通信原理实验信号波形测试信号的发送与接收实验.docx
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通信原理实验信号波形测试信号的发送与接收实验
实验五
信号波形测试、信号的发送与接收实验
实验日期
XX
班级
X
学号
X
姓名
XX
实验环境
Commsim通信仿真软件
1实验目的
（1）熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。
（2）观察分析各种模拟信号波形的特点。
（3）熟悉各种时钟信号的特点及波形。
（4）熟悉各种数字信号的特点及波形。
（5）了解语音信号在通信话路终端的传输过程。
（6）掌握滤波器电路在通信话路终端接收电路中的作用。
（7）熟悉通信话路终端滤波器的带宽与幅频特性曲线。
2实验内容
2.1各种模拟信号源实验
2.1.1电路工作原理
模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号：
同步正弦信号、非同步正弦信号、话音信号、音乐信号等。
（一）同步信号源
1.功用
同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz或1KHz正弦信号，作为增量编码、PCM编码实验的输入音频信号。
在没有数字存贮示波器的条件下，用它作为编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。
2.电路原理
它由2KHz或1KHz方波信号产生器、高通滤波器、低通滤波器和输出电路四部分组成。
2KHz或1KHz方波信号由CPLD可编程器件U101内的逻辑电路通过编程产生。
TP104为其测量点。
U107C及周边的阻容网络组成一个截止频率为
的二阶高通滤波器，用以滤除各次的杂波。
U107C及周边的阻容网络组成一个截止频率为
的二阶低通滤波器，用以滤除基波以下的杂波。
两者组成一个2KHz（或1KHz）正弦波的带通滤波器只输出一个2KHz（或1KHz）正弦波，TP107为其测量点。
输出电路由BG102和周边阻容原件组成射极跟随器，起阻抗匹配、隔离与提高驱动能力的作用。
W104用来改变高通滤波器反馈量的大小，使其工作在稳定的状态，W105用来改变输出正弦波的幅度。
（二）非同步信号源
1.功用
非同步信号源是一个简易正弦波信号发生器，它可产生频率为0.3~10KHz的正弦波信号，输出幅度为0~2V。
可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的音频信号源。
2.工作原理
非同步信号源的电路图如图1-2所示。
它由一个正弦波振荡器和一级输出电路组成。
正弦波振荡器由U107A、U107B和R、C元件组成。
R103、C101为反馈元件。
调节W101、W102可改变其振荡频率在0.3~3.4KHz间变化。
调整W103可使输出（TP108处测）在0~2V间变化。
输出电路由BG101及RC元件组成，它是一级射极跟随器，起隔离、阻抗匹配和提高驱动能力的作用。
图1-1同步正弦信号发生器电路图
（三）话筒输入电路（麦克风电路）
1．功用：
话筒电路用来给驻极体话筒提供直流工作电压。
2．原理：
话筒电路如图1-3所示，VCC经分压器向话筒提供约2.5V工作电压，讲话时话筒与R101上的电压发生变化，其电压变化分量即为话音信号，经E101耦合输出，送往模拟信号输入选择电子开关。
（四）音乐信号产生电路
1．功用
音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道的开通情况及通话质量。
2．工作原理
音乐信号产生电路见图1-4。
音乐信号由U109音乐片厚膜集成电路产生。
该片的1脚为电源端，2脚为控制端，3脚为输出端，4脚为公共地端。
VCC经R117、D101向U109的1脚提供3.3V电源电压，当2脚通过K105输入控制电压+3.3V时，音乐片即有音乐信号从第3脚输出，经E105送往模拟信号输入选择电子开关。
（五）外加模拟信号输入电路
在一些特殊情况下，简易正弦波信号发生器不能满足实验要求，就要用外加信号源提供所需信号。
例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率与电平、输出阻抗都很稳定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。
外加模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。
（六）模拟电话输入电路：
图1-5是用PBL38710/1电话集成电路组成的电话输入电路，J103是手柄的送话器接口。
讲话时话音信号从TIPX与RINGX引脚输入，经U112内部话音信号传输处理后从VTX与RSN引脚输出。
输出信号分两路，一路经K103的1－2送往PCM
（一）编码器或经K103的2－3送往PCM
（二）编码器；另一路经K104的1－2或2－3送往话路终端接收滤波电路的J105，选择后从音信号输出电路的喇叭输出话音。
图1-2非同步正弦波信号发生器电路图
送模拟信号输入选择开关
图1-3话筒电路图
送模拟信号输入选择开关
图1-4音乐信号产生电路图
图1-5电话输入电原理图
2.1.2实验内容
1．用示波器在相应测试点上测量各点波形：
同步信号源、非同步信号源、电话输入电路、话音输入电路、外加模拟信号输入电路。
2．熟悉上述各种信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。
2.1.3实验步骤
1．用示波器测量TP106、TP107、TP108、TP109、TP110、TP112、TP113、TP114等各点波形。
2．测量音乐信号时用K105接通+3.3V，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出。
2.1.4实验结果
TP108:
TP109:
TP110:
TP112:
TP113:
TP114:
TP106:
TP107:
2.2CPLD可编程数字信号发生器实验
2.2.1实验电路的工作原理
（一）、CPLD可编程模块二电路的功能及电路组成
图2-1是CPLD可编程模块的电路图。
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Xilinx公司的XC95108（或者是ALTERA公司的EPM7128）、下载接口电路和一块晶振组成。
