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【精品】通信实验指导书 1通信原理课程实验1.1绪论1.1.1课程内容及目的要求课程实验主要学习现代通信系统所涉及的基本原理、通信中常用的信号及噪声分析、通信系统的构成、原理及性能分析。 通过本课程的学习，使学生能了解通信系统的基本组成和工作原理、掌握通信系统的基本分析方法和通信信号常用的调制解调技术。 通过实验过程，使学生进一步认识模拟系统和数字系统的异同，了解系统不同模块的工作过程和相互间的关系，培养学生分析问题和解决实际问题的基本能力，为今后深入学习通信领域的新技术和新知识以及从事相关技术工作奠定坚实基础。 1.1.2实验准备及实验报告要求实验前应认真阅读实验指导书，明确实验目的，了解实验原理内容，掌握实验步骤及注意事项。 写出预习报告，具体内容包括1实验目的2实验仪器设备连接框图并标明测量点3实验记录表格及测试步骤4实验指示书上规定的其它内容做完实验接着做总结写出实验报告内容包括1实验仪器名称型号和编号2实验数据实验现象分析3实验方法及仪器使用总结4思考题及相关问题讨论实验报告在实验完成后一周内交到实验室，一律用16开大小的纸撰写，实验波形一律画在坐标方格纸上。 1.2实验项目指导实验一通信原理实验系统认识与信号测试一实验目的1.了解通信原理实验平台的结构及各部分功能2掌握实验平台信号测量方法3掌握相关测量仪器的使用方法二实验原理TCM-P模块化通信原理教学实验装置采用包括模拟/数字信号源、工作电源的通用平台及九套实验模块组成的模块化平台式结构，便于系统的功能扩充。 做实验时通用平台及实验模块使用连接线连接，增加实验动手实践性。 模块使用支持多次开发的具有在系统可编程功能的ISP芯片，提供用户自主设计的功能，注重给实验者提供动手实践和自主设计的空间。 该装置通过选配设备“数字信号显示仪”可连接计算机，并可将实验数据在计算计中进行处理、存储，方便编写实验报告。 模拟信号输出两路同频，六段2Hz-20Hz，20Hz-200Hz，200Hz-2kHz，2kHz-20kHz，20kHz-200kHz，空幅值衰减0dB，20dB峰峰值(Vp-p)0-24V正弦波，方波，三角波数字信号输出六路时钟信号，4.096MHz,2.048MHz,1.024MHz,/4.096MHz,/2.048MHz,/1.024MHz四路时钟脉冲，32KHz,8KHz,/32KHz,/8KHz两路可调时隙脉冲，8KHz,/8KHz两路可调码长和码速率的伪随机序列,15bits,31bits,32bits,1000码输出电源DC+5V(2A)DC-5V(0.1A)DC+12V(0.3A)DC-12V(0.3A)GND三实验设备与器材1TCM-P模块化实验平台2实验板3双通示波器（20MHz以上）4万用表（可选）5频率计（100MHz）（可选）6扫频仪（50MHz以上）（可选）四实验内容与记录使用万用表检测实验板的各电源接入点和GND之间是否有短路现象，如果有则禁止继续实验。 用万用表或示波器确认实验平台电源的电压极性和电压值为+5V、-5V、+12V、-12v，在确认完全无误之前不允许把实验平台和实验板的电源连接。 在连接实验平台和实验板的电源时请务必关断电源的开关。 设计一实验方案，分别测量实验平台各输出信号的情况，记录相应的波形、幅度及脉冲宽度等数据。 1通过测试了解通信原理实验平台的结构及各部分功能。 2测量实验平台输出的各种信号，记录并分析各信号的质量。 3相关仪器仪表的使用方法。 六实验预习与思考题1什么是伪随机信号？怎样产生伪随机信号？2时钟信号和脉冲信号在本实验系统中的作用是什么？七实验报告要求1实验数据画出相应信号的波形2分析实验所测得信号的波形质量和稳定性实验二脉冲幅度调制PAM实验一实验目的1.观察抽样和分路脉冲的形成过程2验证并理解抽样定理，掌握对频谱混迭现象的分析方法二实验原理利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅PAM信号。 在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息并且从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。 抽样定理在通信系统信息传输理论方面占有十分重要的地位，在工作设备中，抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到整个系统的性能指标。 