通信原理实验

1通信原理实验1概述《通信原理实验》是配合电子科学与技术、通信与信息工程两个一级学科的重要支柱课程；《通信原理》开设的实验课程，包括硬件和软件仿真两部分。通过此课程的理论教学和硬件实验训练，使学生能够理论联系实际的方式加深对基本通信模块的了解，通过对试验系统中的不同模块的灵活组合，可完成单元到系统，从基础到尖端的各类通信试验，使学生通过不同复杂程度的实验和设计来了解当前通信技术的发展潮流及实用技术，培养学生的动手能力、创新能力和系统综合能力。通过课程软件仿真基本训练，可使学生掌握计算机通信仿真的基本原理、方法和技巧，熟悉常用仿真软件工具，为无线通信技术、光纤通信、卫星通信等相关领域的课程学习和科研打下坚实的基础。目前通信原理实验课使用的实验系统是北京精仪达盛科技有限责任公司开发生产的第4代通信实验系统。这套实验系统的设计构思出自奥大利亚生产的“通信教学实验系统”简称TIMS系统，正是采用了全模块化设计的开放系统，整个系统由各个独立功能单元组成，并允许自由组合以完成各类硬件实验。2安全事项同学们进入实验室，首先应当注意的就是：安全！第一，用电安全！对于做实验的人要注意人身的安全，防止并杜绝触电事故；对于实验系统要注意设备的安全，要爱惜实验设备，不要因为操作的粗心或不当或错误，烧坏芯片、烧坏模块，致使实验设备无法正常完成实验课程内容。课前预习，熟悉每次实验的操作步骤，尤其要明白什么时候一定得断电，通电之前一定要确认电路连接正确。第二，不能将食物带进实验室，更不能把剩余食物藏到实验室的角落里，以免召来虫子老鼠带来实验室的不安全隐患。3课程安排及要求3.1实验内容包括：硬件实验：a)AM调制解调通信系统实验；b)数字基带信号实验；c)数字调制实验；d)模拟锁相环与载波同步实验；e)数字解调实验；f)全数字锁环与位同学实验；g)帧同步实验；h)数字基带通信系统实验；i)2DPSK、2FSK通信系统实验；j)脉冲振幅调制实验k)脉冲编译码实验。2软件实验：a)SystemView计算机仿真简介；b)建立通信系统的基本步骤；c)AM调制解调通信系统的仿真应用,等等。3.2课程要求a)课前预习！写出预习报告。实验报告内容：实验名称、实验时间、实验地点、实验目的、基本原理、实验步骤、实验小结。b)实验课的原始数据，请记录在草稿纸上。实验结束后交老师审阅、签字。之后，整理填入实验报告的“实验步骤中”。c)每次实验课前交上一次课的实验报告，并出示本次实验的预习报告。请大家收好每一份实验报告，昀后一次实验课之前请将自己的所有实验报告整理成一套交给老师存档。4注意事项a)每一位同学按学号顺序入座，每套设备与每位同学一一对应。每位同学应独立完成实验，并在实验过程中保持安静。b)实验的第一步：打开实验箱，检查实验箱后部的开关是否处于关闭状态，置开关为关闭状态。第二步：在断电状态下进行单元模块与实验箱体的连接和各部分导线的连接。检查！确认电连接正确！然后接上电源线，打开箱体后部的电源开关。第三步：使用示波器进行信号测试时，每个探头上的接地线不必全部接地，只要有一条接地线良好接地即可，不用的接地线直接别到探头上。小心！任何一条探头上的接地线都不要挂碰电路板上的测试点或其它电裸露点。如果一切操作都是正确的，但是实验出现问题，请报告老师。第四步：做好实验原始数据的记录，思考相关问题。c)关于示波器：本型号示波器你们以前也许没有使用过，每个座位的抽屉里都有使用说明书。用示波器测试时若看不到正常的信号波形，请调节“扫描时间选择钮”“29”于合适的位置，再调节“28”、“触发准位调整旋钮”以及“30”、“扫描时间可变控制旋钮”昀终可得到清晰稳定的信号波形。d)关于跳线：连接、拔取电连接线时，请握住线头的硬实部位进行操作。如果提拉跳线的中部容易造成跳线内部电连接损坏，是损坏公共财物。也将影响实验效果。e)实验结束后，请关闭所有实验设备的电源开关。收好所有实验用品如初。f)关于实验登记：每次实验结束后，请在自己实验设备配置的“厦门大学教学实验仪器设备工作记录”上登记，主要记录实验人姓名、学号、年级、专业、日期，以及示波器和实验箱的工作情况，正常或具体故障。格式：通信原理实验实验箱编号姓名--学号--年级--专业--每次实验的时候只填：日期、时间及设备状态3硬件实验部分：实验一AM调制解调通信系统实验1实验目的1.1掌握集成模拟乘法器的基本工作原理1.2掌握集成模拟乘法器构成的振幅调制电路的工作原理及特点1.3学习调幅度aM及调制特性aM～mUΩ的测量方法，了解111aaaMMM、＝和时调幅波的波形特点1.4掌握用集成电路实现同步检波的方法2实验内容2.1认真阅读实验指导书，分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引脚的直流电压2.2了解调幅度aM的意义及测量方法2.3分析全载波调幅信号的特点2.4了解实验电路中各元件作用3基本原理……4实验步骤本实验使用实验箱底板上的低频信号源和EL-TS-M5模块上的AM调制解调单元及2MHz载波信号。4.1★确认实验箱电源开关关闭。将EL-TS-M5模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至EL-TS-M5模块，其它电路连接如表1-1所示。★检查电路连线无误后打开电源开关。表1-1AM调制实验连线源端目的端低频正弦信号源AM调制单元：A-IN2MHz载波信号源AM调制单元：B-IN表1-2AM解调实验连线(保持调制实验连线不变)源端目的端AM调制单元：AM-OUTAM解调单元：AM-IN2MHz载波信号源AM解调单元：B-IN4.2用示波器观测：低频正弦信号频率约为1kHz，幅度为0～1VPP；2MHz载波信号幅度为1VPP左右。4.3用示波器测试调幅波信号：AM-OUT。调节AM调制单元的RP1和RP3至在示波器上出现合适的调幅波。观察并记录111aaaMMM、＝和时的调幅波波形；4.4保持ωc、Ω及Ucm不变，对应不同的mUΩ测试并计算相应的aM。画出mUΩ～aM数据表格，绘制mUΩ～aM调制特性曲线；4.5★关闭实验箱电源开关，连接电路如表1-2所示。★检查电路连线无误后打开电源开关。4.6用示波器测试解调波信号：A-OUT。可调节RP2、RP4及RP5以得到合适的解调输出波形，并与调4制信号相比较,记录信号波形。4.7关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5实验报告要求5.1分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。