通信原理与电路实验指导书刘爱民

1、第1次实验实验一 通信电路实验箱总体介绍一、主机介绍主机上提供实验所需而配备的专用开关电源，包括三路直流电源：+12V、+5V、-12V，共直流地；直流电源下方是频率计和高低频信号源。它们不作为实验内容，属于实验工具。高低频信号源和频率计的使用说明如下。l 频率计的使用方法本实验箱提供的频率计是基于本实验箱实验的需要而设计的。它只适用于频率低于15MHz，信号幅度Vp-p=100mV5V的信号。参看电路原理图G9（原理图中的CC201用于校正显示频率的准确度，W201用于调节测量的阈门时间，这两个元件均在PCB板的另一面）。使用的方法是：K201是频率计的开关，在使用时首先要按下该开关；当测低

2、于100KHz的信号时连接JG1、JG4（此时JG2应为断开状态）。当测高于100KHz的信号时连接JG2（此时JG1、JG4应为断开状态，一般情况下都接JG2）。将需要测量的信号（信号输出端）用实验箱中附带的带弹片的连接线与频率计的输入端（ING1）相连，则从频率计单元的数码管上能读出信号的频率大小。数码管为8个，其中前6个显示有效数字，第8个显示10的幂，单位为Hz（如显示10.7000-6时，则频率为10.7MHz）。本频率计的精度为：若信号为MHz级，显示精度为百赫兹。若信号为KHz和Hz级则显示精度为赫兹。l 低频信号源的使用方法本实验箱提供的低频信号源是基于本实验箱实验的需要而设计

3、的。它包括两部分：第一部分：输出500Hz2KHz信号（实际输出信号范围较宽）；此信号可以以正弦波的形式输出，也可以方波、三角波的形式输出。它用于变容二极管调频单元，集成模拟乘法应用中的平衡调幅单元，集电极调幅单元和高频信号源调频输出。第二部分：输出20KHz100KHz信号（实际输出信号范围较宽）；此信号可以正弦波的形式输出。它用于锁相频率合成单元。低频信号源的使用方法如下：可调电阻W305用于调节输出方波信号的占空比；W303、W304的作用是：在输出正弦波信号时，通过调节W303、W304使输出信号失真最小。这三个电位器在实验箱出厂时均已调到最佳位置且此三个电位器在PCB板的另一面。原理

4、图上的W306用来调节输出信号频率的大小；W301用于调节方波或者三角波的幅度；W302用于调节正弦波信号的幅度。在使用时，首先要按下开关K301。当需输出500Hz2KHz的信号时，参照原理图G7，连接好JD1、“正弦波”跳线（此时JD2和“正弦波”跳线、“三角波”跳线应断开），则从“可调正弦波输出”处输出正弦波；断开“正弦波”跳线，连接“方波”跳线，则从“波形选择输出”处输出方波；同理，断开“方波” 跳线连接“三角波”跳线，则从“波形选择输出”处输出三角波。当需输出20KHz100KHz的信号时，参考原理图G7，连接好JD2和“正弦波”跳线（此时JD1和“正弦波”跳线、“三角波”跳线应断开

5、），则在“可调正弦波输出”处输出20KHz100KHz的正弦波；根据实验的需要用示波器观察，通过调节W302获得需要信号的大小；用频率计测量，通过调节W306获得需要信号的频率。l 高频信号源的使用方法本实验箱提供的高频信号源是基于本实验箱实验的需要而设计的。它只提供10.7MHz的载波信号和约10.7MHz的调频信号（调频信号的调制频偏可以调节）。载波主要用于小信号调谐放大单元、高频谐振功率放大器单元、集电极调幅单元、模拟乘法器部分的平衡调幅及混频单元和二极管开关混频单元。调频信号主要用于模拟乘法器部分的鉴频单元和FM锁相解调单元。参看附原理图G8。晶体振荡输出载波峰峰值不低于1.5V。LC

