通信原理实验资料Word文件下载.docx
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正弦波:
输出频率10Hz~2MHz
方波:
输出频率10Hz~200KHz
三角波:
输出频率10Hz~200KHz
DSBFC(全载波双边带调幅):
由正弦波作为载波,音乐信号作为调制信号。
输出全载波双边带调幅。
DSBSC(抑制载波双边带调幅):
输出抑制载波双边带调幅。
FM:
载波固定为20KHz,音乐信号作为调制信号。
b.“输出频率”设置
“选择/确定”顺时针旋转可以增大频率,逆时针旋转减小频率。
频率增大或减小的步进值根据“调节步进”参数来。
在“输出波形”DSBFC和DSBSC时,设置的是调幅信号载波的频率;
在“输出波形”FM时,设置频率对输出信号无影响。
c.“调节步进”设置
“选择/确定”顺时针旋转可以增大步进,逆时针旋转减小步进。
步进分为:
“10Hz”、“100Hz”、“1KHz”、“10KHz”、“100KHz”五档。
d.“音乐输出”设置
设置“MUSIC”端口输出信号的类型。
有三种信号输出“音乐1”、“音乐2”、“3K+1K正弦波”三种。
e.“占空比”设置
“选择/确定”顺时针旋转可以增大占空比,逆时针旋转减小占空比。
占空比调节范围10%~90%,以10%为步进调节。
2、数字信号源功能
数字信号源菜单由“功能1”按键进入,该菜单下按“选择/确定”键可以设置:
“PN输出频率”和“FS输出”。
图3数字信号源菜单
a.“PN输出频率”设置
设置“CLK”端口的频率及“PN”端口的码速率。
频率范围:
1KHz~2048KHz。
b.“FS输出”设置
设置“FS”端口输出帧同步信号的模式:
模式1:
帧同步信号保持8KHz的周期不变,帧同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。
(要求“PN输出频率”不小于16KHz,主要用于PCM、ADPCM编译码帧同步及时分复用实验)
模式2:
帧同步的周期为8个CLK时钟周期,帧同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。
(主要用于汉明码编译码实验)
模式3:
帧同步的周期为15个CLK时钟周期,帧同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。
(主要用于BCH编译码实验)
3、通信原理实验菜单功能
按“主菜单”按键后的第一个选项“通信原理实验”,再确定进入各实验菜单。
如下图所示:
(a)主菜单(b)进入通信原理实验菜单
图4设置为“通信原理实验”
进入“通信原理实验”菜单后,逆时针旋转光标会向下走,顺时针旋转光标会向上走。
按下“选择/确认”时,会设置光标所在实验的功能。
有的实验有会跳转到下级菜单,有的则没有下级菜单,没有下级菜单的会在实验名称前标记“√”符号。
在选中某个实验时,主控模块会向实验所涉及到的模块发命令。
因此,需要这些模块电源开启,否则,设置会失败。
实验具体需要哪些模块,在实验步骤中均有说明,详见具体实验。
4、模块设置功能*(该功能只在自行设计实验时用到)
按“主菜单”按键后的第二个选项“模块设置”,再确定进入模块设置菜单。
在“模块设置”菜单中可以对各个模块的参数分别进行设置。
图5“模块设置”菜单
a.1号语音终端&
用户接口
设置该模块两路PCM编译码模块的编译码规则是A律还是μ律。
b.2号数字终端&
时分多址
设置该模块BSOUT的时钟频率。
c.3号信源编译码
可设置该模块FPGA工作于“PCM编译码”、“ADPCM编译码”、“LDM编译码”、“CVSD编译码”、“FIR滤波器”、“IIR滤波器”、“反SINC滤波器”等功能(测试功能是生产中使用的)。
由于模块的端口会在不同功能下有不同用途,下面对每一种功能进行说明:
i.PCM编译码
FPGA完成PCM编译码功能,同时完成PCM编码A/μ律或μ/A律转换的功能。
其子菜单还能够设置PCM编译码A/μ律及A/μ律转换的方式。
端口功能如下:
编码时钟:
输入编码时钟。
编码帧同步:
输入编码帧同步。
编码输入:
输入编码的音频信号。
编码输出:
输出编码信号。
译码时钟:
输入译码时钟。
译码帧同步:
输入译码帧同步。
译码输入:
输入译码的PCM信号。
译码输出:
输出译码的音频信号。
A/μ-In:
A/μ律转换输入端口。
A/μ-Out:
A/μ律转换输出端口。
ii.ADPCM编译码
FPGA完成ADPCM编译码功能,端口功能和PCM编译码一样。
iii.LDM编译码
