通信原理实验指导书

通信原理实验指导书
实验准备步骤
在进行通信原理实验之前，请同学们按照下面的步骤进行实验准备：
1.通过串口线、程序下载线连接PC机与实验平台；
2.打开稳压电源，调节电压输入值为12V；
3.检查电源线连接是否正确，白黑相间线连接正极，纯黑线连接负极，切
勿接反；
4.连接无误后，打开实验板电源；
5.打开通信原理实验界面，如下图所示配置并打开串口；
6.将实验板上的拨码开关全部拨到ON；
7.下载程序到实验板上：
打开quartusⅡ5.0软件，选择Tools/programmer，设置Hardware Setup为ByteBlasterll[LPT1]，Mode为Passive Serial，单击Add File，选择文件路径E:\实验平台程序与文档\通信原理实验平台程序与文档
\FPGA\toplevel.sof，文件选择完毕后，单击Start 进行程序下载，当
程序下载完毕，且在实验板下载指示灯（LED后四位）未灭时，拔掉实
验板上下载线，如果此过程中指示灯灭了，显示程序下载过程失败，请
重新单击Start进行下载。

完成以上操作步骤后，同学们可以开始进行以下实验内容。

实验一、实验平台基础实验
实验步骤：
通信原理实验界面，选择基础实验，开始以下实验步骤：串口收发及其测温实验
1.点击测温按钮，查看并分析实验结果；
2.发送两位16进制数字，观察LED的变化是否与设定值相同；
3.改变拨码开关并接收数据，查看并分析返回数值。

单片机波形发生器实验
1.填入合适的峰峰值和频率值，选择要生成的波形，单击开始；
（由于实验箱问题，输入的峰峰值和示波器测出来的峰峰值有误差）
2.用示波器观察TP13点的输出波形。

语音录放实验
暂时不做
实验结果：
整理实验数据，画出各测试点的波形。

实验二、直接数字频率合成和数字调制实验
实验步骤：
DDS频率合成实验
1.进入数字调制技术界面，选择直接数字频率合成；
2.在左方文本框中填入合适的频率值并发送；
3.用示波器观察TP35的DDS输出波形，修改输入值，观察DDS所产生
的频率。

FSK调制实验
1.在两个文本框中分别填写合适的频率值并发送；
2.用示波器观察TP35波形，验证是否为原输入信号相对应的FSK信号。

BPSK、DPSK、ASK调制实验操作均同FSK操作
实验结果：
整理实验数据，画出各测试点的波形。

实验思考题：
1.简要分析用DDS方法进行频综的优缺点；
2.简要分析各调制方式的优缺点，比如频谱特性，抗误码性能等。

实验三、FSK解调实验
实验步骤：
1.从界面选择“数字调制技术/FSK”，在两个文本框中分别填入2MHz、
4MHz，单击发送；
2.将开关S21拨到a；
3.调解可变电容C90，用示波器观察TP28，使其中心震荡频率为3.6MHz
左右；（不用非常准确）
4.观察解调输出TP31是否为1KHz方波信号，调节W6和W7，使TP31
趋于正规的1KHz方波信号；
5.用双踪示波器观察TP32（FSK输入信号）、TP30（FSK解调输出，未
经施密特整形）和TP31（FSK解调输出，经过施密特整形）的波形。

实验结果：
整理实验数据，画出各测试点的波形。

实验思考题：
简述利用锁相环进行FSK解调的原理。

实验四、PAM系统实验
实验步骤：
带通滤波器频带测量
暂时不做
自然采样信号的观测
1.选择实验界面语音编码技术\PAM实验，设置频率为8KHz，产生窄脉
冲信号，并将开关S8拨向a，用示波器观测TP10点的采样脉冲信号；
2.将选择开关S23拨向a(语音输入单元采用外部信号输入)；将信号源
产生的频率为1000Hz、Vp_p=2V的正弦信号接入“MK”；
3.将选择开关S15拨向b（对语音输入信号进行300Hz-3400Hz的带通
滤波）；将选择开关S11拨向b（将语音信号送给PAM单元），用示波
器观察TP9波形，调整W11使TP9信号的Vp_p=2V；
4.将抽样时钟模式开关S9拨向a（接通自然采样电路），选择开关S2
拨向b；
用示波器同时观测正弦波输入信号TP9和自然抽样脉冲序列信号TP11，观测时以TP9作同步，调整示波器同步电平使抽样序列与输入测
试信号基本同步。

