第一篇：通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

中南大學(xué)

《通信原理》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

姓 名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào)

課程名稱 指導(dǎo)教師

通信原理 董健

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

目錄

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號(hào)波形特點(diǎn)。

2、掌握AMI、HDB3碼的編碼規(guī)則。

3、掌握從HDB3碼信號(hào)中提取位同步信號(hào)的方法。

4、掌握集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

5、了解HDB3（AMI）編譯碼集成電路CD22103。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI）、三階高密度雙極性碼（HDB3）、整流后的AMI碼及整流后的HDB3碼。

2、用示波器觀察從HDB3碼中和從AMI碼中提取位同步信號(hào)的電路中有關(guān)波形。、用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1、熟悉數(shù)字信源單元和HDB3編譯碼單元的工作原理。接好電源線，打開電源開關(guān)。

2、用示波器觀察數(shù)字信源單元上的各種信號(hào)波形。

用信源單元的FS作為示波器的外同步信號(hào)，示波器探頭的地端接在實(shí)驗(yàn)板任何位置的GND點(diǎn)均可，進(jìn)行下列觀察：

（1）示波器的兩個(gè)通道探頭分別接信源單元的NRZ-OUT和BS-OUT，對(duì)照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（1碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管熄）；

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（2）用開關(guān)K1產(chǎn)生代碼×1110010（×為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實(shí)驗(yàn)給定的集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點(diǎn)。

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3、用示波器觀察HDB3編譯單元的各種波形。仍用信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)。

（1）示波器的兩個(gè)探頭CH1和CH2分別接信源單元的NRZ-OUT和HDB3單元的AMI-HDB3，將信源單元的K1、K2、K3每一位都置1，觀察全1碼對(duì)應(yīng)的AMI碼（開關(guān)K4置于左方AMI端）波形和HDB3碼（開關(guān)K4置于右方HDB3端）波形。再將K1、K2、K3置為全0，觀察全0碼對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。觀察時(shí)應(yīng)注意AMI、HDB3碼的碼元都是占空比為0.5的雙極性歸零矩形脈沖。編碼輸出AMI-HDB3比信源輸入NRZ-OUT延遲了4個(gè)碼元。

全1碼對(duì)應(yīng)的AMI碼

全1碼對(duì)應(yīng)的HDB3碼

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全0碼對(duì)應(yīng)的AMI碼

（2）將K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000態(tài)，觀察并記錄對(duì)應(yīng)的AMI碼

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和HDB3碼。

AMI碼

HDB3碼

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（3）將K1、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的DET、BPF、BS-R和NRZ，觀察這些信號(hào)波形。

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的DET

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的DET HDB3

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CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的BPF

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的BPF

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的BS-R

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CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的BS-R

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CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的NRZ

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的NRZ

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四、根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答

1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和紀(jì)錄回答：

（1）不歸零碼和歸零碼的特點(diǎn)是什么？

不歸零碼特點(diǎn)：脈沖寬度τ 等于碼元寬度Ts 歸零碼特點(diǎn)：τ ＜Ts（2）與信源代碼中的“1”碼相對(duì)應(yīng)的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什么？ 與信源代碼中的“1”碼對(duì)應(yīng)的AMI 碼及HDB3 碼不一定相同。因信源代碼中的 “1”碼對(duì)應(yīng)的AMI 碼“1”、“-1”相間出現(xiàn)，而HDB3 碼中的“1”，“-1”不但與信源代碼中的“1”碼有關(guān)，而且還與信源代碼中的“0”碼有關(guān)。

舉例： 信源代碼：

***001 AMI: 10000-110000-1000001 HDB3：10001-11-100-100010-1 2.總結(jié)從HDB3碼中提取位同步信號(hào)的原理。HDB3位同步信號(hào)

整流窄帶帶通濾波器整形移相

HDB3中不含有離散譜fS(fS在數(shù)值上等于碼速率)成分。整流后變?yōu)橐粋€(gè)占空比等于0.5的單極性歸零碼，其連0個(gè)數(shù)不超過3，頻譜中含有較強(qiáng)的離散譜fS成分，故可 通過窄帶帶通濾波器得到一個(gè)相位抖動(dòng)較小的正弦信號(hào)，再經(jīng)過整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信號(hào)。

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實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握絕對(duì)碼、相對(duì)碼概念及它們之間的變換關(guān)系。

2、掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的方法。

3、掌握相對(duì)碼波形與2PSK信號(hào)波形之間的關(guān)系、絕對(duì)碼波形與2DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。

4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的頻譜與數(shù)字基帶信號(hào)頻譜之間的關(guān)系。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、用示波器觀察絕對(duì)碼波形、相對(duì)碼波形。

2、用示波器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號(hào)波形。

3、用頻譜儀觀察數(shù)字基帶信號(hào)頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的頻譜。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元。

1、熟悉數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。接通電源，打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)。將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7置于左方N（NRZ）端。

2、用數(shù)字信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)，示波器CH1接信源單元的(NRZ-OUT)AK（即調(diào)制器的輸入），CH2接數(shù)字調(diào)制單元的BK，信源單元的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼變換規(guī)律以及從相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律 AK波形

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BK波形

3、示波器CH1接2DPSK，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號(hào)相位變化與絕對(duì)碼的關(guān)系以及2DPSK信號(hào)相位變化與相對(duì)碼的關(guān)系（此關(guān)系即是2PSK信號(hào)相位變化與信源代碼的關(guān)系）。注意：2DPSK信號(hào)的幅度比較小，要調(diào)節(jié)示波器的幅度旋鈕，而且信號(hào)本身幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。

CH1接2DPSK，CH2接AK

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CH1接2DPSK，CH2接BK

4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個(gè)信號(hào)與AK的關(guān)系（注意“1”碼與“0”碼對(duì)應(yīng)的2FSK信號(hào)幅度可能不相等，這對(duì)傳輸信息是沒有影響的）示波器CH1接AK、CH2接2FSK

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示波器CH1接AK、CH2接2ASK

四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1、設(shè)絕對(duì)碼為全

1、全0或1001 1010，求相對(duì)碼。

2、設(shè)相對(duì)碼為全

1、全0或1001 1010，求絕對(duì)碼。

3、設(shè)信息代碼為1001 1010，假定載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2DPSK及2PSK信號(hào)波形。

4、總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼的變換規(guī)律、相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律并設(shè)計(jì)一個(gè)由相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換電路。

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實(shí)驗(yàn)三 模擬鎖相環(huán)與載波同步

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握模擬鎖相環(huán)的工作原理，以及環(huán)路的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)、同步帶、捕捉帶等基本概念。

2.掌握用平方環(huán)法從2DPSK信號(hào)中提取相干載波的原理及模擬鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)方法。