本实验是传输语音信号的PCM实验系统，出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。 为了形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。 抽样定理指出一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为fH(即m（t）的频谱中没有H f以上的分量)，可以唯一地由频率大于或等于2f H的样值序列所决定。 因此，对于一个最高频率为3400Hz的语音信号m(t)，可以用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示抽样频率fS和语音信号m(t)的频谱。 由信号频谱可知，用截止频率为f H的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)，实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语音信号通常采用8KHz抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带。 如果2f S 在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率f S的正弦波来代替实际的语音信号，采用标准抽样频率f H=8KHz，改变音频信号的频率f S，分别观察不同频率时抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。 连接实验装置上的插孔8和插孔14就构成了抽样定理实验电路，抽样电路采用模拟抽样保持开关电路，抽样开关在抽样脉冲的控制下以每秒八千次的速度开关，当抽样脉冲没来时，抽样开关处于截止状态，输出信号为“0”，抽样脉冲来时抽样开关打开，模拟信号可以输出。 这样抽样脉冲期间模拟电压经抽样开关加到负载上，由于抽样电路的负载是一个电阻，因此抽样的输出端能得到一串脉冲信号，此脉冲信号的幅度与抽样时输入信号的瞬时值成正比例，脉冲的宽度与抽样脉冲的宽度相同，这样脉冲信号就是脉冲调幅信号，当抽样脉冲宽度远小于抽样周期时，电路输出的结果接近于理想抽样序列，用一低通滤波器即可实现模拟信号的恢复，为便于观察解调电路，由射随低通滤波器和放大器组成低通滤波器的截止频率约为3400Hz。 三实验设备与器材1TCM-P_实验平台1台2PAM_实验扩展板1块3双踪同步示波器1台4万用表1台四实验内容与记录1采用专用集成抽样保持开关完成对输入信号的抽样2多种抽样时隙的产生3验证抽样定理实验步骤 1、电源检查用万用表或示波器确认实验平台电源的电压极性和电压值，在确认无误之后把实验平台和实验板的电源连接。 在连接实验平台和实验板的电源时请务必关断电源的开关。 2、抽样和分路脉冲的形成实验用示波器观察测量记录并核对脉冲信号测量点6，分路抽样脉冲1-1信号和测量点7，分路抽样脉冲2-1信号的特性。 用自锁紧导线连接实验平台的第1路8K脉冲输出插孔（时钟及脉冲输出区）和PAM_实验板插孔6（第一路信号采样电路区）。 用自锁紧导线连接实验平台的第2路8K脉冲输出插孔和PAM_实验板插孔7（第二路信号采样电路区）。 将实验平台设置开关Time1-5_置为00001。 把双踪示波器的第一路接至测量点6处，把示波器的另一路接至测量点7处，用测量点6作同步信号调节示波器使两路信号同时显示。 观察并记录其波形幅度占空比及脉冲宽度及两信号在时间上的间隔。 分别测量 (6)、 (7)两点的频率并与计算值核对。 改变实验平台抽样脉冲时隙设置开关Time1-5的位置后并再次观察比较两者的区别。 3、验证抽样定理实验观察抽样后形成的PAM信号及经过低通滤波器和放大器的解调信号。 连接i.用自锁紧导线连接实验平台的第1路8K脉冲输出插孔和实验板插孔6；ii.用自锁紧导线连接实验平台信号发生器输出插孔OUT1和实验板插孔4，调节输入正弦信号频率f S1KHz幅度约2V（峰峰值）iii.用自锁紧导线连接插孔8和插孔14（第一路解调滤波放大电路区）。 iv.把双踪示波器的一路接至测量点4，把示波器的另一路接至测量点8处，用测量点4做同步信号，调节示波器使两路信号同时显示。 观察i.测量信号发生器输入信号的频率，观察并记录测量点4的波形频率幅度；ii.观察抽样后形成的PAM_信号，仔细调整示波器的触发电平使测量点8的信号在示波器上显示稳定。 