现代通信原理实验指导书

《通信原理》实验指导书天津商学院信息工程学院通信实验室1目录实验一常规双边带调幅与解调实验..............................................................................................................2实验二数字与模拟通信终端实验....................................................................................................................4实验三模拟通信系统实验......................................................................................................................................7实验四ASK、FSK、PSK(DPSK)调制实验...................................................................................................9实验五ASK、FSK、PSK(DPSK)解调实验.................................................................................................13实验六脉冲幅度调制与解调实验..................................................................................................................18实验七脉冲编码调制与解调实验..................................................................................................................20实验八数字基带传输系统实验...........................................................................................................................222实验一常规双边带调幅与解调实验一、实验目的1．掌握常规双边带调幅与解调的原理及实现方法。2．掌握二极管包络检波原理。3．了解常规双边带调幅与解调的优缺点。4．了解抑制载波双边带调幅和解调的优缺点。二、实验内容1．观察常规双边带调幅的波形。2．观察抑制载波双边带调幅波形。3．观察常规双边带解调的波形。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．连接线若干四、实验原理1．常规双边带调幅原理框图：低频信号、载波信号通过乘法器（MC1496）得到调幅信号，实际上，为了保证调幅信号的质量，调幅信号依次通过电压跟随电路（由TL082组成）、低通滤波器（由TL082组成），最后得到AM调制信号。通过调节调制深度调节电位器，得到抑制载波的双边带调幅信号。低频信号输入乘法器（MC1496）电压跟随电路（TL082）低通滤波器（TL082）载波输入调制深度调节AM调制输出2．AM解调原理框图图1-2在解调电路中，采用二极管包络检波对调幅信号进行解调，二极管的作用是实现高频包络检波，所以要求二极管的正向导通压降越小越好，在这里我们采用的是锗型二极管IN60，其正向导通电压图1-13UF≤0.3V，可以很好的满足要求，利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程，就可以还原出与调幅信号包络基本一致的信号，最后通过放大电路（TL082）得到解调幅输出。3．抑制载波双边带调制在线性调制器中的调制信号)(tm若没有直流分量，则在相乘器的输出信号中将没有载波分量。由于此时的频谱中包含有两个边带，且这两个边带包含相同的信息，所以称为抑制载波调制。这两个边带分别称为上边带和下边带。通过调节“调制深度调节”，从调幅输出端可以观察抑制载波双边带调制。4．抑制载波双边带解调抑制载波双边带解调不能采用包络检波来解调。由频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。但是解调时需要在接收端的电路中加入载波，载波的频率和相位应该和发送端的一样，故接收电路较为复杂（所以本实验中没有给出抑制载波双边带解调电路）。解调原理框图如下：调制信号s(t))()(fHtr基带信号m(t)t0cos图1-3五、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，再分别按下三个模块中的开关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．使信号源模块的信号输出点“模拟输出”输出频率为3.125kHz、峰-峰值为0.5V左右的正弦波,旋转“64k幅度调节”电位器使“64k正弦波”处信号的峰-峰值为1V。4．用连接线连接信号源模块的信号输出点“模拟输出”和PAM/AM模块的信号输入点“AM音频输入”，以及信号源模块的信号输出点“64k正弦波”和PAM/AM模块的信号输入点“AM载波输入”，调节PAM/AM模块的电位器“调制深度调节”，同时用示波器观察测试点“调幅输出”处的波形，可以观察到常规双边带调幅波形和抑制载波的双边带调幅波形。5．