM传输系统 图14-2 话音信号PAM传输系统 图14-3 话音信号CVSD传输系统

图14-3 话音信号PCM&ADPCM传输系统 A 实验步骤 本实验中的所有连线，请参阅前面有关实验的实验连线。 1、 关闭系统电源，进行一种传输方式的实验连线。 2、 将耳塞话筒组的耳塞接头插入耳塞输出座，将话筒接头插入话 77

筒输入座中。 3、 开启系统电源和相应模块的电源，进行实验，用示波器观察编码波形，并记录；感觉通话质量。 4、 继续进行其他方式的传输实验。 5、 比较几种传输方式的通话质量，选出最佳通话质量的传输方式。 6、 对于PAM、CVSD两种方式，通过改变PULSE_OUT的输出频率，选出最佳通话质量的脉冲频率，并记录。 7、 选用两台实验系统，进行AM、PAM、CVSD的双机全双工话音通信实验，连线方式请自己设计，记录下连接示意图。

ZA 实验报告要求 1、 评价每一种传输方式的通话质量，选出量佳通话质量的传输方式，并说明其原因。 2、 对于PCM及ADPCM传输方式，若要实现两台实验系统进行全双工通话实验，如何进行实验？如果能实验不能成功，请分析通信失败原因，如果要使通信成功，对于接收译码电路要做何改变？如何实现？要增加些什么功能电路？ 78

实验二 数字锁相环与位同步实验 一、实验目的 1. 掌握数字锁相环工作原理以及微分整流型数～字锁相环的快速捕获原号理。 2. 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。 3. 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、实验内容 1. 观察数字环的失锁状态、锁定状态。 2. 观察数字环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差、信息代码的关系。 3. 观察数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。 OA 实验步骤 本实验使用数字信源模块和位同步模块。 1、熟悉数字信源模块和位同步模块。将数字信源的输出信号NRZ-OUT连接到位同步模块S-IN端，打开电源开关和开关PW1、PW4。调整信源模块的K1、K2、K3，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模块的NRZ-OUT和位同步模块的BS-OUT，调节位同步模块上的可变电容C2，观察数字环的锁

定状态和失锁状态。锁定时BS-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。 调节可变电阻环路锁定且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 79

同步保持时间与环路固有频差的关系。 使BS-OUT信号的相位抖动最小，断开位同步单元的输入信号，观察NRZ-OUT与BS-OUT信号的相位关系变化快慢情况，接通位同步单元的输入信号，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路（即增大固有频差）当BS-OUT相位抖动增大时断开位同步单元的输入信号，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。 四、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。 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的η倍，求同步保持时间tC及允许输入的NRZ码的连“1”或

“0”个数最大值。 3、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HDB3码整流后作为数字环位同步器的输入信号，

能否提取出位同步信号？为什么？对这两种码的连“1”个数有无限制？对AMI码的信息代码中连“0”个数有无限制？对HDB3码的信息

代码中连“0”个数有无限制？为什么？ 80

实验三 数字基带通信系统实验 一、实验目的 1.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。 2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。 二、实验内容 1.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。 2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。 3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。 4.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、实验步骤 1.熟悉本次实验使用的数字信源、位同步、帧同步、数字终端这四个模块，按照图7-6将这四个模块连在一起，打开电源开关和开关PW1、PW3、PW4。

FS-OUTBS-OUT帧同步

位同步

数字终端BS-INFS-IN

BS-INS-IN

S-IN

S-INNRZ-OUT数字信源

图7-6 数字基带系统连接图 2.用示波器CH1观察数字信源NRZ波形，判断是否工作正常。 3.用示波器CH2观察位同步模块BS-OUT，调节位同步模块上的可变电容，使位同步信号BS-OUT相对于信源NRZ抖动最小。 4.将数字信源模块的K1置于×1110010，用示波器CH2观察帧同步模块FS-OUT波形及与NRZ相位关系，判断是否工作正常。 5.当位同步单元、帧同步单元已正确地提取出位同步信号和帧同步信号时，通过发光二极管观察两路8bit数据是否已正确地传输到 81

