2018通信原理实验指导书
《通信原理》随课实验—学习指导书
0.01
五、思考题 1、AM和DSB信号的功率谱的区别是什么？ 2、采用相干解调时，接收端的本地载波与发送载波同频不同相时，对解调性能 有何影响？ 六、提示： 1、 Matlab只能处理离散值，所以调制信号、载波、已调信号和解调信号都是用 离散序列表示的。 2、 载波信号频率fc应是调制信号频率fm五倍以上，否则解调时对低通滤波器的 要求太高。 3、 抽样频率fs应大于整个调制解调过程中出现的最高频率(为2fc+fm)的两倍， 但 为了使最后绘出的曲线较平滑，又不使对低通滤波器的要求过高，建议选择 抽样频率为载波频率的8～10倍。 4、 注意调制解调时的乘法为点乘：.*。 5、 低通滤波器用下面的函数实现：B=fir1(16,wc/pi) 16－滤波器阶数；wc－截止频率(数字域)；wc=1.5*2*pi*fm/fs；
8
fm：模拟截止频率(Hz)；fs：抽样频率(Hz) 该函数的返回值B即为FIR型LPF的系统函数的系数。 6、 用函数filter(B,1,x)实现对输入信号x进行滤波的功能，B是FIR滤波器的系统函 数的系数。 7、 采用FFT求信号频谱时，函数为fft(x, N)；x：时域信号；N：FFT的点数； 然后绘制图形，横坐标为[0:N-1]/N*fs，纵坐标为abs(fft(x,N))。 8、 绘制LBF的频率响应时，先求出其频率响应， 函数为：[h,w]=freqz(B, 1, N)； h：频率响应；w：数字角频率；B：LBF的系统函数的系数；N：频率响应的 点数；然后绘制图形，横坐标为w*fs/(2*pi)，纵坐标为20*log10(abs(h))。 9、 绘图窗口控制命令 figure(n)：新建一个绘图窗口，窗口序号为n，并激活该窗口；若已存在序号 为n的绘图窗口，则激活该窗口。 subplot(m,n,p)：将绘图窗口分割成m×n个子窗口，并在其中的第p个子窗口 中绘图。
2018通信原理实验指导书
2018通信原理实验指导书实验1 CMI码型变换实验⼀、实验⽬的1、了解CMI码的编码规则。
2、观察输⼊全0码或全1码时各编码输出码型，了解是否含有直流分量。
3、观察CMI码经过码型反变换后的译码输出波形及译码输出后的时间延迟。
4、熟练掌握CMI与输⼊信号的关系。
⼆、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各⼀块2、双踪⽰波器⼀台3、连接线若⼲三、实验原理1、实验原理框图CMI/BPH编译码实验原理框图2、实验框图说明CMI编码规则是遇到0编码01，遇到1则交替编码11和00。
由于1bit编码后变成2bit，输出时⽤时钟的1输出⾼bit，⽤时钟的0输出低bit，也就是选择器的功能。
CMI译码⾸先也是需要找到分组的信号，才能正确译码。
CMI码只要出现下降沿了，就表⽰分组的开始，找到分组信号后，对信号分组译码就可以得到译码的数据了。
四、实验步骤概述：本项⽬通过改变输⼊数字信号的码型，分别观测编码输⼊输出波形与译码输出波形，测量CMI编译码延时，验证CMI编译码原理并验证CMI码是否存在直流分量。
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】→【CMI码】→【⽆误码】。
13号模块的开关S3置为0011，即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为：PN为256K。
4、实验操作及波形观测。
（1）观测编码输⼊的数据和编码输出的数据：⽤⽰波器分别观测和记录TH38#和TH68#的波形，验证CMI编码规则。
（2）观测编码输⼊的数据和译码输出的数据：⽤⽰波器分别观测和记录TH38#和TH138#的波形，测量CMI码的时延。
（3）断开电源，更改连线及设置。
开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【⽆误码】。
将模块13的开关S3置为0011即提取512K 同步时钟。
将模块2的开关置为00000000 00000000 00000000 00000011，⽤⽰波器分别观测编码输⼊的数据和编码输出的数据，调节⽰波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。
通信原理实验指导书(完整)
实验一：抽样定理实验一、实验目的1、熟悉TKCS—AS型通信系统原理实验装置；2、熟悉用示波器观察信号波形、测量频率与幅度；3、验证抽样定理；二、实验预习要求1、复习《通信系统原理》中有关抽样定理的内容；2、阅读本实验的内容，熟悉实验的步骤；三、实验原理和电路说明1、概述在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。
因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。
最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。
频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。
而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。
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。
抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。
数字通信系统是以此定理作为理论基础的。
在工作设备中，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整个系统的性能指标。