6、振荡输出载波峰峰值不低于1V。高频信号源的使用方法如下：使用时，首先要按下开关K401。当需要输出载波信号时，连接J401（此时J402、J403、J404应断开），则10.7MHz的信号由TTF1处输出，W401用于调节输出信号的大小。当需要输出10.7MHz的调频信号时，连接J402、J403、J404（此时J401断开；若信号偏离了10.7MHz，则可调节可调电容CC401使之为10.7MHz），同时使低频信号源处于输出1KHz正弦波的状态，改变低频信号源的幅度就是改变调频信号的频偏，在没有特别要求时，一般低频信号源幅度调为2V，参看低频信号源的使用），则10.7MHz的调制信号由TTF

7、1处输出，W401用于调节输出信号的大小；低频信号源处的W302用于调节调制频偏的大小。在具体使用中，通过示波器观察输出信号的大小和形状。在具体使用中，通过示波器观察输出信号的大小和形状。实验二 集电极调幅与大信号检波一、 实验目的1、 进一步加深对集电极调幅和二极管大信号检波工作原理的理解；2、 掌握动态调幅特性的测试方法；3、 掌握利用示波器测量调幅系数ma的方法；4、 观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。二、 实验原理与线路1、 原理(1) 集电极调幅的工作原理集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，

8、从而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。集电极调幅的基本原理电路如图21所示：图21 集电极调幅原理电路 图中，设基极激励信号电压（即载波电压）为：o = Vocosot则加在基射极间的瞬时电压为B = VBE + Vocosot调制信号电压 加在集电极电路中，与集电极直流电压VCC串联，因此，集电极有效电源电压为 VC = VCC + = VCC + Vcost = VCC(1+macost)式中，VCC 为集电极固定电源电压；ma = V/ VCC 为调幅指数。VBmaxic ic t0 Vc4 Vc3 Vc2 Vc1

9、Vc 0 欠压 临界 过压 图22 同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的变化情形图中，由于-VBB与b不变，故Bmax为常数，又RP不变，因此动态特性曲线的斜率也不变。若电源电压变化，则动态线随VCC值的不同，沿c平行移动。由图可以看出，在欠压区内，当VCC由VCC1变至VCC2（临界）时，集电极电流脉冲的振幅与通角变化很小，因此分解出的Icm1的变化也很小，因而回路上的输出电压c的变化也很小。这就是说在欠压区内不能产生有效的调幅作用。当动态特性曲线进入过压区后，VCC等于VCC3、VCC4等，集电极电流脉冲的振幅下降，出现凹陷，甚至可能使脉冲分裂为两半。在这种情况下，分解出的Icm1随集电极

10、电压VCC的变化而变化，集电极回路两端的高频电压也随VCC而变化。输出高频电压的振幅Vc=Icm1·Rp，Rp不变，Icm1随Vc而变化，而VCC是受控制的，回路两端输出的高频电压也随变化，因而实现了集电极调幅。其波形如图23所示。 图2-3 集电极调幅波形图当没有加入低频调制电压 I（即=0）时，逐步 Icm1改变集电极直流电压VCC的大小，同样可使ic电流脉冲发生 Ic0 变化，分解出的ICO或Icm1也 Q会发生变化。我们称集电极高频电流Icm1（或ICO）随VCC变化的关系线为静态调制特性曲线。根据分析结果可作出静态调制特性曲线如图24所示。 O VCCQ VCCO VCC

11、图24 集电极调幅的静态调制特性静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程，因为没有加入调制信号，输出电压中没有边频存在，只有载波频率，不是调幅波。通常调制信号角频率要比载波角频率o低得多，因此对载波来说，调制信号的变化是很缓慢的，可以认为在载波电压交变的一周内，调制信号电压基本上不变。这样，静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过程。我们可以利用它来确定已调波包络的非线性失真的大小。由图24可知，为了减小非线性失真，当加上调制信号电压时，保证整个调制过程都工作在过压状态，所以工作点Q应选在调制特性曲线直线段的中央，即VCCQ=1/2VCCO处，VCCO为临界工作状态时的集电极直流电压。否则，工作

