通信原理实验.docx

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1、通信原理实验通信原理实验指导实验一AM调制解调通信系统实验一、实验目的：1.掌握集成模拟乘法器的基本工作原理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3、学习调制系数m及调制特性(mU3m)的测量方法，了解ml时调幅波的波形特点4、掌握用集成电路实现同步检波的方法二、预习要求：1、预习幅度调制器的有关知识2、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3、了解调制系数m的意义及测量方法4、分析全载波调幅信号的特点5、了解实验电路中各元件作用6、复习用集成模拟乘法器构成的同步检波器的工作原理7、了解检波器电压传输系数Kd的意义及测量方

2、法三、实验电路说明：图1-1AM调制电路原理图本实验调制部分电路如图11所示。图中MC1496芯片引脚1和引脚4接两个51和两个100。电阻及51K电位器用来调节输入馈通电压，调偏RPl,有意引入一个直流补偿电压，由于调制电压u与直流?M尝电压相串联，相当于给调制信号u叠加了某一直流电压后与载波电压UC相乘,从而完成普通调幅。如需要产生抑制载波双边带调幅波，则应仔细调节RPl,使MC1496输入端电路平衡。另外，调节RPl也可改变调制系数m01496芯片引脚2和引脚3之间接有负反馈电阻R3,用来扩展u的输入动态范围。载波电压UC由引脚8输入。MC1496芯片输出端（引脚12）接有一个三极管组成

3、的射随器，来增加电路的带载能力。幅度解调实验电路一同步检波器如图1-2所示。本电路中MC1496构成解调器，载波信号加在8-10脚之间，调幅信号加在1-4脚之间,相乘后信号由12脚输出,经ClLC12、R25、R26、R31和U3组成的低通滤波器输出解调出来的调制信号。图1-2AM解调电路原理图四、实验仪器：1、双踪示波器2、万用表五、实验内容及步骤：本实验使用低频信号源模块（实验箱底板）、2M载波和AM调制解调模块（EL-TS-M5）1.实验连线：源端口目的端口2M或波源：2MJDUTAM调制单元：BIN低频信号源：频率愉出AM调制单元：AIN源端口目的端口AM调制单元：AMOUTAM解调单

4、.元：AMIN2M裁波源：2M-OUTAM解调单元：BIN2、调整彳氐频正弦信号源幅度为2V左右。3、调整2M_0UT输出幅度为2V,从低频信号源输出频率为f=3KHZ或IKHZ的弦调制信号到AN,示波器接电路输出端AM_OUT。4、反复调整AM调制单元的平衡调节RPl和幅度调节RP3使之出现合适的调幅波，观察其波形并测量调制系数m05、观察并记录ml时的调幅波形。6、在保证fc、f和ucm一定的情况下测量mUm曲线。7、调幅波加至AM解调单元的AMN端，调节RP2、RP4、RP5,观察并记录解调输出波形，并与调制信号相比较。六、实验报告要求：1.整理各实验步骤所得的数据和波形，绘制出m-m调

5、制特性曲线；2、分析各实验步骤所得的结果。3、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。4、掌握用集成电路实现同步检波的方法。实验二数字解调实验一、实验目的1.掌握2DPSK相干解调原理2.掌握2FSK过零检测解调原理二、实验内容1.用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形2.用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形三、基本原理可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。在相位比较法中，要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。本实验系统中，2DPSK载波频率等码速率的13倍，两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用得最多。2FSK信号的解调方

6、法有：包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。图2-1数字解调方框图（a）2DPSK相干解调（b）2FSK过零检测解调本实验采用相干解调法解调2DPSK信号、采用过零检测法解调2FSK信号。图2-1.图2-2分别为两个解调器的方框图和电原理图。2-2数字解调电路图（八）2DPSK解调器2DPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点:2DPSK-IN2DPSK信号输入点/测试点CAR-IN相干载波输入点BS-IN位同步信号输入点MU相乘器输出信号测试点1.PF低通、运放输出信号测试点CM整形输出信号的输出点/测试点BK-OUT解调输出相对码测试点AK-OUT解调输出绝对码测试点2FSK解调模

