《通信技术》实验指导书

《通信技术》实验指导书目录实验注意事项.........................................................................................1实验一信号源实验.............................................................................2实验二脉冲幅度调制与解调实验..............................................................4实验三码型变换实验.........................................................................6实验四ASK调制与解调实验..................................................................9实验五FSK调制与解调实验...........................................................11实验六PSK（DPSK）调制与解调实验...................................................13实验七同步载波提取实验...............................................................15实验注意事项1、本实验系统接通电源前确保电源插座接地良好。2、各实验模块上的双刀双掷开关、轻触开关、微动开关、拨码开关、手旋电位器均为磨损器件，请不要频繁按动或旋转。3、请勿直接用手触摸芯片、电解电容等元件，以免造成损坏。4、各模块中的3362电位器（蓝色正方形元件）是出厂前调试使用的。出厂后的各实验模块功能已调至最佳状态；勿需另行调节这些电位器，否则将会对实验结果造成严重影响。5、在关闭各模块电源后，方可进行连线。连线最好用万用表检查是否出现断线等。连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻拔，检查无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与孔连接过紧的情况，应用手捏住连线插头的塑料线端，左右摇晃，直至连线与孔松脱，切勿用蛮力强行拔出。6、本实验接地端是公共的。实验一信号源实验一、实验目的1、了解频率连续变化的各种波形的产生方法。2、理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。3、熟练掌握信号源模块的使用方法。二、实验内容1、观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及7段数码管的显示。2、观察点频方波信号的输出。3、观察点频正弦波信号的输出。4、拨动拨码开关，观察码型可变NRZ码的输出。5、观察位同步信号和帧同步信号的输出。三、实验仪器1、信号源模块2、20M双踪示波器一台3、连接线若干四、实验原理1、信号源数字部分数字部分为实验箱提供以2M为基频分频比1～9999的BS、2BS、FS信号及24位的NRZ码，并提供1M、256K、64K、32K、8K的方波信号。信号源数字部分信号是直接由CPLD分频得到的。24MHz晶振3分频可预置分频器2分频2分频分频器NRZNRZ码产生器分频器2BSBSFS24位NRZ码型设置1024K256K64K32K8KBCD码分频设置PN序列产生器PN15PN31PN511图1-1数字信号源部分原理框图（1）首先将24M的有源晶振三分频得到8M的时钟信号。（2）然后通过可预置的分频电路（分频比1～9999），由于经可预置分频器出来的信号是窄脉冲，因此通过D触发器二分频将其变为占空比是50％的信号，因此从CPLD得到的BS信号频率是以2M为基频进行1～9999分频。（3）BS信号经过一个24分频的电路得到一个窄脉冲即是FS信号。（4）NRZ码产生器通过FS信号和BS信号的触发得到同外部码型调节一样的NRZ码。（5）8M的信号还用于产生1M、256K、64K、32K、8K的信号。（6）D0—D7为预留端口。2、信号源模拟部分模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（频率变化范围100Hz～10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz～1KHz）、方波（频率变化范围100Hz～10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz～1KHz），以及提供的32K、64K正弦波的载波信号。图1-2模拟信号源部分原理框图正弦波、方波、锯齿波、三角波一个周期的点数据被以不同的地址存入波形数据存储器中，单片机根据波形选择开关和频率调节器送入的信息，一方面发出控制信号给CPLD调制CPLD中分频器的分频比，并将分频后的频率通过驱动数码管显示出来，另一方面通过控制CPLD使其输出与波形选择及分频比输出的频率相对应的地址信号到波形数据存储器中，然后输出的波形的数字信号依次通过D/A转换器、滤波器、放大器得到所需要的模拟信号。五、实验步骤及注意事项1、将信号源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，再按下开关POWER1、POWER2，发光二极管LED01、LED02发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（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、模拟信号源部分①观察“32K正弦波”和“64K正弦波”输出的正弦波波形，调节对应的电位器的“幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。②按下“复位”按键使U03复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波”、“锯齿波”、“方波”以及发光二极管LED07灭，数码管SM01～SM04显示“2000”。③按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。