3.了解相干載波相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.觀察模擬鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)及捕捉過程。2.觀察環(huán)路的捕捉帶和同步帶。

3.用平方環(huán)法從2DPSK信號(hào)中提取載波同步信號(hào)，觀察相位模糊現(xiàn)象。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元、數(shù)字調(diào)制單元和載波同步單元。

1.熟悉載波同步單元的工作原理。接好電源線，打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)。

2.檢查要用到的數(shù)字信源單元和數(shù)字調(diào)制單元是否工作正常（用示波器觀察信源NRZ-OUT(AK)和調(diào)制2DPSK信號(hào)有無(wú)，兩者邏輯關(guān)系正確與否）。

3.用示波器觀察載波同步模塊鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)，測(cè)量環(huán)路的同步帶、捕捉帶。

（1）觀察鎖定狀態(tài)與失鎖狀態(tài)

打開電源后用示波器觀察ud，若ud為直流，則調(diào)節(jié)載波同步模塊上的可變電容C34，ud隨C34減小而減小，隨C34增大而增大（為什么？請(qǐng)思考），這說明環(huán)路處于鎖定狀態(tài)。用示波器同時(shí)觀察調(diào)制單元的CAR和載波同步單元的CAR-OUT，可以看到兩個(gè)信號(hào)頻率相等。若有頻率計(jì)則可分別測(cè)量CAR和CAR-OUT頻率。在鎖定狀態(tài)下，向某一方向變化C34，可使ud由直流變?yōu)榻涣?，CAR和CAR-OUT頻率不再相等，環(huán)路由鎖定狀態(tài)變?yōu)槭фi。

接通電源后ud也可能是差拍信號(hào)，表示環(huán)路已處于失鎖狀態(tài)。失鎖時(shí)ud的最大值和最小值就是鎖定狀態(tài)下ud的變化范圍（對(duì)應(yīng)于環(huán)路的同步范圍）。環(huán)路處于失鎖狀態(tài)時(shí)，CAR和CAR-OUT頻率不相等。調(diào)節(jié)C34使ud的差拍頻率降低，當(dāng)頻率降低到某一程度時(shí)ud會(huì)突然變成直流，環(huán)路由失鎖狀態(tài)變?yōu)殒i定狀態(tài)。

4.觀察環(huán)路的捕捉過程

先使環(huán)路處于失鎖定狀態(tài)，慢慢調(diào)節(jié)C34，使環(huán)路剛剛進(jìn)入鎖定狀態(tài)后，關(guān)閉電源開關(guān)，然后再打開電源，用示波器觀察ud，可以發(fā)現(xiàn)ud由差拍信號(hào)變?yōu)橹绷鞯淖兓矐B(tài)過程。ud的這種變化表示了環(huán)路的捕捉過程。

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5.觀察相干載波相位模糊現(xiàn)象

使環(huán)路鎖定，用示波器同時(shí)觀察調(diào)制單元的CAR和載波同步單元的CAR-OUT信號(hào)，反復(fù)斷開、接通電源可以發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)同相、有時(shí)反相。

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四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1.總結(jié)鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)及失鎖狀態(tài)的特點(diǎn)。

答：模擬鎖相環(huán)鎖定的特點(diǎn)：輸入信號(hào)頻率與反饋信號(hào)的頻率相等，鑒相器輸出電壓為直流。模擬鎖相環(huán)失鎖的特點(diǎn)：鑒相器輸出電壓為不對(duì)稱的差拍電壓。2.設(shè)K0=18 HZ/V，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算環(huán)路同步帶ΔfH及捕捉帶ΔfP。答：代入指導(dǎo)書“3式”計(jì)算得：v1?12v，則

fH?18?6?108Hz；v2?8v，則fp?18?4?72Hz

3.由公式?n?RCKdKo及??6811?n計(jì)算環(huán)路參數(shù)ωn和ζ，式中 Kd=6

2(R25?R68)C114

-6 V/rad，Ko=2π×18 rad/s.v，R25=2×10?，R68=5×10?，C11=2.2×10F。（fn=ωn/2π應(yīng)遠(yuǎn)小于碼速率，ζ應(yīng)大于0.5)。

答：?n??n2??18?6.5fn??17.6Hz遠(yuǎn)小于碼速率 ；?111rad43?62?(2?10?5?10)?2.2?105?103?2.2?10?6170.5（波特）；???111?0.6

24.總結(jié)用平方環(huán)提取相干載波的原理及相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

答：平方運(yùn)算輸出信號(hào)中有2fc離散譜，模擬環(huán)輸出信號(hào)頻率等于2fc，二分頻，濾波后得到干擾波；?2電路有兩個(gè)初始狀態(tài)，導(dǎo)致提取的相干載波有兩種相反的相位狀態(tài) 5.設(shè)VCO固有振蕩頻率f0 不變，環(huán)路輸入信號(hào)頻率可以改變，試擬訂測(cè)量環(huán)路同步帶及捕捉帶的步驟。

答：環(huán)路處于鎖定狀態(tài)后，慢慢增大C34，使ud增大到鎖定狀態(tài)下的最大值ud1（此值不大于+12V）；

① ud增大到鎖定狀態(tài)下的最大值ud1值為： 4.8 V

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②

繼續(xù)增大C34，ud變?yōu)榻涣鳎ㄉ蠈捪抡闹芷谛盘?hào)）。③ 環(huán)路失鎖。再反向調(diào)節(jié)減小C34，ud的頻率逐漸變低，不對(duì)稱程度越來越大。

④ 直至變?yōu)橹绷?。記環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud2；繼續(xù)減小C34，使ud減小到鎖定狀態(tài)下的最小值ud3；

環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud2為：2.4 V ud減小到鎖定狀態(tài)下的最小值ud3為 ：1.6 V ⑤ 再繼續(xù)減小C34，ud變?yōu)榻涣鳎ㄏ聦捝险闹芷谛盘?hào)），環(huán)路再次失鎖。然后反向增大C34，記環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud4。環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud4的值為：4.4 V

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實(shí)驗(yàn)四 數(shù)字解調(diào)與眼圖

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握2DPSK相干解調(diào)原理。

2.掌握2FSK過零檢測(cè)解調(diào)原理。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.用示波器觀察2DPSK相干解調(diào)器各點(diǎn)波形。

2.用示波器觀察2FSK過零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形。3．用示波器觀察眼圖。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.復(fù)習(xí)前面實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并熟悉2DPSK解調(diào)單元及2FSK解調(diào)單元的工作原理，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7置于左方NRZ端。

2.檢查要用到的數(shù)字信源、數(shù)字調(diào)制及載波同步單元是否工作正常，保證載波同步單元處于同步態(tài)！

3.2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)