作为例子，图1-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。
从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。
因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。
图1-1 单路PCM系统示意图为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。
除此，本实验还模拟了两路PAM通信系统，从而帮助实验者初步了解时分多路的通信方式。
2、抽样定理抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H(即m(t)的频谱中没有f H以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2f H的样值序列所决定。
通信原理实验指导书
通信原理实验指导书一、实验目的本实验旨在帮助学生深入理解通信原理的基本概念和原理，通过搭建实验电路和进行实验操作，掌握通信原理的实际应用。
二、实验器材1. 发射器：一台信号发生器2. 接收器：一台示波器3. 连接电缆：适用于信号传输的电缆三、实验步骤1. 准备工作a. 检查实验器材是否齐全，并确保其正常工作。
b. 将信号发生器和示波器连接电源，并确保电源正常。
2. 实验电路的搭建a. 将信号发生器与示波器通过连接电缆连接起来。
b. 确保电缆的连接牢固可靠，避免信号传输过程中出现干扰。
3. 实验操作a. 设置信号发生器的输出频率和幅度，以产生所需的信号波形。
b. 调节示波器的时间和幅度尺度，以正确显示接收到的信号波形。
c. 运行实验电路，观察信号的传输和接收情况。
d. 根据实验结果，记录并分析接收到的信号波形的特点和变化。
四、实验结果记录与分析根据实验操作所得到的结果，记录并分析接收到的信号波形的特点和变化。
可以通过示波器的屏幕截图来展示实验结果，并结合文字对实验结果进行描述和分析。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了通信原理的基本概念和原理，并通过实验操作掌握了通信原理的实际应用。
通过实验结果的记录和分析，我们对信号的传输和接收过程有了更深入的理解。
本次实验对于我们进一步学习和研究通信原理的知识非常重要，也为今后从事相关工作打下了扎实的基础。
六、实验注意事项1. 在进行实验之前，务必做好准备工作，并确保实验器材的正常工作。
2. 在实验操作过程中，要小心操作，避免对实验器材造成损坏。
3. 注意信号发生器和示波器的连接方式和操作方法，并正确设置参数。
4. 在记录实验结果时，要准确描述实验过程和实验结果，并结合图示进行分析。
5. 在实验结束后，要及时关闭器材电源，并进行相关器材的清理和整理。
七、参考文献[此处请根据实际情况填写所参考的文献或资料]以上为通信原理实验指导书的内容，请照此进行实验操作。
通信原理实验指导书
实验一数字信号发生实验一、实验目的1．了解多种时钟信号的产生方法；2．了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程；3．掌握3级、4级、5级伪随机码的编码方法和伪随机码性质。
二、实验仪器与设备1．THEXZ-2B型实验箱、数字信号发生模块；2．20MHz双踪示波器。
三、实验原理时钟信号乃是数字通信各级电路的重要组成部分，在数字通信电路中，若没有时钟信号，则电路基本工作条件将得不到满足而无法工作。
（一）电路组成时钟与伪码发生实验是供给PCM、PSK、FSK、HDB3等实验所需时钟和基带信号，由以下电路组成： 1．内时钟信号源，图18-1。
2．多级分频及脉冲编码调制系统收、发帧同步信号产生电路，图18-1。
3．三级伪随机码发生电路，图18-2；4．四级伪随机码发生电路，图18-3；5．五级伪随机码发生电路，图18-4。
图18-1 时钟及多级分频及脉冲编码调制系统收、发帧同步信号产生电原理图图18-2 三级伪码发生电原理图图18-3 四级伪码发生电原理图18-4 五级伪码发生电原理图（二）电路工作原理1．时钟信号源时钟信号源由钟振Y1提供，若电路加电后，在CLK测试点输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz，经过D触发器进行二分频，输出为2.048MHz方波信号。
2．三级基准信号分频及PCM编码调制收发帧同步信号产生电路该电路的输入时钟信号为 2.048MH Z的方波，由可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成的三级分频电路组成，逐次分频变成1K方波，由第一级分频电路产生的P128KH Z窄脉冲和由第二级分频电路产生的Q8KH窄脉冲进行与非后输出，即为PCM编译码中的收、发分帧同步信号P8K。
3．三级伪随机码发生器电路伪随机序列，也称作m序列，它的显著特点是：（a）随机特性；（b）预先可确定性；（c）可重复实现。
本电路采用带有两个反馈的三级反馈移位寄存器，示意图见图18-5。
若设初始状态为111（Q2Q1Q0=111），则在CP时钟作用下移位一次后，由Q1与Q0模二加产生新的输入Q=Q0○+Q1=1○+1=0，则新状态为Q2Q1Q0=011。
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目录实验一信号发生器系统实验 (2)实验二中央集中控制器系统单元实验 (10)实验三脉冲幅度调制（PAM）及系统实验 (18)实验四脉冲编码调制（PCM）及系统实验 (25)实验五增量调制编码系统实验 (38)实验六增量调制系统译码实验 (46)实验七基本锁相环、锁相式数字频率合成器系统实验 (57)实验八二相PSK（DPSK）调制实验 (78)实验九二相（PSK、DPSK）解调器 (88)实验十 FSK调制解调系统实验 (104)实验十一通信系统综合实验 (110)实验一信号发生器系统实验一、实验目的1．了解多种时钟信号的产生方法。