观察并记录其波形、频率、幅度。 计算在一个信号周期内的抽样次数，核对抽样次数和输入信号频率与抽样频率比例的关系；iii.观察经过低通滤波器和放大器的解调信号把示波器的另一路改接至测量点15，观察并记录其波形、频率、幅度，并确定与输入信号的关系。 iii.观察经过低通滤波器和放大器的解调信号把示波器的另一路改接至测量点15处，观察并记录其波形、频率、幅度，并确定与输入信号的关系。 2、改变信号发生器频率f S令f S等于4KHz重复本实验的内容 3、改变信号发生器频率f S令f S等于8KHz重复本实验的内容分析上述三次实验现象六实验预习与思考题1预习PAM调制与解调理论2PAM信号如何产生？怎样才能无失真恢复原始信号？七实验报告要求1实验数据画出相应的曲线和波形。 2根据实验结果记录并绘制不同频率的输入信号（频率分别为f4KHz的音频信号）经抽样后形成的PAM信号，以及PAM信号经低通滤波器后产生出的音频信号，分析并判断解调信号与原始信号的对应关系。 3、本实验在测量点8和测量点13得到的是哪一类抽样波形，从理论上对理想抽样自然抽样和平顶抽样进行对比和说明。 实验三脉冲调幅PAM信号的解调一实验目的1.观察并了解PAM信号形成、平顶展宽、解调和滤波等过程。 2掌握对频谱混迭现象的分析方法。 3观察时分多路系统中非理想信道之间的路际串话的现象，分析并掌握其形成原因。 二实验原理在通信技术中，为了获取最大的经济效益就必须充分利用信道的传输能力扩大通信容量。 因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段，最常用的多路复用体制是频分多路复用FDM通信系统和时分多路复用TDM通信系统。 频分多路技术是用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上在同一信道上传输，而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来在同一信道中传输。 多路脉冲调幅的实验中，分路抽样电路的作用是将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号，n路抽样脉冲在时间上是互不交叉顺序排列的各路的抽样信号，在多路汇接的公共负载上相加，便形成合路的脉冲调幅信号。 本实验设置了两路分路抽样电路。 多路脉冲调幅信号进入接收端后，由分路选通脉冲分离成n路，亦即还原出单路PAM信号，发送端分路抽样与接收端分路选通是一一对应的，这是依靠它们所使用的定时脉冲的对应关系决定的。 为简化实验系统，本实验的分路选通脉冲直接利用该路的分路抽样脉冲经适当延迟获得。 接收端的选通电路采用结型场效应晶体管作开关元件，但输出负载不是电阻而是电容。 采用这种类似于平顶抽样的电路是为了解决PAM解调信号的幅度问题，由于时分多路的需要，分路脉冲的宽度S是很窄的，当占空比为S/TS的脉冲通过话路低通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小，这样大的衰减带来的后果是严重的，但是在分路选通后加入保持电容可使分路后的PAM信号展宽到100%的占空比，从而解决信号幅度衰减过大的问题。 但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。 PAM信号在时间上是离散的，但在幅度上是连续的。 在PCM系统里，PAM信号只有在被量化和编码后才有传输的可能。 本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。 三实验设备与器材1TCM-P_实验平台1台2PAM_实验扩展板1块3双踪同步示波器1台4万用表1台四实验内容与记录1采用专用集成抽样保持开关完成对输入信号的抽样.2.多种抽样时隙的产生3.采用低通滤波器完成对PAM_信号的解调PAM_信号的形成和解调，线路连接i.用自锁紧导线连接实验平台的第1路8K脉冲输出插孔和实验板插孔6。 ii.用自锁紧导线连接实验平台信号发生器输出插孔OUT1和实验板插孔4。 调节输入正弦信号频率fS，观察i.观察单路PAM信号仔细调整示波器的触发电平使测量点8的信号在示波器上显示稳定，观察并记录测量点8的波形、频率、幅度。 ii.观察选通后的单路解调展宽信号把示波器的另一路改接至测量点13，观察并读出信号的宽度，记录其波形、频率、幅度。 iii.