（1）將數(shù)字信源單元的BS-OUT用信號(hào)連線連接到2DPSK解調(diào)單元的BS-IN點(diǎn),以信源單元的FS信號(hào)作為示波器外同步信號(hào)，將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK，CH2（建議使用示波器探頭的x10衰減檔）接2DPSK解調(diào)單元的MU。MU與BK同相或反相，其波形應(yīng)接近圖4-3所示的理論波形。

（2）示波器的CH2接2DPSK解調(diào)單元的LPF，可看到LPF與MU同相。當(dāng)一幀內(nèi)BK中“1”碼“0”碼個(gè)數(shù)相同時(shí)，LPF的正、負(fù)極性信號(hào)電平與0電平對(duì)稱，否則不對(duì)稱

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

（3）示波器的CH1接VC，調(diào)節(jié)電位器R39，保證VC處在0電平（當(dāng)BK中“1”與“0”等概時(shí)LPF的中值即為0電平），此即為抽樣判決器的最佳門限。

（4）觀察數(shù)字調(diào)制單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字信源單元中AK信號(hào)與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK、AK-OUT信號(hào)之間的關(guān)系。BK與 2DPSK 的MU

BK與 2DPSK 的LPF

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

BK與 2DPSK 的BK

AK與 2DPSK 的MU

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

AK與 2DPSK 的LPF

AK與 2DPSK 的BK

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

AK與 2DPSK 的AK-OUT

（6）將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7置于右方（M序列）端，此時(shí)數(shù)字調(diào)制器輸入的基帶信號(hào)是偽隨機(jī)序列（本系統(tǒng)中是M序列）信號(hào)。用示波器觀察2DPSK解調(diào)單元LPF點(diǎn)，即可看到無(wú)噪聲狀態(tài)下的眼圖。

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

4.2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)

將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7還原置于左方NRZ端。將數(shù)字信源單元的BS-OUT用信號(hào)連線換接到2FSK解調(diào)單元的BS-IN點(diǎn),示波器探頭CH1接數(shù)字調(diào)制單元中的AK，CH2分別接2FSK解調(diào)單元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，觀察2FSK過零檢測(cè)解調(diào)器的解調(diào)過程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形應(yīng)接近圖4-4所示的理論波形。

AK與 2FSK的 FD

AK與 2FSK的 LPF

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

AK與 2FSK的 AK-OUT

四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1.設(shè)絕對(duì)碼為1001101，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察得到的規(guī)律，畫出如果相干載波頻率等于碼速率的1.5倍，在CAR-OUT與CAR同相、反相時(shí)2DPSK相干解調(diào)MU、LPF、BS、BK、AK波形示意圖，總結(jié)2DPSK克服相位模糊現(xiàn)象的機(jī)理。

當(dāng)相干載波為-cosωt時(shí)，MU、LPF及BK與載波為cosωt時(shí)的狀態(tài)反相，但AK仍不變（第一位與BK的起始電平有關(guān)）。2DPSK系統(tǒng)之所能克服相位模糊現(xiàn)象，是因?yàn)樵诎l(fā)端將絕對(duì)碼變?yōu)榱讼鄬?duì)碼，在收端又將相對(duì)碼變?yōu)榻^對(duì)碼，載波相位模糊可 使解調(diào)出來的相對(duì)碼有兩種相反的狀態(tài)，但它們對(duì)應(yīng)的絕對(duì)碼是相同的。

第二篇：通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1，必做題目

1.1 無(wú)線信道特性分析 1.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1)了解無(wú)線信道各種衰落特性；

2)掌握各種描述無(wú)線信道特性參數(shù)的物理意義；

3)利用MATLAB中的仿真工具模擬無(wú)線信道的衰落特性。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1)基于simulink搭建一個(gè)QPSK發(fā)送鏈路，QPSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)過了瑞利衰落信道，觀察信號(hào)經(jīng)過衰落前后的星座圖，觀察信道特性。仿真參數(shù)：信源比特速率為500kbps，多徑相對(duì)時(shí)延為[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相對(duì)平均功率為[0-3-6-9]dB，最大多普勒頻移為200Hz。例如信道設(shè)置如下圖所示：

移動(dòng)通信系統(tǒng)

1.1.3 實(shí)驗(yàn)作業(yè)

1)根據(jù)信道參數(shù)，計(jì)算信道相干帶寬和相干時(shí)間。

fm=200;t=[0 4e-06 8e-06 1.2e-05];p=[10^0 10^-0.3 10^-0.6 10^-0.9];t2=t.^2;E1=sum(p.*t2)/sum(p);E2=sum(p.*t)/sum(p);rms=sqrt(E1-E2.^2);B=1/(2*pi*rms)T=1/fm

2)設(shè)置較長(zhǎng)的仿真時(shí)間（例如10秒），運(yùn)行鏈路，在運(yùn)行過程中，觀察并分析瑞利信道輸出的信道特征圖（觀察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截圖來分析）Impulse Response(IR)

移動(dòng)通信系統(tǒng)

從沖擊響應(yīng)可以看出，該信道有四條不同時(shí)延的路徑。多徑信道產(chǎn)生隨機(jī)衰落，信道沖擊響應(yīng)幅值隨機(jī)起伏變化?？梢钥闯?，該信道的沖激響應(yīng)是多路沖激響應(yīng)函數(shù)的疊加，產(chǎn)生嚴(yán)重的碼間干擾。Frequency Response(FR)

頻率響應(yīng)特性圖不再是平坦的，體現(xiàn)出了多徑信道的頻率選擇性衰落。

移動(dòng)通信系統(tǒng)

IR Waterfall

頻率展寬后，信號(hào)的沖激響應(yīng)不再平坦，是由于多徑信道中不同信道的疊加影響

Doppler Spectrum

由于多普勒效應(yīng)，接受信號(hào)的功率譜展寬擴(kuò)展到fc-fm至fc+fm范圍。

移動(dòng)通信系統(tǒng)

3)觀察并分析信號(hào)在經(jīng)過瑞利衰落信道前后的星座圖變化（截圖并解釋）。

前

標(biāo)準(zhǔn)的QPSK星座圖，4個(gè)相位 后

移動(dòng)通信系統(tǒng)

信號(hào)經(jīng)過多徑信道后，相位和幅值均發(fā)生了隨機(jī)變化，信號(hào)不再分布在四個(gè)點(diǎn)附近，可以看出信號(hào)質(zhì)量很差。說明多徑信道對(duì)信號(hào)產(chǎn)生了巨大的干擾。PSK/QPSK通信鏈路搭建與誤碼性能分析

1.2BPSK/QPSK通信鏈路搭建與誤碼性能分析 1.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握基于simulink的BPSK、QPSK典型通信系統(tǒng)的鏈路實(shí)現(xiàn)，仿真BPSK/QPSK信號(hào)在AWGN信道、單徑瑞利衰落信道下的誤碼性能。