2．掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法。
3．了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程。
二、预习要求阅读本实验原理部分内容，理解信号发生器系统的原理，熟悉各芯片的功能。
三、实验仪器仪表1．THKTXZ-1型通信系统原理综合实验箱；2．双踪示波器；3．繁用表。
四、实验电路工作原理时钟信号乃是其它各其它各级电路的重要组成部分，在通信电路及其它电路中，若没有时钟信号，则电路基本工作条件得不到满足而无法工作。
因此，我们在做电子与通信原理各项实验时，必须先对所有的时钟信号加以了解、熟悉，以便能顺利地进行后面的各项实验。
（一）电路组成信号发生器电路是供给实验箱各实验系统的各种时钟信号和其它有用信号与测试信号，实验电原理框图见图1-1所示：图1-1信号发生器原理框图图1-2是信号发生器电原理图，由以下电路组成： 1．内时钟信号源；2．多级分频及脉冲编码调制（PCM CODEC ）系统收、发帧同步信号产生电路；3．伪随机序列码产生电路； 4．简易正弦信号发生器电路。
（二）电路工作原理 1．内时钟信号源内时钟信号源电路由晶振J 101（4.096MHz ）、电阻R 101和R 102、电容C 101、非门U 101：A 和U 101：B 、U 106：B 组成，若电路加电工作后，在U 101：A 的输出端输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz ，经过D 触发器进行二分频，输出为2.048MHz 方波信号，输出送到信号转接开关K 101的1脚。
通信原理课程实验指导书
在该模块中，各跳线的功能如下：
1、KE01：跳线开关KE01用于选择UE01的鉴相输出。当KE01设置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出；当KE01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，详情请参见4046器件性能资料。
2、KE02：跳线开关KE02是用于选择输入锁相信号：当KE02置于2_3时（右端），输入信号来自FSK调制端；当KE02置于1_2时（左端）选择外部的测试信号。
图3.2BPSK判决反馈环结构
判决反馈环具有00、1800两个相位平衡点，因而存在相位模糊点。对于接收的BPSK信号，在什么时刻对信号进行抽样、判决，这主要由位定时来决定。位定时的好坏决定误码率的大小。在刚接收到BPSK信号之后，位定时一般不处于正确的抽样位置，必须采用一定的算法对抽样点进行调整，这个过程称为位定时恢复。常用的位定时恢复有：滤波法、数字锁相环等。以2倍码元速率抽样为例：信号取样如图3.3所示。S（n-1）、S（n+1）为调整后的最佳样点，S（n）为码元中间点。首先位定时的提取时刻为其基带信号存在过零点，即如图3.3中的情况所示。位定时误差的大小按下式进行计算：
3.掌握眼图信号的观察方法
4.学习评价眼图信号的基本方法
二、实验仪器
1.ZH7001（II）通信原理基础实验箱一台
2.20MHz双踪示波器一台
3函数信号发生器一台
三、实验原理
在寻找对信号基带传输的设计过程中，Nyquist设计准则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限制，另一方面又不会产生码间串扰。升余弦信号设计是其中的一个例子。升余弦滤波器的传递函数为：
3.锁相环特性观察
（1）准备：与步骤1不同之处是将KE02置于1-2端，这样接收的信号来源于外部测试信号。
通信原理 实验指导书
郑州工商学院《通信原理》实验指导书所属课程名称：通信原理院部：工学院专业：通信工程、电子信息工程制定人：张盼盼目录实验一抽样定理实验 (1)实验二 HDB3码型变换实验 (4)实验三 ASK调制及解调实验 (7)实验四 BPSK调制及解调实验 (10)实验一抽样定理实验一、实验目的1、了解抽样定理在通信系统中的重要性。
2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。
3、理解低通采样定理的原理。
4、理解实际的抽样系统。
二、实验仪器、设备1、主控&信号源、3号模块各1块2、双踪示波器1台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图图1 抽样定理实验框图2、实验框图说明实验框图如图3.6所示，抽样信号由抽样电路产生。
将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。
平顶抽样和自然抽样信号是通过开关S1切换输出的。
抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。
这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。
反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。
要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。
在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。