收终端，若不正确，观察终端模块的SD信号和FD信号是否符合要求，可调节数字终端单元上的电位器R2使FD处于SD数据1的第一位（见

图7-4）。 6.用示波器观察分接出来的两路8bit周期信号D1和D2。 7.调节电位器R2，使FD为图7-4中的FD2，观察分接出来的两路信号，总结D1、D2与帧同步信号FD的关系。 8.观察位同步抖动对数据传输的影响。 调节R2，使BD上升沿应处于信源模块NRZ-OUT的码元中间，FD

处于SD数据1的第一位，用示波器观察数字终端单元的D1或D2信号，然后缓慢调节位同步单元上的可变电容C2（增大位同步抖动范

围），观察D1或D2信号波形变化情况和发光二极管的状况（C2在某

一范围变化时，D1或D2无误码，C2变化太大时出现误码）。

四、实验报告要求 1.本实验系统中，为什么位同步信号在一定范围内抖动时并不发生误码？位同步信号的这个抖动范围大概为多少？在图7-5所示的实际通信系统中是否也存在此现象？为什么。 2.帧同步信号在对复用数据进行分接时起何作用，用实验结果加以说明。 3.分析数字终端模块中串/并变换和并/串变换电路的工作原理。

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通信原理模拟调制解调实验报告

通信原理模拟调制解调实验报告

3.1 模拟调制解调实验3.1.1 常规调幅(AM)一．概述在连续波的模拟调制中，最简单的形式是使单频余弦载波的幅度在平均值处随调制信号线性变化，或者输出已调信号的幅度与输入调制信号f(t)呈线性对应关系，这种调制称为标准调幅或一般调幅，记为AM。

本实验采用这种方式。

二．实验原理及其框图1. 调制部分标准调幅的调制器可用一个乘法器来实现。

2. 解调部分：解调有相干和非相干两种。

非相干系统设备简单，但在信噪比较小时，相干系统的性能优于非相干系统。

这里采用相干解调。

三．实验步骤1．根据AM 调制与解调原理，用Systemview 软件建立一个仿真电路，如下图所示：2. 元件参数配置Token 0: 被调信息信号—正弦波发生器（频率=1000 Hz）Token 1,8: 乘法器Token 2: 增益放大器（增益满足不发生过调制的条件）Token 4: 加法器Token 3,10: 载波—正弦波发生器（频率=50 Hz）Token 9: 模拟低通滤波器（截止频率=75 Hz）Token 5,6,7,11: 观察点—分析窗3. 运行时间设置运行时间=0.5 秒采样频率=20,000 赫兹4. 运行系统在Systemview 系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察Token5,6,7,11 四个点的波形。

总的波形图：被调信息信号波形载波波形已调波形解调波形5. 功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。