观察经低通滤波器放大后的音频信号把示波器的另一路改接至测量点15，观察并记录其波形、频率、幅度。 iv.保持输入信号的幅度，改变输入正弦信号的频率，fmax=3.4KHz，在测量点15处测量整个PAM系统的频率特性。 六实验预习与思考题1理解PAM解调原理。 2采样、模拟信道、解调展宽、滤波放大电路各部分作用和实现PAM信号解调的技术分析。 七实验报告要求1实验数据，画出相应的曲线和波形。 2本实验在测量点8和测量点13得到的是哪一类抽样波形，从理论上对理想抽样自然抽样和平顶抽样进行对比和说明。 3当2S fH f和2S f 分析实验结果。 实验四FSK调制实验一实验目的1掌握伪随机序列的产生方法2掌握FSK调制原理及其实现方法二实验原理移频控制或称数字频率调制是数字通信中使用较早的一种调制方式，数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。 在数字通信系统中这种频率的变化不是连续而是离散的，例如在二进制数字频率调制系统中，用两个不同的载频来传递数字信息。 移频控制常常写成FSK（Frequency ShiftKeying）。 FSK广泛应用于低速数据传输设备中，根据国际电联ITU-T的建议，传输速率为1200波特以下的设备一般采用FSK方式传输数据。 FSK具有调制方法简单，易于实现解调，不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和衰落性能较强等特点。 由于这些原因，FSK是在模拟电话网上用来传输数据的低速、低成本异步调制解调器的一种主要调制方式。 在一个FSK系统中，发端把基带信号的变化转换成对应的载频变化，而在收端则完成与发端相反的转换，将载波频率的变化转变为基带信号的变化。 设FSK的两个载频为f 1、f2，其中心载频为f0?=(f1+f2)/2，又设基带信号的速率为fS，FSK的频谱中，曲线A对应的f1=f0+fS、f2=f0-fS，曲线B对应的f1=f0+0.4fS、f2=f0-0.4fS，从频谱分布可以看出FSK信号的频谱由连续谱和线谱组成线谱出现在两个载频位置上；若两个载频的频率之差较小，小于fS，则连续谱出现单峰，若两个载频之差逐渐增大即f1与f2的距离增大连续谱将出现双峰；由此可见传输FSK信号所需的频带f约为f=|f1-f2|+2fS。 本实验为传输370波特基带信号的FSK实验，采用改变分频链、分频比来实现移频键控。 收端采用过零检测恢复基带信号，并从恢复的基带信号中直接提取码元定时信号。 实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类，直接调频法和移频键控法。 本实验采用移频键控法，它便于用数字集成电路来实现，数字频率调制的解调一般有三种方法鉴频法、过零检测法和差分检波法。 本实验采用过零检测法进行解调。 目前低速率的移频键控调制解调器有专用的集成电路，例如MOTOROLA公司的MC 6800、NE564等。 本实验为帮助理解移频键控调制解调的基本原理，采用小规模集成电路来实现调制解调。 实验电路的总框图如图所示。 实验电路分成FSK发送调制和FSK接收解调，两部分合装在一个实验架上，左边为FSK发送部分，包括方波源、分频器、伪随机序列发生器、调制器驱动器等。 右边为FSK接收部分，包括过零检测、判决、位同步、码再生等。 该实验系统的各主要组成部分 1、方波源方波源为一多谐振荡器以提供FSK的载波和信码定时信号振荡频率约为11800Hz用RW1可微调频率，信码定时信号是方波源输出信号经32分频得到，码率约为370bit/s. 2、调制器调制器为全数字的可变分频比的分频链，其逻辑图如图所示。 从图可以看出，信码为1时分频链作4分频，即输出频率为2950Hz，信码为0时，分频链作8分频，输出频率为1475Hz。 由于这里的输出为对称方波，所含频率成分较丰富，需要占据较宽的信道频带。 在实际工程中，为节省频带，在送入信道前只取基频分量就可以了，所以实际传输时需要在调制器后接有一带通滤波器，该滤波器的中心频率为多少？带宽应为多少？作为思考题留作实验报告的一项计算内容，这样在发送部分的输出端就得到相对于1和0码的2950Hz和1475Hz的正弦波。 但是如果带通的中心频率发生偏移或带通的通带特性不平都会给输出的FSK信号带来寄生调幅，应尽量使之减小。 三实验设备与器材1TCM-P模块化实验平台2移频键控（FSK）实验板3双通示波器（20MHz以上）4万用表（可选）5频率计（100MHz）（可选）6扫频仪（50MHz以上）（可选）四实验内容与记录 1、电源检查。 