12、点Q偏高或偏低，都会使已调波的包络产生失真。在本实验中会得到证实。（2）二极管大信号检波的工作原理当输入信号较大（大于0.5伏）时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。(a)大信号检波原理电路如图2-4-a所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD很大，使电容器上的电压c很快就接近高频电压的峰值。充电电 流的方向如图25a图中所示。这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管D的两端。这时二极管导通与 否，由电容器C上的电压c和输入信号电压i共同决定。当高频信号的瞬时值小于c时，

13、二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。如图25b中的t1至t2的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图25b中的t2至t3时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻R放电。这样不断地循环反复，就得到图25b中电压c的波形。因此只要充电很快，即充电时间常数Rd·C很小（Rd为二极管导通时的内阻）；而放电时间常数足够慢，即放电时间常数R·C

14、很大，满足Rd·C<< RC,就可使输出电压c的幅度接近于输入电压i的幅度,即传输系数接近1。另外，由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频电压周期（放电时c的基本不变），所以输出电压c的起伏是很小的，可看成与高频调幅波包络基本一致。而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同，故输出电压c就是原来的调制信号，达到了解调的目的。根据上述工作特点，大信号检波又称峰值包络检波。理想情况下，峰值包络检波器的输出波形应与调幅波包络线的形状完全相同。但实际上二者之间总会有一些差距，亦即检波器输波形有某些失真。本实验可以观察到该检波器的两种特有失真：即惰性失真和负峰切割失真。惰性

15、失真是由于负载电阻R与负载电容C选得不合适，使放电时间常数RC过大引起的。惰性失真又称对切割失真，如图26所示。如图中t1-t2时间内，由于调幅波的包络下降，电容C上的电荷不能很快地随调幅波包络变化，而输入信号电压i总是低于电容C上的电压c，二极管始终处于截止状态，输出电压不受输入信号电压控制，而是取决于RC的放电，只有当输入信号电压的振幅重新超过输出电压时，二极管才重新导电。为了避免这种失真，理论分析证明，R·C的大小应满足下列条件 式中ma是调制系数；max是被检信号的最高调制角频率。负峰切割失真是由于检波器的直流负载电阻R与交流（音频）负载电阻相差太大引起的一种失真。检波器总是

16、通过耦合电容CC与低频放大器或其他电路相连接。如图27所示。图中CC是耦合电容，容量较大；ri2是下一级电路的输入电阻（一般较小1K左右）。由图可见：检波器的直流负载电阻为R（RL）；由于CC的容量较大，对音频（低频）来说，可以认为是短路。 图2-7 接有交流负载的检波器因此，检波器的交流负载电阻R等于R与ri2的并联值，即 显然交、直流电阻是不同的，因而有可能产生失真。这种失真通常使检波器音频输出电压的负峰被切割，因而称为负峰切割失真或底部切割失真，如图28所示。 V maVi Vi VR 图28 负峰切割失真为了避免这种失真，经理论分析R和应满足下列条件 2、 实验线路本实验的原理电路图如

17、附图G3所示。图中Q1为驱动管，Q2为调幅晶体管。晶体管Q1工作于甲类，Q2工作于丙类，被调信号由高频信号源从IN1输入，C13与T1及 C3与T2的初级调谐在输入信号，此处调谐在10. 7MHz。调制信号从IN3处输入，D1为检波管，R3、R4、R5为检波器的直流负载，C6、R3、C7组成型低通滤波器，C10为耦合电容，R7、R6、R10为下级输入电阻。三、 实验内容参照附图G3，在主箱上正确插好集电极调幅与大信号检波模块，对照集电极调幅与大信号检波模块部分，正确连接电路电源线，12V孔接+12V， GND接GND（从电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接了,扩

18、展板上的电源指示灯将会亮)。1、 调整集电极调幅的工作状态。 开关K1向右拨，连接好跳线J1,J2,J5;调W1使Q1的静态工作点为UEQ2.1V（即测其发射极对地的电压）。2、从IN1处注入10.7MHz的载波信号（大小为Vp-p=450mV左右，此信号由高频信号源提供。为了更好地得到调幅波信号，在实验过程中应微调10.7Mhz信号的大小。），在TT1处用示波器观察输出波形，调节T1、T2的磁芯使TT1处输出信号最大且不失真。3、测试动态调制特性用示波器从Q2发射极测试其输出电压波形，改变从IN1处输入信号的大小（即调W401，信号幅度从小到大），直到观察到电流波形顶点有下凹现象为止，此时，