总的功率谱图：被调信息信号功率谱Sink5:已调波形的功率谱四．实验结果3. 改变增益放大器的增益，观察过调制现象，说明为什么不能发生过调制。

答：增益小于1时，能不失真的恢复原信号。

随着增益的增大会出现过调制现象。

出现过调制会导致失真。

4. 观察AM的功率谱，分析说明实验结果与理论值之间的差别。

答：理论上已调信号的功率谱是通过理想低通滤波器，而实际是不可能达到理想滤波器状态的。

5. 改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。

通信原理第一次HDB3码实验报告

通信原理第一次HDB3码实验报告

通信原理第一次HDB3码实验报告本次实验旨在学习和实践HDB3编码的原理及其应用。

HDB3码是一种高密度双极性3级编码，用于数字通信中的数据传输，其特点是可以减少直流成分，防止信号中断和错误的传输。

本次实验中，我们使用MATLAB软件设计HDB3编码并进行模拟实验，以下为实验报告。

一、实验目的1.了解HDB3编码的工作原理和编码规则；2.掌握HDB3编码技术和MATLAB软件的基本操作；3.理解HDB3编码在数字通信中的应用原理和优势。

二、实验内容3. HDB3编码模拟实验三、实验步骤HDB3码是一种高密度双极性3级编码，它的主要优点在于可以消除直流偏移，减少时钟重锁等问题。

HDB3编码的基本原则是：在数字信号中，若连续4个0或1出现，则在此处插入一个V或B码，这些码用来代替原始的0或1。

V码和B码都是双极性的，它们代表的数字是0。

在V码和B码之间，根据前一段传输信号的正负，可以将两段HDB3码变成相反的极性。

我们编写了一个MATLAB程序，用于模拟HDB3编码的过程。

我们将二进制信号输入，通过程序实现编码和解码。

程序的实现过程如下：(1) 输入二进制信号(2) 对连续的四个0或1替换为B或V码(3) 在HDB3码串中出现连续的0时，判断前一段码的极性，根据正负变换符号。

(4) 解码，将B或V码还原成原来的0或1。

在编码过程中，我们还设计了各种情况的测试数据，包括连续0、连续1、多个数据0后有一个1或多个数据1后有一个0等情况。

通过这些测试数据，我们验证了HDB3编码在数字通信中的稳定性和可靠性。

四、结果分析我们通过实验了解了HDB3编码的原理和应用，编写了MATLAB程序模拟了编码和解码的过程。

通过对各种情况的测试，我们验证了HDB3编码在数字通信中的优越性，包括减少直流成分、防止信号中断和错误的传输等。

五、实验总结。

通信原理实验指导书(8个实验)

通信原理实验指导书(8个实验)

实验一 CPLD 可编程数字信号发生器实训一、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、实验设备与器件1、通信原理实验箱一台；2、模拟示波器一台。

三、实验原理1、CPLD 可编程模块电路的功能及电路组成CPLD可编程模块（芯片位号：U101）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。

它由 CPLD可编程器件 ALTERA公司的 EPM7128(或者是Xilinx 公司的 XC95108)、编程下载接口电路（J104）和一块晶振（OSC1）组成。

晶振用来产生系统内的16.384MHz 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，理论联系实践，提高实际操作能力，实验原理图如图1-1 所示。

2、各种信号的功用及波形CPLD 型号为 EPM7128 由计算机编好程序从 J104 下载写入芯片，OSC1 为晶体，频率为 16.384MHz，经 8 分频得到 2.048MHz 主时钟，面板测量点与EPM7128 各引脚信号对应关系如下：SP101 2048KHz 主时钟方波对应 U101EPM7128 11 脚SP102 1024KHz 方波对应 U101EPM7128 10 脚SP103 512KHz 方波对应 U101EPM7128 9 脚SP104 256KHz 方波对应 U101EPM7128 8 脚SP105 128KHz 方波对应 U101EPM7128 6 脚SP106 64KHz 方波对应 U101EPM7128 5 脚SP107 32KHz 方波对应 U101EPM7128 4 脚SP108 16KHz 方波对应 U101EPM7128 81 脚SP109 8KHz 方波对应 U101EPM7128 80脚SP110 4KHz 方波对应 U101EPM7128 79脚SP111 2KHz 方波对应 U101EPM7128 77脚SP112 1KHz 方波对应 U101EPM7128 76脚SP113 PN32KHz 32KHz伪随机码对应U101EPM7128 75脚SP114 PN2KHz 2KHz伪随机码对应U101EPM7128 74脚SP115 自编码自编码波形，波形由对应 U101EPM7128 73 脚J106 开关位置决定SP116 长 0 长 1 码码形为1、0 连“1”对应 U101EPM7128 70脚、0 连“0”码SP117 X 绝对码输入对应 U101EPM7128 69 脚SP118 Y 相对码输出对应 U101EPM7128 68 脚SP119 F80 8KHz0 时隙取样脉冲对应 U101EPM7128 12 脚此外，取样时钟、编码时钟、同步时钟、时序信号还将被接到需要的单元电路中。

北邮通信原理软件实验报告

北邮通信原理软件实验报告

通信原理软件实验报告学院：信息与通信工程学院班级：一、通信原理Matlab仿真实验实验八一、实验内容假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。

二、实验原理1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为：应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制：AM信号的频谱特性如下图所示：由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。

2、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波c(t)相乘得到，如图所示：m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。

3、单边带条幅SSB信号双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W, 其中W是模拟基带信号带宽。

从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。

单边带条幅SSB AM信号的其表达式：或其频谱图为：三、仿真设计1、流程图：Array2、实验结果&分析讨论实验仿真结果从上至下依次是AM信号、DSB信号、SSB信号。

从仿真结果看，AM调制信号包络清晰，可利用包络检波恢复原信号，接收设备较为简单。