2、时钟部分实验观察测量点1.1（方波源信号），本实验的主时钟信号由一个多谐振荡器提供，输出频率约为11800Hz。 可用RW1调整频率，在进行调节前必需征得老师的同意。 观察可变分频比的分频链输出测量点1.2-1475Hz，1.3-2950Hz。 可变分频比的分频链由多级D触发器构成，当信码为1时，使载波信号为主振的4分频，信码为0时使载波信号为主振的8分频。 把示波器的探头接至测量点1.1（调制电路部分处）因为环境温度的影响开机后需要预热一段时间测量点1.1的频率才会稳定到11800Hz，如果当频率稳定后达不到该值时，可用RW1调整频率。 测量点1.11.2的值会随测量点1.1变化。 分别观察并记录测量点1. 1、1. 2、1.3信号的波形、频率、幅度、占空比，记录频率值，并与计算值核对。 3、信码部分实验观察测量点1.4-码定时信号，码定时分频链由五级D触发器组成32分频电路，观察测量点1.5-外部输入M序列信号。 码定时分频链及外部输入序列信号为FSK提供信码。 连接实验板的码定时信号输出插孔1.4和实验平台伪随机序列第一路输入插孔，连接实验平台伪随机序列第一路输出插孔和实验板M序列输入插孔1.5，将实验平台第一路伪随机序列设置开关M1-123置为010（设置开关的第7-9位），把双踪示波器的第一路接至实验平台伪随机序列定位测量点M1_P，把示波器的另一路接至实验板测量点1.4，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号并调整好两个信号的上下位置和垂直水平偏转系数。 分别观察并记录测量点1.41.5信号一帧的波形频率幅度占空比。 4、FSK调制实验改变信码输入连接点K- 0、K- 1、K-M，K-0连接为0码，即低电平输入调制，K-1连接为1码，即高电平输入调制，K-M连接为外部M序列输入调制，在测量点1. 6、1. 8、OUT处观测FSK调制后的波形，当为M序列输入时在该点可测得FSK调制的平均载波频率。 连接实验板的码定时信号输出插孔1.4和实验平台伪随机序列第一路输入插孔，连接实验平台伪随机序列第一路输出插孔和实验板M序列输入插孔1.5，将信码输入连接点K- 1、K-M断开，K-0调制电路部分用短路子连接，把双踪示波器的第一路接至实验平台伪随机序列定位测量点M1_P，把示波器的另一路接至实验板测量点1.6，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号并调整好两个信号的上下位置和垂直水平偏转系数。 观察i.分别观察并记录测量点1. 6、1. 8、OUT信号一帧的波形频率幅度占空比。 ii.将信码输入连接点K- 1、K-0断开，K-M用短路子连接，分别观察并记录测量点1. 6、1. 8、OUT信号一帧的波形频率幅度占空比。 六实验预习与思考题1理解FSK调制原理及实现方法。 2由于FSK信号在信道中传输的是两个载频的切换，那么其频谱是否就是这两个载波的线谱？或者说信道的频带只要这两个载频之差就够了？分析说明之。 3在实际工程中，为节省频带，FSK信号在送入信道前只取基频分量就可以了，所以实际传输时需要在调制器后接有一带通滤波器，该滤波器的中心频率为多少？带宽应为多少？七实验报告要求1FSK调制过程中的各测量点实验数据波形2详述FSK系统的组成及调制部分的原理与实现方法3FSK信号时域、频域表达式及信号时域、频域特点分析。 实验五FSK解调实验一实验目的 1、掌握FSK解调原理及其实现方法 2、掌握位同步的作用及其提取方法 3、了解数据传输系统中码再生的方法二实验原理数字频率调制的解调一般有三种方法鉴频法、过零检测法和差分检波法。 本实验采用过零检测法进行解调。 实验电路分成FSK发送调制和FSK接收解调，两部分合装在一个实验架上，左边为FSK发送部分，包括方波源、分频器、伪随机序列发生器、调制器驱动器等。 右边为FSK接收部分，包括过零检测、判决、位同步、码再生等。 1、过零检测在实验系统的接收端对FSK信号的解调是用过零检测方法实现的，其原理如图所示。 数字调频波的过零点随载频而异，如本实验信码为1时载频为2950Hz，每秒过零点为29502个，信码为0时载频为1475Hz每秒过零点为14752个，因此检出过零点数就可以得到关于频率差异的信息，这就是过零检测的基本思路。 