四、实验内容抽样信号观测及抽样定理验证概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。
五、实验步骤1、关电，按表1所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。
调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。
3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。
抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。
4、实验操作及波形观测。
通信原理实验指导书(26页).(DOC)
实验一HDB3码型变换实验一、实验目的1、了解二进制单极性码变换为HDB3码的编码规则，掌握它的工作原理和实现方法；2、掌握HDB3码的位同步码的提取方法。
二、实验内容1、观察HDB3编译码的各种波形；2、观察全0码和全1码时的HDB3码的编码波形；3、观察从HDB3编码信号中提取位同步信号的过程。
三、实验原理AMI码编码原理：信息代码1变为带有符号的1码即+1或-1，1的符号交替反转；信息代码0仍为0码。
因此，AMI码对应的波形是占空比为0.5的双极性归零码，即脉冲宽度τ与码元宽度（码元周期、码元间隔）Ts的关系是τ=0.5Ts。
AMI码的主要特点是无直流成分，接收端收到的码元极性与发送端完全相反也能正确判断。
译码时只需把AMI码经过全波整流就可以变为单极性码。
HDB3码的编码原理：HDB3码主要解决AMI码在连0过多时同步提取困难的问题。
编码时，将4个连0信息码用取代节000V或B00V代替，当两个相邻V码中间有奇数个信息1码时取代节码000V；有偶数个信息1码（包括0个）时取代节为B00V，其它的信息0码仍为0码。
这样，信息码的1码变为带有符号的1码即+1或-1，HDB3码中1、B的符号符合交替反转原则，而V的符号破坏这种符号交替反转原则，但相邻V码的符号又是交替反转的。
因此，HDB3码是占空比为0.5的双极性归零码。
码如图2-1所示。
设信息码为0000 0110 0001 0000，则NRZ码、AMI码、HDB3信息代码 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0NRZ波形AMI码 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0AMI波形HDB3码 B 0 0 V 0 -1 1 -B 0 0 - V 1 0 0 0 VHDB3波形图1-1 NRZ、AMI、HDB3关系图分析表明，AMI码及HDB3码的功率谱如图1-2所示，它不含有离散谱fs成分（fs=1/T,等于位同步信号的频率）。
《通信原理》实验指导书下
实验一实验系统概述一、实验目的：了解通信原理综合实验系统的组成结构。
掌握通信原理综合实验系统的使用方法。
对照实验系统进一步加深对通信系统基本模型的认识。
二、实验仪器：通信原理综合实验系统一台电话机两部三、实验原理：通信原理综合实验系统中，涉及有数字调制解调技术、纠错编译码技术、语音编译码技术、数字复接技术、基带传输技术、电话接口技术、数字接口技术等。
该硬件平台模块化功能较强，其电路布局如图所示，系统的每个模块既可以独立完成特定的功能，也可以与其他模块联合起来组成一个相对独立的系统。
实验系统通过下面几个端口与外部进行连接：1. JH02（实验箱左端同步口模块内）：同步数据接口方式。
该接口电平特性为RS422，通过该端口接收外部来的发送数据，并送入调制器中；同时将解调器解调之后的数据通过该端口送往外部设备。
在该接口中，还包括调制解调器提供的收发时钟信号。
在使用RS422接口时需要通过菜单设置，选择调制器输入信号为“外部数据信号”。
2. K002（实验箱中上部左端的中频Q9连接器）：中频发送信号连接器。
调制后的中频信号通过该接口对外输出，一般通过中频同轴电缆送入接收端设备。
3. JL02（实验箱中上部右端的中频Q9连接器）：从信道中来的中频信号（如加噪后的中频信号、无线衰落后的低中频信号）由该接口输入，送入解调模块中进行解调。
4. J007（数字测试信号输入）、J005（模拟测试信号输入）、J006（地）（实验箱左端的信号输入接头）：测试信号输入端。
用于向通信原理综合实验系统中送入各种测试信号。
测试信号的输入能否加入相应模块还与该模块的跳线器设置有关，具体见实验步骤。
5. JF01、JG01：标准异步数据端口A（JF01）和B（JG01）。
A到B的异步传输经过信道传输，B到A为直通方式。
6. PHONE1（电话1模块）、PHONE2（电话2模块）：标准电话接口；用于实现话音信号的输入输出。
在通信原理综合实验系统中，各模块的功能实现，需初始化不同的FPGA程序与数字信号处理DSP程序，并对它们进行一定的管理，这些都是通过操作界面进行选择控制的。
通信原理实验指导书资料
实验二数字基带信号实验一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB3的编码规则。
3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。
4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
二、实验仪器1、双踪示波器一台2、通信原理Ⅵ型实验箱一台3、M6模块数字信号源单元和AMI/HDB3编译码单元三、基本原理1、数字信源本模块是整个数字通信实验系统的发终端，其原理方框图如图1-1所示。
图1-1 数字信源方框图其中，并行码产生器为实验箱M6模块数字信号源单元的K1、K2、K3，它们是8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应。