观察“AM载波输入”、“AM音频输入”、“调幅输出”、“滤波输出”、“解调幅输出”各点处输出的波形。6．改变“AM音频输入”的频率及幅度，重复观察各点波形。7．改变“AM载波输入”的频率及幅度，重复观察各点波形。六、实验报告要求画出音频信号、载波信号、常规双边带调幅波形、抑制载波的双边带调幅波形、滤波输出和解调幅输出信号波形。4实验二数字与模拟通信终端实验一、实验目的1、了解终端在整个通信系统中的作用。2、了解通信系统的质量优劣受哪些因素影响。3、掌握终端模块的使用方法。二、实验内容1、将原始数字基带信号和接收到的数字信号送入终端模块，观察发光二极管的显示，判断是否出现误码。2、将接收到的模拟信号送入终端模块，用耳机收听还原出来的信号，从而对整个通信系统信号传输质量做出结论。三、实验仪器1、信号源模块2、终端模块3、20M双踪示波器一台4、立体声耳机一副5、连接线若干四、实验原理通信系统的质量优劣很大程度取决于接收系统的性能，因为影响信息可靠传输的不利因素，如信道特性的不理想及信道中存在噪声等，都将直接作用到接收端。在通信系统中如果没有任何干扰以及其他可能的畸变，则发送的信息就一定能够被无差错的做出相应的判决，但这种理想情况是不可能发生的，实际上由于噪声和畸变的作用，必然会造成错误地接受。本实验箱中的终端模块的主要功能有两个：一是将原始数字基带信号与接收到的数字信号分别用发光二极管同时显示，根据两组发光二极管的亮灭情况来判断接收到的数字信号中是否出现误码，进而判断整个通信系统通信质量的优劣；另一个是将接收到的模拟信号经耳机转换为语音信号，通过与原始语音的声音质量对比来判断系统通信质量好坏。因此整个终端模块也相应的分成两部分，即终端数字部分和终端模拟部分。1．音频信号产生音频信号有两种：一是由单放机输出的音频信号，该信号在输入前已经过放大，故可以直接输出（由T-OUT1输出），也可以经过LM386再放大后由T-OUT2输出；另一种音频信号是由实验箱所配带话筒立体声耳机的话筒部分输入的语音信号，该信号功率太小，必须经过LM386的放大后由T-OUT2输出。2．终端模拟部分将接收到的模拟信号从R-IN输入，分压后再经E07（10uF）滤除其直流成分，然后送入音频功率放大器U05（LM386）放大后由实验箱所配耳机输出。53．终端数字部分本实验中数字基带信号的接收与发送均为串行通信，每一帧为24位。实验时将接收到的数字信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA2”、“BS2”“FS2”送入U04，它为一可编程逻辑器件，通过其经串/并转换后由发光二极管D25～D48分别显示；然后再将原始数字基带信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA1”、“BS1”、“FS1”送入U04，经串/并转换后由发光二极管D01～D24分别显示。通过比较这两组发光二极管的亮灭情况，就可以直观判断接收到的数字信号是否出现了误码。两组数字信号的串/并转换均在U04内部完成，其工作原理如下：以位同步信号为时钟，数字信号逐位移入三片串联的74164（八位移位寄存器，三级串联后可保存24位数据），三片74164的输出脚分别连至三片74374（八上升沿D触发器）的输入端，当帧同步信号的上升沿到来时，一帧完整的数字信号（24位）恰好全部移入三片74164，此时三片74374开始读数，24位数字信号被读入24个D触发器的D端。因为帧同步信号的高电平维持时间小于一位码元的宽度，所以帧同步信号每来一个上升沿时，74374只能从外部读入一位数据，其它时间处于锁存状态，从而避免了数据的错误读写。读入D端的数据在触发器时钟的控制下从Q端输出驱动发光二极管，从而实现数据传输的串/并转换。同理，实现数据传输的并/串转换也采用类似的电路，在此不再重述。特别值得注意的是，送入终端模块的数字信号必须是以24位为一帧的周期性信号。五、实验步骤及注意事项1．将信号源模块、终端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．音频信号的产生实验将带话筒立体声耳机的话筒插入话筒插座（TRANSMITTER），对着话筒说话，用示波器观测测试点T-OUT1、T-OUT2波形，并比较两测试点波形的区别（T-OUT2是经放大后的波形）。调节“音量调节1”旋钮，观测波形变化。4．模拟信号接收实验（１）连接信号源模块的模拟输出与终端模块的模拟信号输入点“R-IN”，将耳机插入耳机插座，调节信号源产生的模拟信号的频率，听听耳机里面的声音发生了什么变化？（２）连接测试点T-OUT2和R-IN，将话筒和耳机分别插入话筒（TRANSMITTER）插座、耳机（EARPHONE）插座中，对着话筒说话，并调节“音量调节1”旋钮、“音量调节2”旋钮，听听耳机能否无差错地还原语音。5．数字信号接收实验（１）关闭所有电源，将信号源模块中的拨码开关SW01～SW05设置为非全0或非全1状态，用连接线按如下接法连接各点：信号源模块终端模块NRZ―――DATA1、DATA26BS―――BS1、BS2FS―――FS1、FS2打开各模块电源，按一下终端模块的“复位”开关，使U04复位，观察D01～D24和D25～D48这两组发光二极管上下各对应位的亮灭情况是否一致。（２）改变信号源模块拨码开关的设置，再次观察两组发光二极管的亮灭情况。6．值得注意的是，在这里我们做的都是最简单的信号接收实验，在后继的实验中，终端模块将作为衡量通信系统传输质量好坏的工具，希望同学们能够灵活使用。六、实验报告要求简述实验现象。7实验三模拟通信系统实验一、实验目的1．掌握调频立体声的发射与接收的原理和方法。2．掌握调频立体声信号的频谱成分。3．掌握调频立体声发射机和接收机的结构及调试方法。二、实验内容1．调试