④将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动“频率调节”的旋转编码器，可改变输出信号的频率，观察“模拟输出”点的波形，并用频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动对应电位器“幅度调节”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达5V以上。（注意:发光二极管LED07熄灭，转动旋转编码器时，频率以1Hz为单位变化；按一下旋转编码器，LED07亮，此时旋转旋转编码器，频率以50Hz为单位变化；再按一下旋转编码器，LED07熄灭，频率再次以1Hz为单位变化）⑤将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。⑥电位器W02用来调节开关电容滤波器U06的控制电压，电位器W01用来调节D/A转换器U05的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。4、数字信号源部分①拨码开关SW04、SW05的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对应十进制数的1位，以BCD码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为2MHz，分频比变化范围是1～9999，所以位同步信号频率范围是200Hz～2MHz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号频率为15.625KHz，则需将基频信号进行128分频，将拨码开关SW04、SW05设置为0000000100101000，就可以得到15.625KHz的方波信号。拨码开关SW01、SW02、SW03的作用是改变NRZ码的码型。1位拨码开关就对应着NRZ码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。②将拨码开关SW04、SW05设置为0000000100101000，SW01、SW02、SW03设置为011100100011001110101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。③改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。④观察1024K、256K、64K、32K、8K各点波形（由于时钟信号为晶振输出的24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）。⑤将拨码开关SW04、SW05设置为0000000100101000，观察伪随机序列PN15、PN31、PN511的波形。⑥改变拨码开关SW04、SW05的设置，重复观察以上各点波形。六、实验结果1、模拟输出测试点：测试点频率读数最大输出幅度/频率数码管显示2000，模拟输出（正弦波）32K正弦波64K正弦波2、数字输出测试点：(SW04、SW05设为0000000100101000，128分频)1）测试点周期读数频率读数8K32K64K256K1024K2）测试点相应的波形参数值BS周期：FS周期：NRZ（SW01、SW02、SW03设为101010101010101010101010）码元宽度：PN15周期：实验二脉冲幅度调制与解调实验一、实验要求1、掌握抽样定理的概念。2、理解脉冲幅度调制的原理和特点。3、了解脉冲幅度调制与解调电路的实现。二、实验内容1、观察音频信号、抽样脉冲及PAM调制信号的波形，并注意它们之间的相互关系。2、改变抽样时钟的占空比，观察PAM调制信号及其解调信号波形的变化情况。三、实验仪器1、信号源模块2、PAM/AM模块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干5、频谱分析仪四、实验原理1、PAM调制电路从PAM音频输入端口输入2KHz左右的正弦波信号，通过隔直电容去掉模拟信号中的直流分量，然后通过电压跟随器电路（U01）提高其带负载的能力，然后信号被送入模拟开关MC14066（U02）。由于实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，这里采用方波脉冲信号代替。具体实现方法是通过改变信号源“24位NRZ码型设置”及“BCD码分频值设置”，使得“NRZ”端输出不同占空比的近似8KHz的方波信号。该方波信号从PAM时钟输入端口输入，当方波为高电平时，模拟开关导通，正弦波通过并从调制端口输出；当方波为低电平时，模拟开关截止，输出零电平。2、PAM解调电路若要还原出原始的音频信号，则将该PAM信号通过截止频率略大于2KHz的低通滤波器，滤除掉其中的高频成分即可。这里使用了两级二阶RC有源低通滤波器来增强滤波的效果。五、实验步骤及注意事项1、将信号源模块、PAM&AM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，再分别按下两个模块中的开关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，两个模块均开始工作。（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、PAM调制实验1）PAM调制连接线源端口目的端口测试端口信号源模块：模拟输出PAM模块：PAM音频输入信号源模块：模拟输出信号源模块：NRZ（128分频）PAM模块：PAM时钟输入PAM模块：调制输出2）调整模拟输出：频率在2KHz左右，峰-峰值在2V左右。3）设置信号源模块拨码开关SW01、SW02、SW03输出为101010101010101010101010，用示波器观测PAM模块调制输出波形。4）改变NRZ输出码的占空比，观察并记录模块调制输出波形。5）在验证抽样定理时，有时会产生波形不同步现象，在示波器中观察不到稳定的信号，此时可以调整输入正弦信号的频率使之同步，有时需反复耐心地调整才能观察到。4、PAM解调实验1）关闭系统电源，保持PAM调制实验部分连线不变，继续增加以下连线：源端口目的端口测试端口PAM模块：调制输出PAM模块：解调输入PAM模块：解调输出信号源模块：模拟输出2）用示波器观察并记录在不同占空比NRZ码输入时的PAM模块解调输出端口的输出波形，并分别记录下相应的频率和波形。六、实验结果测试点波形调制输入调制输出（NRZ码输出占空比1/2）解调输出（NRZ码输出占空比1/2）调制输出（NRZ码输出占空比1/3）解调输出（NRZ码输出占空比1/3）调制输出（NRZ码输出占空比1/4）解调输出（NRZ码输出占空比1/4）