7、块上有以下测试点及输入输出点：2FSK-IN2FSK信号输入点/测试点BS-IN位同步信号输入点FD2FSK过零检测输出信号测试点1.PF低通滤波器输出点/测试点CM整形输出测试点AK-OUT解调输出信号的输出点/测试点2DPSK解调器方框图中各单元与电路图中元器件的对应关系如下:相乘器Ul:模拟乘法器MC1496低通滤波器RlO,C25运放U2:运算放大器UA741整形U4A、B:74HC04抽样器U3:A:双D触发器74HC74码反变换器U3:B:双D触发器74HC74;U5:A:异或门74LS862FSK解调器方框图中各单元与电路图中元器件对应关系如下：整形1U2:F:反相器74HC04

8、单稳1、单稳2Ul:单稳态触发器74LS123相加器U3:A:或门74HC32低通滤波器U5:运算放大器LM318;若干电阻、电容整形2U2:E:反相器74HCO4抽样器U4:B:双D触发器74HC74在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。本实验系统中为简化实验设备，发端即数字调制的输出端没有带通滤波器、信道是理想的，故解调器输入端就没加带通滤波器。下面对2DPSK相干解调电路中的一些具体问题加以说明。比较器的输出CM为TTL电平信号,它不能作为相对码直接送给码反变器，因为它并不是一个标准的单极性非归零码，其单个

9、1码对应的正脉冲的宽度可能小于码元宽度、也可能大于码元宽度。另外，当LPF中有噪声时，CM中还会出现噪声脉冲。异或门74LS86输出的绝对码波形的高电平上叠加有小的干扰信号，经U4整形后即可去掉。2DPSK相干解调器模块各点波形示意图如图2-3所示。图中设相干载波为相。CMnImzrsbsin(2DPSK解调单元ZlIIAK-OUTJI图2-32DPSK相干解调波形示意图2FSK解调器工作原理及有关问题说明如下：图2-4为2FSK过零检测解调器各点波形示意图，图中设1码载频等于码速率的两倍，0码载频等于码速率。AK-OUT_I图2-42FSK过零检测解调器各点波形示意图整形1和整形2的功能与比

10、较器类似，在其输入端将输入信号叠加在2.5V上。74HC04的状态转换电平约为2.5V,可把输入信号进行硬限幅处理。整形1将正弦2FSK信号变为TTL电平的2FSK信号。整形2和抽样电路共同构成一个判决电平为2.5V的抽样判决器。单稳1、单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器一起共同对TTL电平的2FSK信号进行微分、整流处理。1.PF不是TTL电平信号且不是标准的非归零码，必须进行抽样判决处理。U2对抽样判决输出信号进行整形。必须说明一点，2DPSK解调的信号码不能为全0或全1,否则抽样判决器不能正常工作。本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、2DPSK解调单元

11、及2FSK解调单元，应用模块EL-TS-M6和EL-TS-M4,它们之间的信号连结方式如图2-5所示。实际通信系统中，解调器的位同步信号来自位同步提取单元。本实验中这个信号直接来自数字信源,在以后的实验中将使用位同步提取。在做2DPSK解调实验时，位同步信号送给2DPSK解调单元，做2FSK解调实验时则送到2FSK解调单元。图2-5数字解调实验连接图1 .按图4-5将五个单元的信号输出、输入点连在一起。2 .检查数字信源模块、数字调制及载波同步模块是否已在工作正常。3 .2DPSK解调实验(1)用数字信源的FS信号作为示波器外同步信号，将示波器的CHl接数字调制单元的BK,CH2接2DPSK解

12、调单元的MUMU与BK同相或反相，其波形应接近图4-3所示的理论波形。(2)示波器的CH2接LPF,可看到LPF与MU反相。当一帧内BK中1码0码个数相同时,LPF的正、负极性信号与O电平对称，否则不对称。（3）断开、接通电源若干次，使数字调制单元CAR信号与载波同步单元CAR-OUT信号同相，观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU、LPFxBK之间的关系，再观察数字调制单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF.BK.AK-OUT信号之间的关系。（4）再断开、接通电源若干次,使CAR信号与CAR-OUT信号反相，重新进行步骤（3）中的观察。在进行上述各步骤时应注意运放是一个反

13、相放大器。4.2FSK解调实验示波器探头CHl接数字调制单元中的AK,CH2分别2FSK解调单元中的FD、LPFxCM及AK-OUT,观察2FSK过零检测解调器的解调过程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形应接近图2-4所示的理论波形。五、实验报告要求1 .设绝对码为1001101,相干载波频率等于码速率的1.5倍，根据实验观察得到的规律，画出CAR-OOT与CAR同相、反相时2DPSK相干解调MU、LPF、BS、BK、AK；娜，总结2DPSK克服相位模糊现象的机理（设运放无倒相作用）。2 .设信息代码为1001101,2FSK的两个载频分别为码速率的四倍和两倍，根据实验观察得到的