输入信号a经限幅后产生矩形波序列b，经微分后产生c，再经整流就形成与频率变化相对应的脉冲序列d，这个序列就代表着调频波的过零点，将其变换展宽成具有一定宽度的矩形波e，并经过低通滤波器滤除高次谐波便能得到对于原数字信号的基带脉冲信号f。 2、位同步在数据传输设备的接收端位同步为码再生所必需，而在数字通信中常常是不发送导频或位同步信号的，这就必须直接从数字信号中提取位同步。 本实验就采用这种直接从数字信号中滤波提取位同步的方法，其原理如图所示一个不归零的随机二进制序列不能直接从该序列中滤出位同步信号，但是若对该信号进行某种变换，例如变成归零码后则该序列中就有f s=1/T s的位同步信号分量，经一窄带滤波器就可以滤出此信号分量，再将它经相位调整（移相器或延迟）就形成位同步脉冲。 3、码再生从过零检测低通滤波器输出的信号必须进行码再生才能恢复出和发端相同的非归零信码，码再生电路用一比较器对解调获得的基带信号进行过零电平判决，再由一触发器对判决信号进行抽样定位。 4、有源滤波器在收端无论是过零检测中的低通，或者是位同步恢复中的带通，工作频率都很低，低通的截止频率为200Hz，带通的中心频率也为370Hz，而且都要求过渡带很窄，这样用LC无源滤波器就遇到元件取值将很大，节数很多而显得笨重，无源RC滤波器也会遇到传输系数太小和过渡带不容易很窄等这样一些矛盾，RC有源滤波器是克服这些矛盾的一个有效方法。 选用具有带通特性的RC滤波器就可以组成有源带通滤波器，有带通特性的RC网络有RC并联网络单T网络和双T网络，其中双T网络的特性最好因为其Q很高可以组成通常很窄的带通滤波器但它有一缺点在W=W0点附近相应有-90到+90的突变，这是不利的，即要求频率及元件都要非常稳定，否则滤波器就可能变成振荡器，为此在本实验中我们选用单T网络作为滤波网络。 三实验设备与器材1TCM-P模块化实验平台2移频键控（FSK）实验板3双通示波器（20MHz以上）4万用表（可选）5频率计（100MHz）（可选）6扫频仪（50MHz以上）（可选）四实验内容与记录 1、时钟部分实验、信码部分实验、FSK调制实验的连接和调试参照上一实验完成（不用记录数据） 2、FSK解调实验连接实验板的码定时信号输出插孔1.4和实验平台伪随机序列第一路输入插孔，连接实验平台伪随机序列第一路输出插和实验板M序列输入插孔1.5，连接实验板的调制信号输出插孔OUT和实验板的解调信号输入插孔IN，将实验平台第一路伪随机序列设置开关M1-123置为010（设置开关的第7-9位）。 将信码输入连接点K- 1、K-0断开，K-M用短路子连接，把双踪示波器的第一路接至实验平台伪随机序列定位测量点M1_P。 3、限幅放大限幅放大器对输入信号进行限幅以消除各种干扰和噪声使输入信号变换成跳变陡峭的方波以取得过零点信息本设备采用通用的电压比较器做过零再生在测量点2.1观测经过限幅后的方波信号。 把示波器的第二路接至实验板测量点2.1，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号并调整好两个信号的上下位置和垂直水平偏转系数。 观察并记录测量点2.1信号一帧的波形幅度占空比。 4微分整流为了提取信码的过零点信息采用将限幅器限幅后的信号送入微分整流单元进行微分整流的方法在测量点2.2观测过零脉冲每个零点一个脉冲。 把示波器的第二路改接至实验板测量点2.2，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号并调整好两个信号的上下位置和垂直水平偏转系数。 观察并记录测量点2.2信号一帧的波形幅度。 5展宽为了把过零点的窄脉冲展宽成具有一定宽度的脉冲本设备采用单稳态来形成在测量点2.3可以观测到与过零点对应的宽脉冲，把示波器的第二路改接至实验板测量点2.3，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号并调整好两个信号的上下位置和垂直水平偏转系数。 观察并记录测量点2.3信号一帧的波形频率幅度占空比。 6有源低通由于FSK调制采用不同的载频代表不同的信息过零点的多少反映了调制端的基带信息，因此采用一个有源低通滤波器对过零信号进行滤波，即把过零信息中的基带信号提取出来，经过滤波后过零点多的信号输出电压高，过零点少的信号输出电压低，在测量点2.4观测恢复出来的基带信号，利用测量点1.4-码定时信号作为示波器的同步信号可看到眼图。 把示波器的第二路改接至实验板测量点2.4解调电路部分区处，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号。 