FPGA完成简单增量调制编译码功能,端口除了“编码帧同步”和“译码帧同步”是没用到的(LDM编译码不需要帧同步),其他端口功能与PCM编译码一样。
iv.CVSD编译码
FPGA完成CVSD编译码功能,端口除了“编码帧同步”和“译码帧同步”是没用到的(CVSD编译码不需要帧同步),其他端口功能与PCM编译码一样。
v.FIR滤波器
FPGA完成FIR数字低通滤波器功能(采用100阶汉明窗设计,截止频率为3KHz)。
该功能主要用于抽样信号的恢复。
端口说明如下:
FIR滤波器输入口。
FIR滤波器输出口。
vi.IIR滤波器
FPGA完成IIR数字低通滤波器功能(采用8阶椭圆滤波器设计,截止频率为3KHz)。
端口与FIR滤波器相同。
vii.反SINC滤波器
FPGA完成反SINC数字低通滤波器。
该功能主要用于消除抽样的孔径效应。
d.7号时分复用&
时分交换
功能一是设置时分复用的速率256Kbps/2048Kbps。
功能二是当复用速率为2048Kbps时,调整DIN4时隙。
e.8号基带编译码
设置该模块FPGA工作在“AMI”、“HDB3”、“CMI”、“BPH”编译码模式。
f.10号软件无线电调制
设置该模块的BPSK的具体参数。
具体参数有:
是否差分:
设置输入信号是否进行差分,即是BPSK还是DBPSK调制。
PSK调制方式选择:
设置BPSK调制是否经过成形滤波。
输出波形设置:
设置“I-Out”端口输出成形滤波后的波形或调制信号。
匹配滤波器设置:
设置成形滤波为升余弦滤波器或根升余弦滤波器。
基带速率选择:
设置基带速率为16Kbps、32Kbps、56Kbps。
g.11号软件无线电解调
设置该模块的两个参数,BPSK解调是否需要逆差分变换和解调速率。
5、系统升级
此选项用于模块内部程序升级时使用。
三、注意事项
1、实验开始时要将所需模块固定在实验箱上,并确定接触良好,否则菜单无法设置成功。
2、信号源设置中,模拟信号源输出步进可调节,便于不同频率变化调节。
实验一AMI码型变换实验
一、实验目的
1、了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。
2、掌握AMI码的编译规则。
3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。
二、实验器材
信号源、2号、8号、13号模块各一块
2、双踪示波器一台
3、连接线若干
三、实验原理
1、AMI编译码实验原理框图
AMI编译码实验原理框图
2、实验框图说明
AMI编码规则是遇到0输出0,遇到1则交替输出+1和-1。
实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后,得到AMI-A1和AMI-B1两路信号,再通过电平转换电路进行变换,从而得到AMI编码波形。
AMI译码只需将所有的±
1变为1,0变为0即可。
实验框图中译码过程是将AMI码信号送入到电平逆变换电路,再通过译码处理,得到原始码元。
四、实验步骤
实验项目一AMI编译码(256KHz归零码实验)
概述:
本项目通过选择不同的数字信源,分别观测编码输入及时钟,译码输出及时钟,观察编译码延时以及验证AMI编译码规则。
1、关电,按表格所示进行连线。
源端口
目的端口
连线说明
信号源:
PN
模块8:
TH3(编码输入-数据)
基带信号输入
CLK
TH4(编码输入-时钟)
提供编码位时钟
TH11(AMI编码输出)
TH2(AMI译码输入)
将数据送入译码模块
TH5(单极性码)
模块13:
TH7(数字锁相环输入)
数字锁相环位同步提取
TH5(BS2)
TH9(译码时钟输入)
提供译码位时钟
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】→【256K归零码实验】。
将模块13的开关S3分频设置拨为0011,即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为:
编码输入信号为256K的PN序列。
(1)用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH11(AMI输出),观察记录波形,有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱,验证AMI编码规则。
注:
观察时注意码元的对应位置。
(2)用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据,观察记录AMI译码波形与输入信号波形。
思考:
译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少?