1.2.2實(shí)驗(yàn)作業(yè)

1)基于simulink搭建BPSK/QPSK通信鏈路，經(jīng)過AWGN信道，接收端相干解調(diào)，仿真并繪出BPSK和QPSK信號(hào)在EbN0為0~10dB時(shí)（間隔：

移動(dòng)通信系統(tǒng)

1dB）誤碼性能曲線。仿真參數(shù)：

a)仿真點(diǎn)數(shù)：106

b)信源比特速率：1Mbps。

Bpsk通信鏈路

QPSK通信鏈路

BPSK AWGN參數(shù)

移動(dòng)通信系統(tǒng)

QPSK AWGN參數(shù)

用bertool畫出BPSK信號(hào)的誤碼率曲線（0~10dB）

移動(dòng)通信系統(tǒng)

由此可見BPSK和QPSK的在同一Eb/No時(shí)誤比特率基本一樣，這與理論分析一致

2)在1的基礎(chǔ)上，信號(hào)先經(jīng)過平坦（單徑）瑞利衰落，再經(jīng)過AWGN信道，假設(shè)接收端通過理想信道估計(jì)獲得了信道衰落值（勾選衰落信道模塊的“Complex path gain port”）。仿真并繪出BPSK和QPSK信號(hào)在EbN0為0~40dB時(shí)（間隔：5dB）誤碼性能曲線。信道仿真參數(shù)：最大多普勒頻移為100Hz。

BPSK通信鏈路

移動(dòng)通信系統(tǒng)

QPSK通信鏈路

瑞利單徑信道參數(shù)

移動(dòng)通信系統(tǒng)

QPSK AWGN參數(shù)

移動(dòng)通信系統(tǒng)

BPSK AWGN參數(shù)

BPSK/QPSK 0-40db誤碼率曲線

BPSK和QPSK在同一Eb/No的誤比特率基本一致，這和理論基本一致

移動(dòng)通信系統(tǒng)

2、分組題目

2.1SIMO系統(tǒng)性能仿真分析 2.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握基于simulink的單發(fā)多收（SIMO）16QAM仿真通信鏈路；

2.仿真SIMO 16QAM信號(hào)在單徑瑞利衰落信道下，不同接收分集數(shù)、不同合并方式下的誤比特率性能。

2.1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.掌握單發(fā)多收的原理，利用分集技術(shù)，搭建單發(fā)多收通信系統(tǒng)框圖。2.利用MATLAB中simulink所包含的通信系統(tǒng)模塊搭建基于各種分集技術(shù)類型的單發(fā)多收通信鏈路。

3.比較分析不同接收分集數(shù)、不同合并方式下的誤比特率性能。

2.1.3實(shí)驗(yàn)原理

移動(dòng)信道的多徑傳播引起的瑞利衰落、時(shí)延擴(kuò)展以及伴隨接收機(jī)移動(dòng)過程產(chǎn)生的多普勒頻移使接收信號(hào)受到嚴(yán)重的衰落；陰影效應(yīng)會(huì)使接收的信號(hào)過弱而造成信號(hào)的中斷；信道存在噪聲和干擾，也會(huì)使接收信號(hào)失真而造成誤碼。因此，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中需要采取一些數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來改善接收信號(hào)的質(zhì)量。其中，多天線分集接收技術(shù)就是一個(gè)非常重要且常見的方法。

分集接收的基本思想就是把接收到的多個(gè)衰落獨(dú)立的信號(hào)加以處理，合理地利用這些信號(hào)的能量來改善接收信號(hào)的質(zhì)量。

分集技術(shù)總體來說分為兩類，針對(duì)陰影衰落的宏觀分集和針對(duì)微觀衰落的微觀分集。本實(shí)驗(yàn)主要注重微觀分集。分集技術(shù)對(duì)信號(hào)的處理包含兩個(gè)過程，首 先是要獲得M個(gè)相互獨(dú)立的多徑信號(hào)分量，然后對(duì)它們進(jìn)行處理以獲得信噪比 的改善，這就是合并技術(shù)。合并方式共分為三種，選擇合并、等增益合并和最大 比值合并。

選擇合并是最簡(jiǎn)單的一種，在所接收的多路信號(hào)中，合并器選擇信噪比最高的一路輸出。最大比值合并會(huì)將所有路信號(hào)的能量和信息都利用上，會(huì)明顯改善

移動(dòng)通信系統(tǒng)

合并器輸出的信噪比?；谶@樣的考慮，最大比值合并把各支路信號(hào)加權(quán)后合并。各路信號(hào)權(quán)值用數(shù)學(xué)方法得出。等增益合并性能上不及最大比值合并，但是卻容易實(shí)現(xiàn)得多，其主要思想是將各路信號(hào)賦予相同權(quán)值相加。2.1.4 實(shí)驗(yàn)仿真 2.1.4.1實(shí)驗(yàn)框圖

系統(tǒng)整體框圖

移動(dòng)通信系統(tǒng)

接收分集

二分集等增益合并

移動(dòng)通信系統(tǒng)

三分集等增益合并

二分集選擇合并

三分集選擇合并

移動(dòng)通信系統(tǒng)

二分集最大比值合并

三分集最大比值合并

2.1.4.2 仿真結(jié)果

從圖中可以看到，通過等增益合并方式能夠顯著的減小誤碼率，并且隨著Eb/N0 的增加而更好的顯示出性能優(yōu)越；相對(duì)比不同的分集數(shù)可看出，分集數(shù)的增加能 有效地減小誤碼率。

移動(dòng)通信系統(tǒng)

由圖可看到，三種合并方式都能顯著地減小誤碼率，在分集數(shù)為二的情況下，效果最好的是最大比值合并，等增益次之，都優(yōu)于選擇合并；

2.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

移動(dòng)信道的多徑傳播引起的瑞利衰落、時(shí)延擴(kuò)展以及伴隨接收機(jī)移動(dòng)過程產(chǎn)生的多普勒頻移使接收信道受到嚴(yán)重的衰落，所以必須采取相應(yīng)的抗衰落的措施來提高系統(tǒng)性能。在本次課程設(shè)計(jì)中，我們小組學(xué)習(xí)研究了對(duì)三種不同分集合并技術(shù)在改善系統(tǒng)性能方面的效果的課題實(shí)驗(yàn)。通過仿真實(shí)驗(yàn)得出的不同分集的誤碼率，分集技術(shù)能有效地減小誤碼率從而提高系統(tǒng)性能；而通過對(duì)誤碼率曲線的分析，可以看出：對(duì)于三種分集合并技術(shù)，等分集前提下，最大比值合并優(yōu)于等增益合并優(yōu)于選擇合并；而對(duì)于同一合并技術(shù)，增加分集數(shù)能優(yōu)化其性能。