14、规律，画出2FSK过零检测解调器输入的2FSK波形及FDxLPFsAK波形(设低通滤波器及整形2都无倒相作用)。实验三2DPSK、2FSK通信系统实验一、实验目的1.掌握时分复用2DPSK通信系统的基本原理及数字信号的传输过程3 .掌握时分复用2FSK通信系统的基本原理及数字信号的传输过程二、实验内容1.用数字信源(EL-TS-M6)、数字终端(EL-TS-M7)、数字调制(EL-TS-M4)、2DPSK解调(EL-TS-M4)、载波同步(EL-TS-M4)、位同步及帧同步(EL-TS-M7)模块构成一个理想信道时分复用2DPSK通信系统并使之正常工作。4 .用数字信源(EL-TS-M6)、数

15、字终端(EL-TS-M7)、数字调制(EL-TS-M4)、2FSK解调(EL-TS-M4)、位同步及帧同步(EL-TS-M7)等六个模块，构成一个理想信道时分复用2FSK通信系统并使之正常工作。三、基本原理图3-1给出了传输两路数字信号的时分复用2DPSK通信系统原理框图(2FSK通信系统与此类似)。图中m为时分复用数字基带信号，为NRZ码，发滤波器及收滤波器的作用与基带系统相同。本实验假设信道是理想的，收、发端都无带通滤波器。m(t)由数字信源提供，即为NRZ-C)UT信号。图3-12DPSK时分复用通信系统图8-2给出了计算机通过串口，利用2FSK通讯系统传输数据的原理框图PC R(RS2

16、32)图32本实验假设信道是理想的，收、发端都无带通滤波器。四、实验步骤1 .拟定详细的2DPSK系统及2FSK系统各模块之间的信号连接方案。2DPSK系统中包括数字信源、数字调制、载波同步、2DPSK解调、位同步、帧同步及数字终端等七个单元。2FSK系统中无载波同步模块，将2DPSK解调模块改为2FSK解调模块，其它模块与2DPSK系统相同。注意位同步单元的输入信号S-IN应来自解调器的AK-OUT点，其它信号的连接在前面几个实验中已介绍过。2 .进行2DPSK通信实验。按方案连好接线,打开电源开关,调整需要调节的电位器，使信源的两路数据正确地传输到终端。3 .进行2FSK通信实验。使信源的

17、两路数据正确地传输到终端。五、实验报告要求1 .画出2DPSK系统七个模块的信号连接图,说明选择位同步器、帧同步器输入信号S-IN的理由。2 .位同步信号的上升沿为什么要处于2DPSK解调器或2FSK解调器的低通滤波器输出信号的码元中心？3 .做此实验时遇到过哪些问题,是如何解决的？4 .2DPSK系统中，若不能正确传输两路数据，排除故障的最优步骤是什么？实验四PAM调制解调实验一、实验目的1.熟悉脉冲振幅调制的工作原理2、加深对抽样定理的理解3、了解PAM调制与解调电路的基本组成二、实验内容1.完成实验电路的搭接2、用示波器观察在不同的抽样脉冲、不同的正弦信号下编码输出（PAM）的波形3、用

18、示波器观察PAM译码电路输出的信号波形三、基本原理1 .电路组成脉冲幅度调制实验系统结构图如图4-1所示,主要由输入电路，调制电路、脉冲发生电路、解调滤波电路组成。其中输入电路、调制电路原理图见图4-2,解调滤波电路见图4-3,脉冲发生电路略。脉冲产生电路调制电路译码输出解调部分调制部分图4-1PAM调制解调系统结构图图4-2PAM调制电路原理图,L110图4-3PAM解调电路原理图2 .实验电路工作原理这是一种简单的脉冲幅度调制实验电路，在设计上有一定的普遍性和代表性，电路清晰直观。为了能够使学生在实验时能够更深刻地理解电路工作原理和波形测试，没有使用大规模的专用芯片，而采用了分离器件与小规