观察并记录测量点2.4信号一帧的波形频率幅度占空比，把示波器的第一路改接至实验板测量点2.9，用该点做同步信号，观察测量点2.4，调整好测量点2.4的上下位置和垂直水平偏转系数即可观察到眼图，需要保证FSK解调输出正常的情况下才能察看的到，因为信号速率较低用长余辉示波器或关闭数字示波器的波形刷新功能的情况下效果较好。 7判决经过有源低通滤波器后过零点被转换为基带模拟信号将这个信号送入一个判决器，其原理与限幅相同，就得到了数字信号，由于在有源低通对基带模拟信号进行了反向输出因此判决后的数字信号与发送端的信号是反向的，在测量点2.5可以观察到判决后的数字信号。 把示波器的第一路接至实验平台伪随机序列定位测量点M1_P，把示波器的第二路改接至实验板测量点2.5，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号。 观察并记录测量点2.5信号一帧的波形幅度占空比，并比较与测量点1.5的区别。 8微分整流为了在经过判决得到的数字信号中提取位定时信息首先对信码进行微分提取过零信息为了得到与信码频率相同的定时需要将信码的下降沿也整流送入后续的滤波器，在测量点2.6点可观看到经过微分整流后的过零点脉冲。 把示波器的第二路改接至实验板测量点2.6，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号。 观察并记录测量点2.6信号一帧的波形9有源带通基带信号为不归零的脉冲，不含位同步信息，经过上述的变换后就得到了含有位同步信息的脉冲，有源带通就是为了把位同步信息取出来，由于单T有源网络的Q值还不够高，因此输出的正弦波相对于信码的连1连0处会出现衰减振荡，但不影响恢复同步脉冲因其后的形成，电路也采用零点形成，在测量点2.7可以观测到衰减振荡。 把示波器的第二路改接至实验板测量点2.7，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号。 观察并记录测量点2.7信号一帧的波形幅度。 10判决由于有源带通输出模拟信号为了得到位定时，把该信号送入判决器将衰减振荡信号转换为满足TTL要求的位定时信号，在测量点2.8可以观测到经过判决后的位定时信号。 把示波器的第二路改接至实验板测量点2.8，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号。 观察并记录测量点2.8信号一帧的波形幅度频率。 11整形延迟为使位同步对解调信号的抽样获得良好效果，还需要使波形更符合TTL电平的跳变规律，另外必须使位同步脉冲的跳变沿避开解调信号的跳变沿，因此需要采用适当整形延迟的方法。 本实验中采用若干非门完成演示功能，在测量点2.9可以观测到经延迟后的位定时信号。 把示波器的第一路接至实验板测量点1.4，把示波器的第二路改接至实验板测量点2.9，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点1.4做同步信号。 因为测量点1.1的频率为环境温度影响，开机后需要预热一段时间频率才会稳定，如果当频率稳定且正常后，测量点1.42.9仍不能保持同步时，可用RW3调整同步，在进行调节前必需征得老师的同意。 观察并记录测量点2.9的波形幅度频率占空比并比较与测量点1.4的区别，测量点2.9与测量点1.4相位不同，测量点2.9的占空比达不到1:1两点的频率相同。 12抽样重新抽样定时采用D触发器完成，最后输出的信码与发信码相参照应无误，在测量点2.10可以观测到经抽样后的信号。 把示波器的第一路接至实验平台伪随机序列定位测量点M1_P，把示波器的第二路改接至实验板测量点2.10，调节示波器使两路信号同时显示，用测量点M1_P做同步信号。 观察并记录测量点2.10信号一帧的波形幅度频率占空比并比较与测量点1.5的区别。 六实验预习与思考题1实现FSK调制和解调是否还有别的办法？如有请举例说明。 2为什么利用FSK波形的过零点可检测出信码。 七实验报告要求1FSK解调过程中的各点实验数据波形2描述FSK系统的解调原理及各部分的作用3.实验结果分析。 实验六PCM编译码实验一实验目的1了解语音信号PCM编译码的工作原理及实现过程2验证PCM编译码原理3初步了解PCM专用集成电路的工作原理和应用4了解语音信号数字化技术的主要指标，掌握相应的测试方法二实验原理脉冲编码PCM技术已经在数字通信系统中得到了广泛的应用，十多年来由于超大规模集成技术的发展，PCM通信设备在缩小体积、减轻重量、降低功耗、简化调试以及方便维护等方面，都有了显著的改进，目前数字电话终端机的关键部件，如编解码器CODEC和话路滤波器等都实现了集成化。 