注意：发光二极管是10位的，前两位无效。
本模块有以下测试点及输入输出点：• CLK 晶振信号测试点• BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点 • FS -OUT 信源帧同步信号输出点/测试点 • NRZ-OUTNRZ 信号输出点/测试点本单元产生NRZ 信号，信号码速率约为170.5KB ，帧结构如图1-2所示。
帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。
此NRZ 信号为集中插入帧同步码时分复用信号。
发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。
图1-2 帧结构FS 信号可用作示波器的外同步信号，以便观察2DPSK 等信号。
FS 信号、NRZ-OUT 信号之间的相位关系如图1-3所示，图中NRZ-OUT 的无定义位为0，帧同步码为1110010，数据1为11110000，数据2为00001111。
FS 信号的低电平、高电平分别为4位和8位数字信号时间，其上升沿比NRZ-OUT 码第一位起始时间约超前一个码元。
FSNRZ-OUT图1-3 FS 、NRZ-OUT 波形2. AMI/HDB 3编译码AMI/HDB 3编译码原理框图如图1-4所示。
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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、了解NRZ码、方波、正弦波等各种信号的频谱。
3、理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。
4、熟练常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。
6、观察NRZ码、方波、正弦波、三角波、锯齿波的频谱。
三、实验仪器1、信号源模块2、20M双踪示波器一台3、频率计（可选）一台4、P C机（可选）一台5、连接线若干四、实验原理信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。
1、模拟信号源部分模拟信号源部分可以输出频率和幅度任意改变的正眩波（频率变化范围100Hz〜lOKHz）、三角波（频率变化范围100战〜1KH刃、方波（频率变化范围100战〜1OKH?:）、锯齿波（频率变化范围100血〜lKIk）以及32KHz> 64KIIz的点频正弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。
该部分电路原理框图如图1-1所示。
在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U04,并存放在固定的地址屮。
当单片机U03检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U01中分频器的分频比（分频后的信号频率由数码管SM01〜SM04显示）；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U04中对应地址的区间，输出相应的数字信号。
该数字信号经过D/A转换器U05和开关电容滤波器U06后得到所需模拟信号。
2、数字信号源部分数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ 码（可通过拨码开关SW01、SW02、SW03改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。
通信原理实验指导书2
南开大学信息技术科学学院LTE-TX-02E型通信原理实验指导书目录目录 (I)第一章信号源实验 (1)实验一CPLD可编程数字信号发生器实验 (1)实验二模拟信号源实验 (6)第二章语音编码技术 (12)实验三抽样定理和PAM调制解调实验 (12)实验四脉冲编码调制解调实验 (20)第三章数字调制技术 (34)实验五振幅键控（ASK）调制与解调实验 (34)实验六移频键控FSK调制与解调实验 (40)实验七移相键控（PSK/DPSK）调制与解调实验 (46)第四章数字基带传输技术 (54)实验八码型变换实验 (54)第五章同步技术 (61)实验九载波同步提取实验 (61)实验十位同步提取实验 (67)实验十一帧同步提取实验 (76)第六章时分复用技术 (85)实验十二两路PCM时分复用实验 (85)实验十三两路PCM解复用实验 (91)第七章系统实验 (94)实验十四载波传输系统实验 (94)实验十五数字基带传输系统实验 (96)南开大学信息技术科学学院LTE-TX-02E型通信原理实验指导书第一章信号源实验实验一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、20M双踪示波器一台四、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。
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实验1 CMI码型变换实验一、实验目的1、了解CMI码的编码规则。
2、观察输入全0码或全1码时各编码输出码型,了解就是否含有直流分量。
3、观察CMI码经过码型反变换后的译码输出波形及译码输出后的时间延迟。
4、熟练掌握CMI与输入信号的关系。
二、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图CMI/BPH编译码实验原理框图2、实验框图说明CMI编码规则就是遇到0编码01,遇到1则交替编码11与00。