2.2直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)性能分析

2.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1）了解直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的原理

2）基于simulink搭建直接序列擴(kuò)頻仿真通信鏈路，仿真分析在不同信道條件下的誤比特率性能。

3）觀察體會(huì)直接序列擴(kuò)頻對(duì)誤碼率的改善程度 2.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1)搭建基于simulink搭建直接序列擴(kuò)頻仿真通信鏈路，觀察頻譜和波形 2）仿真分析在不同信道條件下的誤比特率性能。

移動(dòng)通信系統(tǒng)

2.2.3實(shí)驗(yàn)原理

所謂直接序列擴(kuò)頻，就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)送端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。而在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。

直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾能力是由接收機(jī)對(duì)干擾的抑制產(chǎn)生的，如果干擾信號(hào)的帶寬與信息帶寬相同（即窄帶），此干擾信號(hào)經(jīng)過發(fā)送機(jī)偽噪聲碼調(diào)制后將展寬為與發(fā)送信號(hào)相同的帶寬，而其譜密度卻降低了若干倍。相反，直擴(kuò)信號(hào)經(jīng)偽噪聲碼解擴(kuò)后變成了窄帶信息，從而使增益提高了若干倍。

實(shí)驗(yàn)原理框圖

伯努利信源b(t)x(t)s(t)信道r(t)e(t)Tby(Tb)dt?判決0y(t)c(t)cos(wct)c(t)cos(wct)

直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)

2.2.4實(shí)驗(yàn)仿真

直接序列擴(kuò)頻simulink仿真通信鏈路

a.伯努利序列參數(shù)和PN序列參數(shù): 伯努利信源100bps

移動(dòng)通信系統(tǒng)

PN序列2kbps

移動(dòng)通信系統(tǒng)

b.擴(kuò)頻前后頻譜變化: 擴(kuò)頻前頻譜：

類似sinc函數(shù)的頻譜

擴(kuò)頻后頻譜：

頻譜明顯展寬 功率譜密度降低

移動(dòng)通信系統(tǒng)

擴(kuò)頻調(diào)制后波形：

移動(dòng)通信系統(tǒng)

解擴(kuò)解調(diào)波形：

c.誤比特率

AWGN信道（仿真點(diǎn)數(shù)1e6）

移動(dòng)通信系統(tǒng)

BPSK理論誤碼率（-7到10dB的誤比特率曲線)

通過兩者對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)對(duì)Eb/No的改善近似為13dB，這和理論分析出的值接近。

第三篇：通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

一、設(shè)計(jì)目的和意義1、2、3、熟練地掌握matlab在數(shù)字通信工程方面的應(yīng)用。了解信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟。

理解2FSK調(diào)制解調(diào)的具體實(shí)現(xiàn)方法，加深對(duì)理論的理解，并實(shí)現(xiàn)2FSK的調(diào)制解調(diào)，畫出各個(gè)階段的波形。

4、5、學(xué)習(xí)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的相關(guān)知識(shí)。

通過編程、調(diào)試掌握matlab軟件的一些應(yīng)用，掌握2FSK調(diào)制解調(diào)的方法，激發(fā)學(xué)習(xí)和研究的興趣；

二、設(shè)計(jì)原理

1．2FSK介紹：

數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制的頻率。

2．2FSK調(diào)制原理

2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列?？梢杂枚M(jìn)制“1”來對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對(duì)應(yīng)于另一相載頻w2的已調(diào)波形，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。本次課程設(shè)計(jì)采用的是前面一種方法。如下原理圖：

圖2 調(diào)制原理框圖 3．2FSK解調(diào)原理

2FSK的解調(diào)方式有兩種:相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式，本次課程設(shè)計(jì)采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，相干解調(diào)先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可其原理如下：

圖3 相干解調(diào)原理框圖

三、詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

本試驗(yàn)采用兩種方式實(shí)現(xiàn)FSK的調(diào)制 方式一：

產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)的矩形基帶信號(hào)，再對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行取反，得到反基帶信號(hào)。分別用不同頻率的載頻對(duì)它們進(jìn)行調(diào)制。2FSK信號(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻f1，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于載頻f2（與f1不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且f1與f2之間的改變是瞬間完成的。

其表達(dá)式為：

e2FSK(t)?{Acos(?1t??n)Acos(?2t??n)

典型波形如下圖所示。由圖可見,2FSK信號(hào)可以看作兩個(gè)不同載頻的ASK信號(hào)的疊加。因此2FSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可以寫成：s2FSK(t)?[?ang(t?nTs)]cos(?1t??n)?[?ang(t?nTs)]cos(?2t??n)nn_

zak s1(t)1011001t s2(t)tcos(w1t+θn)tcos(w2t+φn)ts1(t)cos(w1t+θn)t s2(t)cos(w2t+φn)t2FSK信號(hào)t

圖1 原理框圖 方式一源代碼與實(shí)驗(yàn)結(jié)果： clear all close all Fc=10;%載頻

Fs=100;%系統(tǒng)采樣頻率 Fd=1;%碼速率 N=Fs/Fd;df=10;M=2;i=10;%基帶信號(hào)碼元數(shù) j=5000;a=round(rand(1,i));%產(chǎn)生隨機(jī)序列 t=linspace(0,5,j);f1=10;%載波1頻率 f2=5;%載波2頻率 fm=i/5;%基帶信號(hào)頻率 B1=2*f1;%載波1帶寬 B2=2*f2;%載波2帶寬

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%產(chǎn)生基帶信號(hào) st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end st2=t;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%基帶信號(hào)求反 for n=1:j;if st1(n)>=1;st2(n)=0;else st2(n)=1;end end;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號(hào)');axis([0,5,-1,2]);subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號(hào)反碼');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%載波信號(hào) s1=cos(2*pi*f1*t);s2=cos(2*pi*f2*t);subplot(413)plot(s1);title('載波信號(hào)1');subplot(414), plot(s2);title('載波信號(hào)2');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調(diào)制 F1=st1.*s1;%加入載波1 F2=st2.*s2;%加入載波2 figure(2);subplot(311);plot(t,F1);title('s1*st1');subplot(312);plot(t,F2);title('s2*st2');e_fsk=F1+F2;%合成調(diào)制信號(hào) subplot(313);plot(t,e_fsk);%畫出調(diào)制信號(hào) title('2FSK信號(hào)')figure(3)title('加噪后的信號(hào)')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');e_fsk=awgn(e_fsk,60);%對(duì)調(diào)制信號(hào)加入噪聲 plot(t,e_fsk);