测量抽样序列信号与正弦波输入信号的对应关系。

自然采样重建信号观测
PAM信号经过语音输出单元300Hz-3400Hz的带通滤波调解，TP17为重建信号输出测试点。

保持测试信号不变，用示波器同时观测重建信号输出和正弦波输入信号，观测时以TP9输入信号作同步。

信号混迭观测
当属入信号频率高于4KHz（1/2抽样频率）时，重建信号将出现混迭效应。

观测时，将选择开关S15拨向a，同时将输入信号频率逐步增加到6KHz，用示波器观测TP17重建信号的波形。

注意观察输入信号与重建信号波形的变化是否对应一致，分析测量结果。

平顶采样信号的观测
选择实验界面语音编码技术\PAM实验，设置频率为8KHz_S，产生窄脉冲信号,将S9拨向b，用示波器观测TP11。

实验结果：
整理实验数据，画出各测试点的波形。

实验思考题：
1.简要分析自然采样、平顶采样的区别；
2.当f
s 〉2f
h
和f
s
〈2f
h
时，低通滤波器输出波形是什么？总结一般规律。

实验五、PCM系统实验
实验步骤：
选择实验界面语音编码技术\PCM实验开始以下实验步骤：
1.开关设置：S15->b、S11->a、S10->a、S18->c;
2.PCM输入信号设置：输入给单片机ADC单元的模拟信号可以是信号发
生器的输出（连接信号发生器到MK，输入信号频率为几百Hz，幅度
不超过2V，观测点为TP1），也可以是DDS模块输出的正弦波；输入
给PCM采编器的另一路信号为八位拨码开关；
3.通过示波器测量TP47中左边第3点，即PCM采编模块输出的串行数
据，找出16位帧同步码对应的波形（EB90h），改变8位拨码开关状
态，观察串行数据对应波形段的变化；
4.PCM解复单元输出观测：改变八位拨码开关的开关状态，观察八位发
光二极管的输出是否随输入的不同而相应的变化；
5.PCM译码器输出模拟信号观测：用示波器观测高速DA单元输出的模
拟信号（TP19）和单片机ADC单元输入的模拟信号（TP1），以及PCM
采编单元输出的帧定时信号（测试点TP47中左边第2点），掌握在
帧定时信号控制下进行采样量化并编码的过程。

实验结果：
整理实验数据，画出各测试点的波形。

实验思考题：
简述PCM基本工作原理。

实验六、差错控制编码实验
实验步骤：
观察并行输入编译码实验
1．在实验界面中选择差错控制编码技术/汉明码实验，单击模式2，将其输出接到八位发光二极管上，其中从左到右八位拨码开关分别为SW7，SW6，
SW5，SW4，SW3，SW2，SW1，SW0，发光二极管分别为L7，L6，L5，L4，L3，L2，L1，L0，发光二极管亮表明对应位输出为1。

2．将SW7闭合，这时L7亮，表明处于汉明码编码模式。

此时SW3～SW0为汉明码编码模块的四位输入，L6～L0为对应的编码输出。

通过拨码开关改变输入，可观察输出是否与上述许用码组相对应。

（7，4）许用码组
3．将SW7断开，这时L7灭，表明处于汉明码译码模式。

此时SW6～SW0为7位汉明码输入，L3～L0为对应的译码输出，L6为错误指示信号，译码有错误时L6亮，无误时L6灭。

L5，L4未用。

通过拨码开关改变输入的7位汉明码，可观察译码输出结果，并观察是否有误码。

记录不同输入时的译码输出，分析存在一位误码以及多位误码时的译码结果。

编译码系统传输实验
1．从界面选择差错控制编码技术/汉明码实验，单击模式1，汉明码编码模块的输入为4位拨码开关输入SW3～SW0，其输出接到八位发光二极管。

2．四位输入由编码器子系统编码转换后成为7位汉明码，然后接入时分复用模块。

该时分复用模块与PCM编译码部分所用模块相同，位时钟频率为2.048MHz，帧同步信号频率为8KHz，两路外部输入的八位信号，另有16位同步信号，每帧数据共有32位信号。

其中，对输入的两路信号采样频率为8KHz。

3．通过时分复用模块，并行数据转为串行数据，通过信道传输，在接收端再通过解复接模块，将串行数据恢复为并行数据。

恢复出的7位汉明码接入到译码器模块，输出4位译码结果，以及错误指示信号。

四位译码结果通过八位发光二极管中的L3～L0显示，L7显示错误指示信号。

实验结果：
整理实验数据，记录不同的四位数据并行输入后进行汉明编码的结果，和不同的7位汉明码并行输入进行译码后的结果，以及不同的四位数据输入到汉明编译码系统传输模块后的输出结果。

实验思考题：
分析汉明码的纠检错能力。