19、Q2工作于过压状态，保持输入信号不变，从IN3处输入1KHz的调制信号（调制信号由低频信号源提供，参照低频信号源的使用），调制信号的幅度由0V开始增加。此时用示波器在TT1处可以看到调幅信号如图4-10。改变调幅信号大小，记下不同的V时的调幅系数ma，并制表4-2。表4-2V（V）0.20.512ma 图2-9 调幅系数测量 4、观察检波器的输出波形从TT2用示波器观察检波器输出波形，分别连接J2、J3、J4、J5，J6在TT2处观察输出波形。1）观察检波器不失真波形（参考连接为J2、J5，可以相应的变动）。2）观察检波器输出波形与调幅系数ma的关系。3）在检波器输出波形不失真的基础上，改变直

20、流负载，观察“对角线切割失真”现象，若不明显，可加大ma（参考连接为J3、J5，可以相应的变动）。1） 在检波器输出不失真的基础上，连接下一级输入电阻，观察“负峰切割失真”现象（参考连接为J2、J6，可以相应的变动）。四、实验报告内容1、 整理实验所得数据。2、 画出不失真和各种失真的调幅波波形。3、 画出当参数不同时，各种检波器的输出波形。五、实验仪器1、20MHz双踪模拟示波器 一台2、BT-3频率特性测试仪（选项） 一台第2次实验通信原理实验箱总体介绍实验注意事项1、 本实验系统接通电源前请确保电源插座接地良好。2、 除信号源模块外，其它实验模块平时应保存在保管箱中，注意防潮、防尘。在实

21、验完毕后应尽快将实验模块放入保管箱中保存。3、 从保管箱中取出或放入实验模块应轻拿轻放，实验模块的两侧应与保管箱插槽对准方可取出或插入实验模块，切勿用蛮力。4、 每次安装实验模块之前应确保主机箱右侧的交流开关处于断开状态。为保险起见，建议拔下电源线后再安装实验模块。5、 安装实验模块时，应先将模块左侧卡口与固定槽中的定位卡对齐，再轻轻压下实验模块，然后在实验模块右侧用胶木螺钉固定。应确保固定槽中的电源插针与实验模块底部的电源接口接触良好，无短路和断路，手旋螺钉也不应固定得过紧，以免压坏实验模块表面或造成短路，经过仔细检查后方可通电实验。6、 各实验模块上的双刀双掷开关、轻触开关、微动开关、拨码

22、开关、手旋电位器均为磨损件，请不要频繁按动或旋转。7、 请勿直接用手触摸芯片、电解电容等元件，以免造成损坏。8、 各模块中的3362电位器（蓝色正方形元件）是出厂前调试使用的。出厂后的各实验模块功能已调至最佳状态，勿需另行调节这些电位器，否则将会对实验结果造成严重影响。若已调动请尽快复原；若无法复原，请与指导老师或直接与我公司联系。9、 在关闭各模块电源之后，方可进行连线。连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻拔，检查无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与孔连接过紧的情况，应用手捏住连线插头的塑料线端，左右摇晃，直至连线与孔松脱，切勿用蛮力强行拔出。10、并口下载线和串口线应轻插、轻拔，以免

23、折断插针。11、按动开关或转动电位器时，切勿用力过猛，以免造成元件损坏。12、本实验系统中的工具模块（信号源模块、频谱分析模块、终端模块）在完成本身实验功能的基础上，主要是为其它实验模块服务的。各工具模块的使用方法我们都做了详细的介绍，希望同学们能灵活运用这些工具模块，达到最好的实验效果。实验三 信号源实验一、实验目的1、了解频率连续变化的各种波形的产生方法。2、理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。3、熟练掌握信号源模块的使用方法。二、实验内容1、观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及7段数码管的显示。2、观察点频方波信号的输出。3、观察点频正弦波信号的输出。4、拨动拨码开关