实验项目二AMI编译码(256KHz非归零码实验)
本项目通过观测AMI非归零码编译码相关测试点,了解AMI编译码规则。
1、保持实验项目一的连线不变。
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】→【256K非归零码实验】。
将模块13的开关S3分频设置拨为0100,即提取256K同步时钟。
编码输入信号为256KHz的PN序列。
4、实验操作及波形观测。
参照项目一的256KHz归零码实验项目的步骤,进行相关测试。
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理,叙述其工作过程。
2、根据实验测试记录,画出各测量点的波形图,并分析实验现象。
实验二HDB3码型变换实验
2、掌握HDB3码的编译规则。
1、HDB3编译码实验原理框图
HDB3编译码实验原理框图
我们知道AMI编码规则是遇到0输出0,遇到1则交替输出+1和-1。
而HDB3编码由于需要插入破坏位B,因此,在编码时需要缓存3bit的数据。
当没有连续4个连0时与AMI编码规则相同。
当4个连0时最后一个0变为传号A,其极性与前一个A的极性相反。
若该传号与前一个1的极性不同,则还要将这4个连0的第一个0变为B,B的极性与A相同。
实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后,得到HDB3-A1和HDB3-B1两路信号,再通过电平转换电路进行变换,从而得到HDB3编码波形。
同样AMI译码只需将所有的±
而HDB3译码只需找到传号A,将传号和传号前3个数都清0即可。
传号A的识别方法是:
该符号的极性与前一极性相同,该符号即为传号。
实验框图中译码过程是将HDB3码信号送入到电平逆变换电路,再通过译码处理,得到原始码元。
实验项目一HDB3编译码(256KHz归零码实验)
本项目通过选择不同的数字信源,分别观测编码输入及时钟,译码输出及时钟,观察编译码延时以及验证HDB3编译码规则。
TH1(HDB3输出)
TH7(HDB3输入)
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】→【256K归零码实验】。
(1)用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH1(HDB3输出),观察记录波形,有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱,验证HDB3编码规则。
(2)用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据,观察记录HDB3译码波形与输入信号波形。
实验项目二HDB3编译码(256KHz非归零码实验)
本项目通过观测HDB3非归零码编译码相关测试点,了解HDB3编译码规则。
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】→【256K非归零码实验】。
参照前面的256KHz归零码实验项目的步骤,进行相关测试。
实验三ASK调制及解调实验
1、掌握用键控法产生ASK信号的方法。
2、掌握ASK非相干解调的原理。
信号源、9号模块各一块
2、双踪示波器一台
1、实验原理框图
ASK调制及解调实验原理框图
ASK调制是将基带信号和载波直接相乘。
已调信号经过半波整流、低通滤波后,通过门限判决电路解调出原始基带信号。
实验项目一ASK调制
ASK调制实验中,ASK(振幅键控)载波幅度是随着基带信号的变化而变化。
在本项目中,通过调节输入PN序列频率或者载波频率,对比观测基带信号波形与调制输出波形,观测每个码元对应的载波波形,验证ASK调制原理。
模块9:
TH1(基带信号)
调制信号输入
128KHz
TH14(载波1)
载波输入
TH4(调制输出)
TH7(解调输入)
解调信号输入
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【ASK数字调制解调】。
将9号模块的S1拨为0000。
PN序列输出频率32KHz,调节128KHz载波信号峰峰值为3V。
(1)分别观测调制输入和调制输出信号:
以9号模块TH1为触发,用示波器同时观测9号模块TH1和TH4,验证ASK调制原理。
(2)将PN序列输出频率改为64KHz,观察载波个数是否发生变化。
实验项目二ASK解调
实验中通过对比观测调制输入与解调输出,观察波形是否有延时现象,并验证ASK解调原理。
观测解调输出的中间观测点,如:
TP4(整流输出),TP5(LPF-ASK),深入理解ASK解调过程。
1、保持实验项目一中的连线及初始状态。
2、对比观测调制信号输入以及解调输出:
以9号模块TH1为触发,用示波器同时观测9号模块TH1和TH6,调节W1直至二者波形相同;
再观测TP4(整流输出)、TP5(LPF-ASK)两个中间过程测试点,验证ASK解调原理。
3、以信号源的CLK为触发,测9号模块LPF-ASK,观测眼图。
1、分析实验电路的工作原理,简述其工作过程;
2、分析ASK调制解调原理。
实验四FSK调制及解调实验
1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。
2、掌握FSK非相干解调的原理。
FSK调制及解调实验原理框图
基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号,基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号,然后相加合成FSK调制输出;