19、模集成电路相结合的设计。由图4-2可知，外部输入的低频正弦信号从AJN经电容C33进入抽样电路U23,高频抽样脉冲经PULSEJN进入抽样电路U23的控制门,当有高电平送入时,U23打开XO（输入）与X（PAM输出）的通道，使正弦信号通过，当为低电平或没有接入抽样脉冲时，X（PAM输出）为0,这样，我们就通过一个简单电路实现了抽样电路。由教材可知，对于PAM信号的译码，只需用低通滤波器即可实现。图4-3为一个五.阶的LPF电路，U22A与U22B分别组成两个二阶的有源LPF,R99与C36组成一个一阶无源LPF;U22D为输出信号放大器，最终译码信号由A_OUT输出。3、脉冲生成电路工作原理在

20、实验系统中，该部分的脉冲是从脉冲信源模块的PULSEOUT端口引出来的，该端口的输出脉冲频率范围为128K4K,其具体对应关系如下：Sl开关状态PULSEOUT输出脉冲频率1-5：OFF6：ON128KHz1-4：OFF5：ON6：OFF64KHz1-3:OFF4：ON5-6：OFF32KHz1-2:OFF3：ON4-6：OFF16KHz1：OFF2：ON3-6：OFF8KHz1:ON2-6：OFF4KHz四、实验步骤1.PAM调制实验连接线源端口目的端口低频信号源：频率输出PAM调制单元：AIN脉冲产生模块：PULSEOUTPAM调制单元：PULSEJN2.PAM调制实验步骤i插上模块EL-

21、TS-M5,打开电源开关。ii调整低频正弦信号源,用示波器分别测量PAM调制单元AN和PULSEJN端口的波形与频率。iii.调整低频信号源将其输出频率为一整数值（3KHZ或IKHZ）;将脉冲信源单元的拨码开关Sl的1拨向ON的位置，此时PULSEOUT输出的脉冲为4KHZ的脉冲，记录下，然后分别将Sl的2、3、4、5、6拨向ON的位置（脉冲频率逐渐提高），记录各种脉冲频率下的PAM0UT的输出波形。借助理论分析说明抽样定理的正确性。M将输入正弦频率fst3KHZ,特别当观察抽样频率fc2fst时，请注意区别临界状态时的波形与频率，并记下奈氏速率。V.在验证抽样定理时，有时会产生波形不同步现象

22、，在示波器中观察不到稳定的信号，此时可以调整输入正弦信号的频率使之同步，有时需反复耐心地调整才能观察到，也可将示波器外加触发信号源（它可以是抽样脉冲，也可为输入正弦，视具体情况而定）。3 .PAM解调实验连线关闭系统电源，保持PAM调制实验部分连线不变,继续增加以下连线：源端口目的端口PAM调制单元：PAMOUTPAM解调单元：PAMIN4 .PAM解调实验步骤i接通所用实验模块的电源。ii .将输入正弦信号频率固定在2KHZ,改变抽样脉冲的频率fc,用示波器观察PAM解调单元的输出端口（解调信号）的输出波形，并与输入波形相比较，检查其失真度。iii .将输入正弦信号频率fst固定在4KHZf

23、改变抽样脉冲的频率fc,使fcfst,观察并记录PAM解调单元的输出端口A_OUT的输出波形，记录在系统通信状态下的奈氏速率。5.PAM双机通信系统设计（*）关闭系统电源，取两套PAM调制解调模块，一套为一号机，另一套为二号机，将两台实验系统的连线做如下更改： 用实验导线1各两台系统的GND端口连接; 将一号机的PAM已调信号与二号机的调制信号相连接； 将二号机的PAM已调信号与一号机的调制信号相连接；调整两台系统的抽样频率，观察两台系统的PAM解调输出，与原始正弦信号进行对比，分析其失真度。五、实验报告要求1 .绘出所做实验的电路及仪表的连接图，并列出所列各点的波形、频率等有关数据，对所测数据做简要说明，必要时借助于计算公式及推导。2 .在实验过程中，若遇到故障，请列出故障现象及排除故障的过程。3 .PAM系统解调为什么采用低通滤波器即可完成?4 .PAM系统有何优缺点，若用多路复用时，还应考虑哪些因素？5 .将语音信号进行PAM编译码传输：请拟定完整的实验方案，画出其结构框图，利用实验系统上现有的资源，完成语音双机全双工通信实验。注：语音输入/输出模块的具体说明见实验十四中的介绍。