本实验是以这些产品编排的PCM编译码系统，实验以期让实验者了解通信专用大规模集成电路在通信系统中应用的新技术。 PCM数字电话终端机的构成原理如图所示，实验只包括虚线框内的部分，故名PCM编译码实验。 1实验原理和电路说明为适应语音信号的动态范围，实用的PCM编译码必须是非线性的，目前国际上采用的均是折线近似的对数压扩特性。 ITU-T的建议规定以13段折线近似的A律A=87.56和15段折线近似的律=255。 这种折线近似压扩特性的特点是各段落间量阶关系都是2的幂次，在段落内为均匀分层量化即等间隔16个分层，这些对于用数字电路实现非线性编码与译码是极为方便的。 2PCM编译码器简介鉴于我国国内采用的是A律量化特性，因此本实验采用TP3067专用大规模集成电路，它是CMOS工艺制造的单片PCMA律编译器，并且片内带输入输出话路滤波器。 三实验设备与器材1TCM-P模块化实验平台2集成化脉冲编码（脉码）调制编译码（PCM）实验板3双通示波器（20MHz以上）4万用表（可选）5频率计（100MHz）（可选）6扫频仪（50MHz以上）（可选）四实验内容与记录 1、电源检查使用万用表检测实验板接入点有否短路和实验平台电源输出的电压值。 2、时钟部分实验观察并记录主时钟信号、帧定位信号、手动产生的PCM码流信号。 3、PCM编码实验根据编码要求连接线路，观察输入的模拟信号和输出的PCM编码信号，并进行分析。 4、PCM编码时隙实验自己设计线路连接，改变TIME1-5的设置，观察并记录测量点6的波形的频率和幅度。 5、编码码流的PCM译码器实验根据译码原理连接线路，观察并记录译码后测量点8的波形频率幅度，比较测量点8和5信号的区别并解释原因。 保持输入信号的幅度，改变输入正弦信号的频率，在测量点11处观察系统的频率特性。 6、手动产生码流的PCM译码器实验根据译码原理连接线路，改变手动开关IN8-IN1上短路子的位置，观察并记录测量点 7、8的波形，分析结果。 六实验预习与思考题1掌握PCM编译码理论。 2分析集成化PCM编译码系统组成及各部分的作用。 七实验报告要求 1、实验记录，画出PCM编译码中相应时隙的波形。 2、实验记录，根据实验结果绘制PCM编译码过程中相关的波形和曲线。 3、分析实验结果。 实验七PSK实验一实验目的1了解M序列的性能掌握其实现方法及其作用2了解二进制移相键控2PSK或BPSK系统的组成熟悉其调制解调原理3学习同相正交环科斯塔斯Costas环的原理和组成框图4学习集成电路压控振荡器在系统中的应用5学习二进制移相键控2PSK或BPSK系统主要性能指标的测试方法二实验原理数字通信系统的模型可以用下图表示，虚线框内的部分称为数字调制和解调部分，以完成数字基带信号到数字频带信号之间的变换。 与模拟通信系统相比，数字调制和解调同样是通过某种方式，将基带信号的频谱由一个频率位置搬移到另一个频率位置上去。 不同的是数字调制的基带信号不是模拟信号而是数字信号。 在大多数情况下，数字调制是利用数字信号的离散值去键控载波，对载波的幅度、频率或相位进行键控，便可获得ASK FSKPSK等这三种数字调制方式，在抗加性噪声能力和信号频谱利用率等方面以相干PSK的性能最好，目前已在中高速数据传输中得到广泛应用。 除二进制移相键控2PSK或BPSK外，已派生出多种调制形式，如四相移相键控QPSK、八相移相键控8PSK、正交部分响应QPRS、十六状态正交电幅16QAM以及64QAM、256QAM等这些都是有高效率的调制手段。 本实验实现了二进制移相键控2PSK或BPSK，为了模拟实际的数字调制系统。 本实验的调制和解调基本上由数字电路构成。 数字电路具有变换速度，快解调测试方便等优点。 为了实验过程中观察方便，实验系统的载波选为5MHz。 1外部M序列发生器实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试方便，一般都是用M序列发生器产生一个伪随机序列来充当数字基带信号源，按照本原多项式组成多级线性移位寄存器，就可得到不同码长的M序列，码元定时与载波的关系可以是同步的，以便清晰观察码元变化时对应调制载波的相位变化；也可以是异步的，因为实际的系统都是异步的，本设备中实验板输出码定时信号控制实验平台产生M序列，并可以改变实验平台的设置以产生不同码长的M序列，码元速率为1Mbit/