由于1bit编码后变成2bit,输出时用时钟的1输出高bit,用时钟的0输出低bit,也就就是选择器的功能。
CMI译码首先也就是需要找到分组的信号,才能正确译码。
CMI码只要出现下降沿了,就表示分组的开始,找到分组信号后,对信号分组译码就可以得到译码的数据了。
四、实验步骤概述:本项目通过改变输入数字信号的码型,分别观测编码输入输出波形与译码输出波形,测量CMI编译码延时,验证CMI编译码原理并验证CMI码就是否存在直流分量。
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】→【CMI码】→【无误码】。
13号模块的开关S3置为0011,即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为:PN为256K。
4、实验操作及波形观测。
(1)观测编码输入的数据与编码输出的数据:用示波器分别观测与记录TH38#与TH68#的波形,验证CMI编码规则。
(2)观测编码输入的数据与译码输出的数据:用示波器分别观测与记录TH38#与TH138#的波形,测量CMI码的时延。
(3)断开电源,更改连线及设置。
开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【无误码】。
将模块13的开关S3置为0011即提取512K同步时钟。
将模块2的开关置为00000 00000,用示波器分别观测编码输入的数据与编码输出的数据,调节示波器,将信号耦合状况置为交流,观察记录波形。
保持连线,拨码开关由0到1逐位拨起,直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111,观察比较波形0与1示波器波形的变化情况。
思考:CMI码就是否存在直流分量？(4)验证CMI的误码检测功能:设置主控&信号源模块,在CMI实验中插入误码,用示波器对比观测误码插入与误码检测。
思考:CMI码就是否可以纠错？五、实验报告1、分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2、根据实验测试记录,画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
3、对实验中两种编码的直流分量观测结果如何？联系数字基带传输系统知识分析若含有编码中直流分量将会对通信系统造成什么影响？4、说明延时测量的方法。
实验2 BPH码型变换实验一、实验目的1、BPH码的编码规则。
2、观察输入全0码或全1码时各编码输出码型,了解就是否含有直流分量。
3、观察BPH码经过码型反变换后的译码输出波形及译码输出后的时间延迟。
4、测试BPH码的检错功能。
5、BPH码的译码同步观测。
二、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图CMI/BPH编译码实验原理框图2、实验框图说明BPH编码编码规则不同,就是0编码为01,1编码为10, BPH译码首先也就是需要找到分组的信号,才能正确译码。
BPH译码只要找到连0或连1,就表示分组的开始。
找到分组信号后,对信号分组译码就可以得到译码的数据了。
实验概述:本项目通过改变输入数字信号的码型,分别观测编码输入输出波形与译码输出波形,对比CMI编码,分析两种编码规则的异同,验证BPH编译码原理并验证BPH码就是否存在直流分量。
1、关电,连线与开关S3的设置与实验项目1 CMI码型变换实验相同。
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【BPH码】→【无误码】。
3、此时系统初始状态为:PN为256K。
4、类似实验项目1 CMI码型变换的操作步骤,进行BPH码编码规则观测与BPH码直流分量观测。
五、实验报告1、分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2、根据实验测试记录,画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
3、对实验中两种编码的直流分量观测结果如何？联系数字基带传输系统知识分析若含有编码中直流分量将会对通信系统造成什么影响？4、比较两种编码的优劣。
5、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。
实验3 HDB3码型变换实验一、实验目的1、了解几种常用的数字基带信号的特征与作用。
2、掌握HDB3码的编译规则。
3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。
二、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、HDB3编译码实验原理框图HDB3编译码实验原理框图2、实验框图说明我们知道AMI编码规则就是遇到0输出0,遇到1则交替输出+1与-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就是将信号源经程序处理后,得到HDB3-A1与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,将传号与传号前3个数都清0即可。
传号A的识别方法就是: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就是将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】→【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。