24、，观察码型可变NRZ码的输出。5、观察位同步信号和帧同步信号的输出。三、实验仪器1、信号源模块2、20M双踪示波器 一台3、频率计（可选） 一台4、PC机（可选） 一台5、连接线 若干四、实验原理1、信号源数字部分数字部分为实验箱提供以2M为基频分频比19999的BS、2BS、FS信号及24位的NRZ码，并提供1M、256K、64K、32K、8K的方波信号。信号源数字部分信号是直接由CPLD分频得到的。图1-1 数字信号源部分原理框图（1）首先将24M的有源晶振三分频得到8M的时钟信号。（2）然后通过可预置的分频电路（分频比19999），由于经可预置分频器出来的信号是窄脉冲，因此通过D触发器二

25、分频将其变为占空比是50的信号，因此从CPLD得到的BS信号频率是以2M为基频进行19999分频。（3）BS信号经过一个24分频的电路得到一个窄脉冲即是FS信号。（4）NRZ码产生器通过FS信号和BS信号的触发得到同外部码型调节一样的NRZ码。（5）8M的信号还用于产生1M、256K、64K、32K、 8K的信号。（6）D0D7为预留端口。2、信号源模拟部分模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（频率变化范围100Hz10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz1KHz）、方波（频率变化范围100Hz10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz1KHz），以及提供的32K、64K正

26、弦波的载波信号。图1-2 模拟信号源部分原理框图正弦波、方波、锯齿波、三角波一个周期的点数据被以不同的地址存入波形数据存储器中，单片机根据波形选择开关和频率调节器送入的信息，一方面发出控制信号给CPLD调制CPLD中分频器的分频比，并将分频后的频率通过驱动数码管显示出来，另一方面通过控制CPLD使其输出与波形选择及分频比输出的频率相对应的地址信号到波形数据存储器中，然后输出的波形的数字信号依次通过D/A转换器、滤波器、放大器得到所需要的模拟信号。五、实验步骤及注意事项1、将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER1、POW

27、ER2，发光二极管LED01、LED02发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、模拟信号源部分观察“32K正弦波”和“64K正弦波”输出的正弦波波形，调节对应的电位器的“幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。按下“复位”按键使U03复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波”、“锯齿波”、“方波”以及发光二极管LED07灭，数码管SM01SM04显示“2000”。按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波

28、形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动“频率调节”的旋转编码器，可改变输出信号的频率，观察“模拟输出”点的波形，并用频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动对应电位器“幅度调节”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达5V以上。（注意:发光二极管LED07熄灭，转动旋转编码器时，频率以1Hz为单位变化；按一下旋转编码器，LED07亮，此时旋转旋转编码器，频率以50Hz为单位变化；再按一下旋转编码器，LED07熄灭，频率再次以1Hz为单位变化）将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。电位器W02用来调节开

29、关电容滤波器U06的控制电压，电位器W01用来调节D/A转换器U05的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。4、数字信号源部分拨码开关SW04、SW05的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对应十进制数的1位，以BCD码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为2MHz，分频比变化范围是19999，所以位同步信号频率范围是200Hz2MHz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号频率为15.625KHz，则需将基频信号进行128分频，将拨码开关SW04、SW05设置为00000001 00101000，就可以得到15.625K

30、Hz的方波信号。拨码开关SW01、SW02、SW03的作用是改变NRZ码的码型。1位拨码开关就对应着NRZ码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。将拨码开关SW04、SW05设置为00000001 00101000，SW01、SW02、SW03设置为01110010 00110011 10101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 观察1024K、256K、64K、32K、8K各点波形（由于时钟信号为晶振输出的24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8

31、125K信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）。 将拨码开关SW04、SW05设置为00000001 00101000，观察伪随机序列PN15、PN31、PN511的波形。 改变拨码开关SW04、SW05的设置，重复观察以上各点波形。六、实验结果实验四 终端实验一、实验目的1、了解终端在整个通信系统中的作用。2、了解通信系统的质量优劣受哪些因素影响。3、掌握终端模块的使用方法。二、实验内容1、将原始数字基带信号和接收到的数字信号送入终端模块，观察发光二极管的显示，判断是否出现误码。2、将接收到的模拟信号送入终端模块，用耳机收听还原出来的信号，从而对整个通信系统信号传输质量做出结论。三、实