方式二：

直接用2FSK的調(diào)制與解調(diào)函數(shù)dmod與ddemod函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，用加噪函數(shù)awgn對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行加噪，再用求誤碼率函數(shù)symerr 和simbasebandex求出誤碼率和信噪比并畫出其圖像。方式二源代碼與實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

Fc=10;

%載頻

Fs=100;

%系統(tǒng)采樣頻率

Fd=1;

%碼速率

N=Fs/Fd;

df=10;

numSymb=25;%進(jìn)行仿真的信息代碼個(gè)數(shù) M=2;

%進(jìn)制數(shù)

SNRpBit=60;%信噪比

SNR=SNRpBit/log2(M);

seed=[12345 54321];

numPlot=25;

%產(chǎn)生25個(gè)二進(jìn)制隨機(jī)碼

x=randsrc(numSymb,1,[0:M-1]);%產(chǎn)生25個(gè)二進(jìn)制隨機(jī)碼

figure(1)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

title('二進(jìn)制隨機(jī)序列')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%產(chǎn)生調(diào)制信號(hào) numModPlot=numPlot*Fs;

t=[0:numModPlot-1]./Fs;

figure(2)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%畫出調(diào)制信號(hào) axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('調(diào)制后的信號(hào)')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

randn('state',seed(2));

y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB');%在已調(diào)信號(hào)中加入高斯白噪聲

figure(3)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%畫出經(jīng)過信道的實(shí)際信號(hào)

axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('加入高斯白噪聲后的已調(diào)信號(hào)')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%相干解調(diào)

z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);

%帶輸出波形的相干M元頻移鍵控解調(diào)

figure(4)stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro')axis([0 numPlot-0.5 1.5]);title('相干解調(diào)后的信號(hào)')xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');figure(5)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

hold on;

stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');

hold off;

axis([0 numPlot-0.5 1.5]);

title('相干解調(diào)后的信號(hào)原序列比較')legend('原輸入二進(jìn)制隨機(jī)序列','相干解調(diào)后的信號(hào)')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%誤碼率統(tǒng)計(jì)

[errorSym ratioSym]=symerr(x,z1);figure(6)

simbasebandex([0:1:5]);

title('相干解調(diào)后誤碼率統(tǒng)計(jì)')

實(shí)驗(yàn)總結(jié)：

第四篇：通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)名稱：

2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

3、實(shí)驗(yàn)步驟：（詳細(xì)記錄你的實(shí)驗(yàn)過程）

例如：（1）安裝MATLAB6.5軟件；

（2）學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單編程，畫圖plot（x,y）函數(shù)等

（3）進(jìn)行抽樣定理驗(yàn)證：首先確定余弦波形，設(shè)置其幅度？、頻率？和相位？等參數(shù)，然后畫出該波形；進(jìn)一步，設(shè)置采樣頻率？。。畫出抽樣后序列；再改變余弦波形的參數(shù)和抽樣頻率的值，改為。。。，當(dāng)抽樣頻率？>=余弦波形頻率2倍時(shí)，怎么樣？否則的話，怎么樣。。

具體程序及圖形見附錄1（或者直接放在這里，寫如下。）

（4）通過DSP軟件驗(yàn)證抽樣定理

該軟件主要有什么功能，首先點(diǎn)“抽樣”，選取各種參數(shù)：a, 矩形波，具體參數(shù)，出現(xiàn)圖形

B，余弦波，具體參數(shù)，出現(xiàn)圖形

然后點(diǎn)擊“示例”中的。。。。。。具體參數(shù)，圖形。。

4、思考題

5、實(shí)驗(yàn)心得

6、附錄1

有附錄1的話有這項(xiàng)，否則無(wú)。

第五篇：通信原理信號(hào)源實(shí)驗(yàn)報(bào)告

信號(hào)源實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(本實(shí)驗(yàn)包括 CPLD 可編程數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)與模擬信號(hào)源實(shí)驗(yàn),共兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉各種時(shí)鐘信號(hào)的特點(diǎn)及波形。

2、熟悉各種數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及波形。

3、熟悉各種模擬信號(hào)的產(chǎn)生方法及其用途。

4、觀察分析各種模擬信號(hào)波形的特點(diǎn)。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、熟悉 CPLD 可編程信號(hào)發(fā)生器各測(cè)量點(diǎn)波形。

2、測(cè)量并分析各測(cè)量點(diǎn)波形及數(shù)據(jù)。

3、學(xué)習(xí)CPLD 可編程器件的編程操作。

4、測(cè)量并分析各測(cè)量點(diǎn)波形及數(shù)據(jù)。

5、熟悉幾種模擬信號(hào)的產(chǎn)生方法,了解信號(hào)的來源、變換過程與使用方法。

三、實(shí)驗(yàn)器材 1、信號(hào)源模塊

一塊 2、連接線

若干 3、20M 雙蹤示波器

一臺(tái) 四、實(shí)驗(yàn)原理((一))D CPLD 可編程數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理

CPLD 可編程模塊用來產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的各種時(shí)鐘信號(hào)與各種數(shù)字信號(hào)。它由 CPLD可編程器件 ALTERA 公司的 EPM240T100C5、下載接口電路與一塊晶振組成。晶振 JZ1 用來產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的 32、768MHz 主時(shí)鐘。

1、CPLD 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器 包含以下五部分: 1)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路 將晶振產(chǎn)生的32、768MH Z 時(shí)鐘送入CPLD內(nèi)計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻,生成實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)鐘信號(hào)。通過撥碼開關(guān) S4 與 S5 來改變時(shí)鐘頻率。有兩組時(shí)鐘輸出,輸出點(diǎn)為“CLK1”與“CLK2”,S4

控制“CLK1”輸出時(shí)鐘的頻率,S5 控制“CLK2”輸出時(shí)鐘的頻率。

2)偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路 通常產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的電路為一反饋移存器。它又可分為線性反饋移存器與非線性反饋移存器兩類。由線性反饋移存器產(chǎn)生出的周期最長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)字序列稱為最大長(zhǎng)度線性反饋移存器序列,通常簡(jiǎn)稱為 m 序列。