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。
(1)用示波器分别观测编码输入的数据TH3与编码输出的数据TH1(HDB3输出),观察记录波形,有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱,验证HDB3编码规则。
注:观察时注意码元的对应位置。
(2)保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变,另一通道测量中间测试点TP2 (HDB3-A1),观察基带码元的奇数位的变换波形。
(3)保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变,另一通道测量中间测试点TP3 (HDB3-B1),观察基带码元的偶数位的变换波形。
(4)用示波器分别观测模块8的TP2(HDB3-A1)与TP3(HDB3-B1),可从频域角度观察信号所含256KHz频谱分量情况;或用示波器减法功能观察HDB3-A1与HDB3-B1相减后的波形情况,,并与HDB3编码输出波形相比较。
(5)用示波器对比观测编码输入的数据与译码输出的数据,观察记录HDB3译码波形与输入信号波形。
思考:译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？(6)用示波器分别观测TP4(HDB3-A2)与TP8(HDB3-B2),从时域或频域角度了解HDB3码经电平变换后的波形情况。
(7)用示波器分别观测模块8的TH7(HDB3输入)与TH5(单极性码),从频域角度观测双极性码与单极性码的256KHz频谱分量情况。
(8)用示波器分别观测编码输入的时钟与译码输出的时钟,观察比较恢复出的位时钟波形与原始位时钟信号的波形。
思考:此处输入信号采用的单极性码,可较好的恢复出位时钟信号,如果输入信号采用的就是双极性码,就是否能观察到恢复的位时钟信号,为什么？实验项目二HDB3码对连0信号的编码、直流分量以及时钟信号提取观测概述:本项目通过设置与改变输入信号的码型,观测HDB3归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况,进一步了解HDB3码特性。
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】→【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。
将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置为11110000,使DoutMUX输出码型中含有连4个0的码型状态。
(或自行设置其她码值也可。
)3、此时系统初始状态为:编码输入信号为256KHz的32位拨码信号。
4、实验操作及波形观测。
(1)观察含有长连0信号的HDB3编码波形。
用示波器观测模块8的TH3(编码输入-数据)与TH1(HDB3输出),观察信号中出现长连0时的波形变化情况。
注:观察时注意码元的对应位置。
思考:HDB3编码与AMI编码波形有什么差别？(2)观察HDB3编码信号中就是否含有直流分量。
将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为00000 00000,用示波器分别观测编码输入数据与编码输出数据,编码输入时钟与译码输出时钟,调节示波器,将信号耦合状况置为交流,观察记录波形。
保持连线,拨码开关由0到1逐位拨起,直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111,观察拨码过程中编码输入数据与编码输出数据波形的变化情况。
思考:HDB3码就是否存在直流分量？(3)观察HDB3编码信号所含时钟频谱分量。
将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0,用示波器先分别观测编码输入数据与编码输出数据,再分别观测编码输入时钟与译码输出时钟,观察记录波形。
再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1,观察记录波形。
思考:数据与时钟就是否能恢复？注:有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。
在恢复时钟方面HDB3码与AMI码比较有哪一个更好？比较不同输入信号时两种码型的时钟恢复情况并联系其编码信号频谱分析原因。
五、实验报告1、分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2、根据实验测试记录,画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
3、测试HDB3的反演,即给出HDB3码,求出原消息。
实验4测试W681512的幅频特性一、实验目的1、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围与频率特性的定义及测量方法。
2、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
3、熟悉了解W681512。
二、实验器材1、主控&信号源模块、3号、21号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图图2-1 21号模块W681512芯片的PCM编译码实验图2-23号模块的PCM编译码实验图2-3A/μ律编码转换实验2、实验框图说明图2-1中描述的就是信号源经过芯片W681512经行PCM编码与译码处理。