5.2根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。5.3整理实验步骤所得的数据和波形，绘制出mUΩ～aM调制特性曲线。5.4分析实验中低通滤波器的作用，讨论滤波器特性对实验结果的影响。实验二数字基带信号实验1实验目的1.1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1.2掌握HDB3、AMI码的编码规则1.3掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法1.4掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点1.5了解HDB3、AMI编译码集成电路CD221032实验内容2.1用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码2.2用示波器观察从HDB3码和AMI码中提取位同步信号的电路中的有关波形2.3用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形3基本原理……4实验步骤本实验使用EL-TS-M6模块上的数字信号源单元和HDB3/AMI编译码单元。4.1★确认实验箱电源开关关闭。将EL-TS-M6模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至EL-TS-M6模块，其它电路连接如表2-2所示。★检查电路连线无误后打开电源开关。表2-2HDB3/AMI编译码实验连线源端目的端数字信号源BS-OUTHDB3/AMI编译码单元BS-IN数字信号源NRZ-OUTHDB3/AMI编译码单元NRZ-INHDB3/AMI-OUTHDB3/AMI-IN4.2用示波器观测数字信号源单元的各信号波形。示波器外部触发输入接数字信号源FS-OUT，做如下观测：1)示波器的两个探头CH1和CH2分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照K1、K2和K3的发光二极管发光状态，判断数字信号源单元是否工作正常（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）。2)用K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构和NRZ码的特点。4.3用示波器观测HDB3/AMI编译单元的各波形。1)示波器的两个探头分别接NRZ-OUT和（AMI）HDB3-OUT，将信号源K1、K2和K3的每一位都置1，测试并记录全1码对应的AMI码和HDB3码。测试AMI码时将码型选择开关置于A端，测试HDB3码时将5码型选择开关置于H端，测试时应注意编码输出（AMI）HDB3比输入NRZ-OUT延迟了4个码元。再将K1、K2、K3置为全0，观察并记录全0码对应的AMI码和HDB3码。2)将K1、K2及K3分别置于01110010、00001100和00100000，测试并记录对应的AMI码和HDB3码。3)将K1、K2及K3置于任意状态，CH1接NRZ-IN，CH2分别接（AMI）HDB3-D、BS-OUT和NRZ-OUT，测试并记录这些信号波形。观测时应注意：•译码输出NRZ-OUT信号滞后于编码输入NRZ-IN信号8个码元。•AMI、HDB3码是占空比等于0.5的双极性归零码，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的单极性归零码。（上两个码型的整流波形）•BS-OUT是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的TTL电平信号。•本实验中若24位信号源代码中只有1个“1“码，则无法从AMI码中得到一个符合要求的位同步信号，因此不能完成正确的译码。若24位信号源代码全为“0”码，则更不可能从AMI信号（亦是全0信号）得到正确的位同步信号。信号源代码连0个数越多，越难于从AMI码中提取位同步信号（或者说要求带通滤波的Q值越高，因而越难于实现），译码输出NRZ-OUT越不稳定。而HDB3码则不存在这种问题。4.4关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5实验报告要求5.1根据实验观测和记录回答下列问题：1)不归零码和归零码的特点是什么？2)与信号源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同？为什么？5.2设信号源代码为全1，全0及011100100000110000100000，给出相应的AMI及HDB3码的波形。5.3总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。5.4从功率谱的角度分析信息编码中连零个数对AMI码和HDB3提取位同步信号的影响。实验三数字调制实验1实验目的1.1掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系1.2掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法1.3掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系1.4了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系2实验内容2.1用示波器观测绝对码波形和相对码波形2.2用示波器观测2ASK、2FSK、2PSK及2DPSK信号波形3基本原理……4实验步骤本实验使用EL-TS-M6模块上的数字信号源单元和EL-TS-M4模块上的数字信号调制单元。4.1★确认实验箱电源开关关闭。将EL-TS-M6和EL-TS-M4模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至两个模块，其它电路连接如表3-1所示。★检查电路连线无误后打开电源开关。6表3-1数字信号调制实验连线源端目的端数字信号源CLK数字信号调制单元CLK数字信号源BS-OUT数字信号调制单元BS-IN数字信号源NRZ-OUT数字信号调制单元NRZ-IN4.2数字信号源K1、K2和K3置于任意状态（非全0或全1）。示波器外部触发输入接数字信号源FS-OUT，示波器CH1接AK，CH2接BK。观测