以 15 位 m 序列為例,說明 m 序列產(chǎn)生原理。

在圖 1-1 中示出一個(gè) 4 級(jí)反饋移存器。若其初始狀態(tài)為(0 1 2 3, , , a a a a)＝(1,1,1,1),則在移位一次時(shí) 1 a 與 0 a 模 2 相加產(chǎn)生新的輸入41 1 0 a ? ? ?,新的狀態(tài)變?yōu)?1 2 3 4, , , a a a a)＝(0,1,1,1),這樣移位 15 次后又回到初始狀態(tài)(1,1,1,1)。不難瞧出,若初始狀態(tài)為全“0”,即“0,0,0,0”,則移位后得到的仍然為全“0”狀態(tài)。這就意味著在這種反饋寄存器中應(yīng)避免出現(xiàn)全“0”狀態(tài),不然移位寄存器的狀態(tài)將不會(huì)改變。因?yàn)?4 級(jí)移存器共有 24 =16 種可能的不同狀態(tài)。除全“0”狀態(tài)外,剩下 15 種狀態(tài)可用,即由任何 4 級(jí)反饋移存器產(chǎn)生的序列的周期最長(zhǎng)為 15。

a 3 a 2 a 1 a 0+輸出 圖 1-1位 m 序列產(chǎn)生 信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè) 15 位的 m 序列,由“PN”端口輸出,可根據(jù)需要生成不同頻率的偽隨機(jī)碼,碼型為 1111,頻率由 S4 控制,對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 1-2 所示。

3)幀同步信號(hào)產(chǎn)生電路 信號(hào)源產(chǎn)生 8K 幀同步信號(hào),用作脈沖編碼調(diào)制的幀同步輸入,由“FS”輸出。

4)NRZ 碼復(fù)用電路以及碼選信號(hào)產(chǎn)生電路 碼選信號(hào)產(chǎn)生電路:主要用于 8 選 1 電路的碼選信號(hào);NRZ 碼復(fù)用電路:將三路八位串行信號(hào)送入 CPLD,進(jìn)行固定速率時(shí)分復(fù)用,復(fù)用輸出一路 24 位 NRZ 碼,輸出端口為“NRZ”,碼速率由撥碼開關(guān) S5 控制,對(duì)應(yīng)關(guān)系見表 1-2。

5)終端接收解復(fù)用電路 將 NRZ 碼(從“NRZIN”輸入)、位同步時(shí)鐘(從“BS”輸入)與幀同步信號(hào)(從“FSIN”輸入)送入 CPLD,進(jìn)行解復(fù)用,將串行碼轉(zhuǎn)換為并行碼,輸出到終端光條(U6 與 U4)顯示。

2、24 位 NRZ 碼產(chǎn)生電路

本單元產(chǎn)生 NRZ 信號(hào),信號(hào)速率根據(jù)輸入時(shí)鐘不同自行選擇,幀結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。幀長(zhǎng)為 24 位,其中首位無(wú)定義(本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將首位固定為 0),第 2 位到第 8 位就是幀同步碼(7位巴克碼 1110010),另外 16 位為 2 路數(shù)據(jù)信號(hào),每路 8 位。此 NRZ 信號(hào)為集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)。光條(U1、U2 與 U3)對(duì)應(yīng)位亮狀態(tài)表示信號(hào) 1,滅狀態(tài)表示信號(hào) 0。

× 1 1 1 0 0 1 0 × × × × × × × × × × × × × × × ×無(wú)定義位幀同步碼 數(shù)據(jù)1 數(shù)據(jù)2 圖 1-2 幀結(jié)構(gòu) 1)并行碼產(chǎn)生器 由手動(dòng)撥碼開關(guān) S1、S2、S3 控制產(chǎn)生幀同步碼與 16 路數(shù)據(jù)位,每組發(fā)光二極管的前八位對(duì)應(yīng) 8 個(gè)數(shù)據(jù)位。撥碼開關(guān)撥上為 1,撥下為 0。

2)八選一電路 采用 8 路數(shù)據(jù)選擇器 74LS151,其管腳定義如圖 1-3 所示。真值表如表 1-1 所示。

表 1-1 74LS151 真值表 C B A STR Y L L L L D0 L L H L D1 L H L L D2 L H H L D3 H L L L D4 H L H L D5 H H L L D6 H H H L D7 × × × H L 圖 1-3

74LS151 管腳定義 74LS151 為互補(bǔ)輸出的 8 選 1 數(shù)據(jù)選擇器,數(shù)據(jù)選擇端(地址端)為 C、B、A,按二進(jìn)制譯碼,從 8 個(gè)輸入數(shù)據(jù) D0～D7 中選擇一個(gè)需要的數(shù)據(jù)。STR 為選通端,低電平有效。

本信號(hào)源采用三組 8 選 1 電路,U12,U13,U15 的地址信號(hào)輸入端 A、B、C 分別接 CPLD 輸出的 74151_A、74151_B、74151_C 信號(hào),它們的 8 個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端 D0～D7 分別與 S1,S2,S3輸出的 8 個(gè)并行信號(hào)相連。由表 1-1 可以分析出 U12,U13,U15 輸出信號(hào)都就是以 8 位為周期的串行信號(hào)。

((二))模擬信號(hào)源實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)原理

模擬信號(hào)源電路用來產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的各種低頻信號(hào):同步正弦波信號(hào)、非同步信號(hào)與音樂信

號(hào)。

(一)同步信號(hào)源(同步正弦波發(fā)生器)1、功用 同步信號(hào)源用來產(chǎn)生與編碼數(shù)字信號(hào)同步的 2KHz 正弦波信號(hào),可用在 PAM 抽樣定理、增量調(diào)制、PCM 編碼實(shí)驗(yàn),作為模擬輸入信號(hào)。在沒有數(shù)字存貯示波器的條件下,用它作為編碼實(shí)驗(yàn)的輸入信號(hào),可在普通示波器上觀察到穩(wěn)定的編碼數(shù)字信號(hào)波形。

2、電路原理 圖 2-1 為同步正弦信號(hào)發(fā)生器的電路圖。它由 2KHz 方波信號(hào)產(chǎn)生器(圖中省略了)、同相放大器與低通濾波器三部分組成。

C25333321411U19ATL0841098U19CTL084R1920KC35472W1100K2K1TP32KC7104C19104C14104+12V-12VR76k8R106k8R96k8R1510kTH1TH 圖 2-1

同步正弦波產(chǎn)生電路 2KHz 的方波信號(hào)由 CPLD 可編程器件 U8 內(nèi)的邏輯電路通過編程產(chǎn)生。

“2K 同步正弦波”為其測(cè)量點(diǎn)。U19A 及周邊的電阻組成一個(gè)的同相放大電路,起到隔離與放大作用,。U19C 及周邊的阻容網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)截止頻率為 2K 的二階低通濾波器,濾除方波信號(hào)里的高次諧波與雜波,得到正弦波信號(hào)。調(diào)節(jié) W1 改變同相放大器的放大增益,從而改變輸出正弦波的幅度(0～5V)。

(二)非同步信號(hào)源 非同步信號(hào)源利用混合信號(hào)SoC型8位單片機(jī)C8051F330,采用DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)產(chǎn)生。通過波形選擇器 S6 選擇輸出波形,對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管亮。它可產(chǎn)生頻率為180Hz~18KHz 的正弦波、180Hz~10KHz 的三角波與 250Hz~250KHz 的方波信號(hào)。按鍵 S7、S8分別可對(duì)各波形頻率進(jìn)行增減調(diào)整。