晶振JZ101用来产生系统内的4.096MHz主时钟。
本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号，理论联系实验，提高实际操作能力。
（二）、各种信号的功用及波形
1．83脚输入4.096MHz时钟，方波。
由JZ101产生的4.096MHz时钟，经R118，从83脚送入U101进行整形，然后进行分频输出。
2．58脚，输出2.048MHz时钟，方波。
3．56脚，输出1.024MHz时钟，方波。
4．28脚，输出64KHz时钟，方波。
5．29脚，输出32KHz时钟，方波。
6．15脚，输出16KHz时钟，方波。
7．31脚，输出2KHz时钟，方波。
8．16脚，输出1KHz时钟，方波。
9．57脚，输出8KHz的窄脉冲同步信号（ZM80），供PCM
（一）用。
10．36脚，输出第一时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM81），供PCM
（二）用。
11．35脚，输出第二时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM82），供PCM
（二）用。
12．34脚，输出第三时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM83），供PCM
（二）用。
13．33脚，输出第四时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM84），供PCM
（二）用。
ZM81、ZM82、ZM83、ZM84的时间间隔为125μs,可通过编程来改变它们的时序及时间间隔，它们同时接到J102，通过跳接器选择，供PCM
（二）使用（见图2－1）。
图2-1CPLD可编程模块电路图
2.2.2实验内容
1．熟悉通信原理实验系统电路组成。
2．熟悉信号发生器各测量点信号波形。
3．测量并分析各测量点波形及数据。
2.2.3实验步骤
1．打开电源开关K01、K02，使系统工作。
2．用示波器测出各测量点波形，并对每一测量点的波形加以分析。
GND为接地点，测量各点波形时示波器探头的地线应接地良好。
各测量点波形如图2－2所示，具体说明如下：
TP101：
2048KHz的时钟信号。
TP102：
128KHz的时钟信号（方波）。
TP103：
8KHz的方波信号。
TP104：
伪随机序列码，码元速率为2KHz，码型为000011101100101。
TP105：
伪随机序列码，码元速率为32KHz，码型为000011101100101。
图2－2CPLD产生主要测量点波形
2.2.4实验结果
TP101:
TP102:
TP103:
TP104:
TP105:
2.3话路终端发送和接收滤波实验
2.3.1实验电路工作原理
话路终端语音传输电路方框图如图3-1所示。
从图中可知：
1.模拟输入选择开关J106
2.话路终端发送电路
3.PAM脉冲幅度调制电路
4.PCM
（一）脉冲编码和译码电路
5.PCM
（二）时分多路复用电路
6.增量调制编码电路和译码电路
7.模拟输出选择开关J104
8.接收信号选择开关J105
9.话路终端接收电路
九部分组成一个发送通道和接收通道。
原理框图如图3-2所示，其中PAM、PCM
（一）、PCM
（二）、△M四部分电路在后面实验中分别介绍。
本次实验主要介绍：
话路终端发送与接收电路。
由图3-2可知，话路终端发送电路由发送放大电路组成；接收电路由输出选择开关、低通滤波、音频功率放大电路组成。
图3-1话路终端模拟信号传输电路框图
图3-4话路终端接收滤波电路图
图3-3PAM、PCM
（一）、PCM
（二）、增量调制发送通道输入电路电原理图
图3-5输出音频功放电路图
（1）话路终端发送电路
话路终端发送电路如图3-3所示。
在发送端，音频信号的输入由开关J106选择，经过发送放大器放大后，信号幅度可由W108进行调节。
J104用来选择模拟信号送往哪一个调制器。
（2）话路终端接收电路
话路终端接收电路如图3-4所示。
在接收端，各种译码器输出的信号经过接收选择开关J105后，进入通信话路终端接收滤波器滤波与放大，如图3-4所示。
信号幅度可由W107进行调节，最后由扬声器输出原模拟音频信号。
见图3－5所示。
2.3.2实验内容
1.通信话路终端发送放大器实验
2.通信话路终端接收滤波器实验
2.3.3实验步骤
1.按下开关：
K01，K02，K500。
分别接通－12V，＋5V，＋12V及PCM
（一）编译码器的电源（＋5V与－5V）。
2.跳线开关放置：
选择J106的外模拟输入方式、接通J104的PCMIN
（一）、J105的PCMOUT
（一）。
接通K501的2–3脚、K502的1-2脚，使PCM
（一）编译码器处于自环状态。
接通K503的1-2脚，使8KHz窄脉冲分帧同步脉冲送入PCM
（一）编译码器。
3.外加300Hz~3400Hz信号从S107进入。
在外加模拟信号输入端S107处，用外加信号源输入800Hz音频信号，用示波器在TP501处观察测量，在该点信号输出幅度应不失真，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W108。
在TP112处观察其通信话路终端发送滤波器输出波形。
用示波器在TP109、TP110处观察测量其通信话路终端接收滤波器输出波形。
4.在外加模拟信号输入端S107处，改变外加信号源的频率，分别为300Hz、800Hz、1.6KHz、2.4KHz、4KHz，在测量点TP112、TP109、TP110处用示波器观测其通信话路终端滤波器的带宽，并绘出幅频特性曲线，掌握通信话路终端语音信号传输的幅频特性。
5.在电话输入水晶头J103处输入话音信号，或者接通音乐信号（此时开关J106接通模拟电话或音乐输入），在TP111处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。
2.3.4实验结果
TP501:
TP506:
TP109:
TP110:
TP111:
TP112:
3实验总结与体会
本次实验是第一次用滤波器来把教材中的波形真实清晰的演示出来，让我们可以很直观的看到实验中的所有波形，同时也客观的锻炼了我们实际动手操作的能力，让我们对实验目的图像可以一目了然，加深了我们对知识的牢记。
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