已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况,通过上、下沿单稳触发电路再相加输出,最后经过低通滤波和门限判决,得到原始基带信号。
实验项目一FSK调制
FSK调制实验中,信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。
本项目中,通过调节输入PN序列频率,对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。
256KHz(载波)
载波1输入
128KHz(载波)
TH3(载波2)
载波2输入
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。
调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V,调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。
PN序列输出频率32KH。
(1)示波器CH1接9号模块TH1基带信号,CH2接9号模块TH4调制输出,以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出,验证FSK调制原理。
实验项目二FSK解调
FSK解调实验中,采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。
实验中通过对比观测调制输入与解调输出,观察波形是否有延时现象,并验证FSK解调原理。
观测解调输出的中间观测点,如TP6(单稳相加输出),TP7(LPF-FSK),深入理解FSK解调过程。
以9号模块TH1为触发,用示波器分别观测9号模块TH1和TP6(单稳相加输出)、TP7(LPF-FSK)、TH8(FSK解调输出),验证FSK解调原理。
3、以信号源的CLK为触发,测9号模块LPF-FSK,观测眼图。
2、分析FSK调制解调原理。
实验五BPSK调制及解调实验
1、掌握BPSK调制和解调的基本原理;
2、掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路;
3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念;
4、熟悉BPSK调制载波包络的变化;
5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法;
信号源、9号、13号模块各一块
1、BPSK调制解调(9号模块)实验原理框
PSK调制及解调实验原理框图
2、BPSK调制解调(9号模块)实验框图说明
基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘,叠加后得到BPSK调制输出;
已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波;
已调信号与相干载波相乘后,经过低通滤波和门限判决后,解调输出原始基带信号。
实验项目一BPSK调制信号观测(9号模块)
BPSK调制实验中,信号是用相位相差180°
的载波变换来表征被传递的信息。
本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。
256KHz
TH2(载波同步输入)
载波同步模块信号输入
TH1(SIN)
TH10(相干载波输入)
用于解调的载波
2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。
将9号模块的S1拨为0000,调节信号源模块W3使256KHz载波信号峰峰值为3V。
PN序列输出频率32KHz。
(1)以9号模块“NRZ-I”为触发,观测“I”;
(2)以9号模块“NRZ-Q”为触发,观测“Q”。
(3)以9号模块“基带信号”为触发,观测“调制输出”。
分析以上观测的波形,分析与ASK有何关系?
实验项目二BPSK解调观测(9号模块)
本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形,观察是否有延时现象,并且验证BPSK解调原理。
观测解调中间观测点TP8,深入理解BPSK解调原理。
1、保持实验项目一中的连线。
将9号模块的S1拨为“0000”。
2、以9号模块的“基带信号”为触发,观测13号模块的“SIN”,调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定,即恢复出载波。
3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”,多次单击13号模块的“复位”按键。
观测“BPSK解调输出”的变化。
4、以信号源的CLK为触发,测9号模块LPF-BPSK,观测眼图。
“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况?
为什么会有相位模糊的情况?
2、分析BPSK调制解调原理。
实验六DBPSK调制及解调实验
1、掌握DBPSK调制和解调的基本原理;
2、掌握DBPSK数据传输过程,熟悉典型电路;
3、熟悉DBPSK调制载波包络的变化;
4、掌握DBPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法;
信号源、9号