非同步信號(hào)輸出幅度為 0~4V,通過調(diào)節(jié) W4 改變輸出信號(hào)幅度?？衫盟ㄐ缘赜^察通信話路的頻率特性,同時(shí)用作增量調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制實(shí)驗(yàn)的模擬輸入信號(hào)。

3218 4U10ATL082C4104-12V+12VC31041TP4非 同 步 信 號(hào)調(diào) 節(jié) 幅 度TH8TH3218 4U11ATL082R61100W4100KS6 SW-PBS7 SW-PBS8SW-PBR3010KR6015KC38330PC41100P567U10BTL082C40330PR2722KR2827KR2910KR3347KC26104C24104 +12V-12VC37330PP0.31P0.22P0.13P0.04GND5VDD6RST/C2CK7P2.0/C2D8P1.79P0.420P0.519P0.618P0.717P1.016P1.115P1.214P1.313P1.412P1.511P1.610U5C8051F3303.3VR596203.3VC2CKC2DC33104C30104C43100uD9LEDD10LEDD11LEDR77330R78330R80330R76100R74100R73100波 形 選 擇頻 率

+頻 率

-567U11BTL082R8310KR823.3KselR811KX013X114X215X312X41X55X62X74INH6A11B10C9VEE7X3VCC16GND8U14CD4051sel+12V567U20BTL082R8710KR853.3KR211K567U9BTL082+12V-12VC42330PR8415KR716.8KR233.3KC44200PR2510K3218 4U9ATL082sel1 3218 4U20ATL082R8810KR863.3KR22 1Ksel1+12V-12V(三)音樂信號(hào)產(chǎn)生電路 1、功用 音樂信號(hào)產(chǎn)生電路用來產(chǎn)生音樂信號(hào),作模擬輸入信號(hào)檢查話音信道的開通情況及通話質(zhì)量。

2、工作原理 D43.3VR34100E410uF/16V1234U21K13PIN1TP10MUSICVCCTH7THC6104C9104+12V-12V3218 4U7AR4751kR524k7R56100kC10 153R628k2R4010k567U7BC22682C11102C20222 圖 2-3 音樂信號(hào)產(chǎn)生電路 音樂信號(hào)產(chǎn)生電路見圖 2-3。音樂信號(hào)由 U21 音樂片厚膜集成電路產(chǎn)生。該片的 1 腳為電源端,2 腳為控制端,3 腳為輸出端,4 腳為公共地端。V CC 經(jīng) R34、D4 向 U21 的 1 腳提供 3、3V 電源電壓,當(dāng) 2 腳通過 K1 輸入控制電壓+3、3V 時(shí),音樂片即有音樂信號(hào)從第 3 腳輸出,經(jīng)低通濾波器輸出,輸出端口為“音樂輸出”(四)載波產(chǎn)生電路 1、功用 載波產(chǎn)生電路用來產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制所需的正弦波信號(hào),頻率有 64KHz 與 128KHz 兩種。

2、工作原理 64K 載波產(chǎn)生電路如圖 2-4 所示,128K 載波產(chǎn)生電路如圖 2-5 所示 64KHz(128KHz)的方波信號(hào)由 CPLD 可編程器件 U8 內(nèi)的邏輯電路通過編程產(chǎn)生?！?4K同步正弦波”(“64K”同步正弦波)為其測(cè)量點(diǎn)。U17A(U18A)及周邊的電阻組成一個(gè)的同相放大電路,起到隔離與放大作用。U17D(U18D)及周邊的阻容網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)截止頻率為64K(128KHz)的二階低通濾波器,濾除方波信號(hào)里的高次諧波與雜波,得到正弦波信號(hào)。調(diào)節(jié)W2(W3)改變同相放大器的放大增益,從而改變輸出正弦波的幅度(0～5V)。

321411U17ATL084C31104W250KR1451KR2447K121314U17DTL0841TP164KC21 470pfC28200pfR354k7R3110K64kC18104C15104C39 102R547k+12V-12VTH2TH 圖 2-4

64K 載波產(chǎn)生電路 321411U18ATL084C32104W350KR1651KR2639k121314U18DTL0841TP2128KC23 330pfC29100pfR363k3R328k2128kC2104C12104C17 470pfR7239k+12V-12VTH3TH 圖 2-5

128K 載波產(chǎn)生電路 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1、觀測(cè)時(shí)鐘信號(hào)輸出波形。

撥碼開關(guān) 時(shí)鐘

撥碼開關(guān) 時(shí)鐘 0000 32、768M 1000 128K 0001 16、384M 1001 64K 0010 8、192M 1010 32K 0011 4、096M 1011 16K 0100 2、048M 1100 8K 0101 1、024M 1101 4K 0110 512K 1110 2K 0111 256K 1111 1K 根據(jù)上面表格進(jìn)行測(cè)量:

2、用示波器觀測(cè)幀同步信號(hào)輸出波形

3、用示波器觀測(cè)偽隨機(jī)信號(hào)輸出波形

4、觀測(cè) NRZ 碼輸出波形 1)將撥碼開關(guān) S1,S2,S3 設(shè)置為“01110 10101010”,S5 設(shè)為“1010”,用示波器觀測(cè)“NRZ”輸出波形。

2)保持碼型不變,改變碼速率(改變 S5 設(shè)置值),用示波器觀測(cè)“NRZ”輸出波形。

3)保持碼速率不變,改變碼型(改變 S1、S2、S3 設(shè)置值),用示波器觀測(cè)“NRZ”輸出波形。

1、用示波器測(cè)量“2K 同步正弦波”、“64K 同步正弦波”、“128K 同步正弦波”各點(diǎn)輸出的正弦波波形,對(duì)應(yīng)的電位器 W1,W2,W3 可分別改變各正弦波的幅度。

2、用示波器測(cè)量“非同步信號(hào)源”輸出波形。

1)按鍵 S6 選擇為“正弦波”,改變 W4,調(diào)節(jié)信號(hào)幅度(調(diào)節(jié)范圍為 0～4V),用示波器觀察輸出波形。

2)保持信號(hào)幅度為 3V,改變 S7、S8,調(diào)節(jié)信號(hào)頻率(調(diào)節(jié)范圍為 180Hz~18KHz),用示波器觀察輸出波形。

3)將波形分別選擇為三角波、方波,重復(fù)上面兩個(gè)步驟。

3、將控制開關(guān) K1 設(shè)為“ON”,令音樂片加上控制信號(hào),產(chǎn)生音樂信號(hào)輸出,用示波器在“音樂輸出”端口觀察音樂信號(hào)輸出波形。