32、验仪器1、信号源模块2、终端模块3、20M双踪示波器 一台4、立体声耳机 一副5、立体声单放机（可选） 一台6、连接线 若干四、实验原理1、音频信号产生音频信号有两种：一是由单放机输出的音频信号，该信号在输入前已经过放大，故可以直接输出（由T-OUT1输出），也可以经过LM386再放大后由T-OUT2输出；另一种音频信号是由实验箱所配带话筒立体声耳机的话筒部分输入的语音信号，该信号功率太小，必须经过LM386的放大后由T-OUT2输出。电路原理图如图2-1所示。图2-1 音频功放电路图12、终端模拟部分将接收到的模拟信号从R-IN输入，分压后再经E07（10uF）滤除其直流成分，然后送入音频功

33、率放大器U05（LM386）放大后由实验箱所配耳机输出。电路原理图如图2-2所示。图2-2 音频功放电路图23、终端数字部分本实验中数字基带信号的接收与发送均为串行通信，每一帧为24位。实验时将接收到的数字信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA2”、“BS2”、“FS2”送入U04，它为一可编程逻辑器件，通过其经串/并转换后由发光二极管D25D48分别显示；然后再将原始数字基带信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA1”、“BS1”、“FS1”送入U04，经串/并转换后由发光二极管D01D24分别显示。通过比较这两组发光二极管的亮灭情况，就可以直观判断接收到的数字信号是否

34、出现了误码。两组数字信号的串/并转换均在U04内部完成，其工作原理如下：以位同步信号为时钟，数字信号逐位移入三片串联的74164（八位移位寄存器，三级串联后可保存24位数据），三片74164的输出脚分别连至三片74374（八上升沿D触发器）的输入端，当帧同步信号的上升沿到来时，一帧完整的数字信号（24位）恰好全部移入三片74164，此时三片74374开始读数，24位数字信号被读入24个D触发器的D端。因为帧同步信号的高电平维持时间小于一位码元的宽度，所以帧同步信号每来一个上升沿时，74374只能从外部读入一位数据，其它时间处于锁存状态，从而避免了数据的错误读写。读入D端的数据在触发器时钟的控制

35、下从 Q端输出驱动发光二极管，从而实现数据传输的串/并转换。同理，实现数据传输的并/串转换也采用类似的电路，在此不再重述。特别值得注意的是，送入终端模块的数字信号必须是以24位为一帧的周期性信号。电路原理框图如图23所示。图2-3 终端数字原理框图五、实验步骤及注意事项1、 将信号源模块、终端模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不

36、要带电连线）3、 音频信号的产生实验 将带话筒立体声耳机的话筒插入话筒插座（TRANSMITTER），对着话筒说话，用双踪示波器观测测试点T-OUT1、T-OUT2波形，并比较两测试点波形的区别。调节“音量调节1”旋钮，观测波形变化。 用单放机代替话筒，重复上述实验。4、 模拟信号接收实验连接信号源模块的模拟输出与终端模块的模拟信号输入点“R-IN”，将耳机插入耳机插座，调节信号源产生的模拟信号的频率，听听耳机里面的声音发生了什么变化？ 连接测试点T-OUT2和R-IN，将话筒和耳机分别插入话筒（TRANSMITTER）插座、耳机（EARPHONE）插座中，对着话筒说话，并调节“音量调节1”旋

37、钮、 “音量调节2”旋钮，听听耳机能否无差错地还原语音。5、 数字信号接收实验关闭所有电源，将信号源模块中的拨码开关SW01SW05设置为非全0或非全1状态，用连接线按如下接法连接各点：信号源模块终端模块NRZ DATA1、DATA2BS BS1、BS2FS FS1、FS2打开各模块电源，按一下终端模块的“复位”开关，使U04复位，观察D01D24和D25D48这两组发光二极管上下各对应位的亮灭情况是否一致。改变信号源模块拨码开关的设置，再次观察两组发光二极管的亮灭情况。6、 值得注意的是，在这里我们做的都是最简单的信号接收实验，在后继的实验中，终端模块将作为衡量通信系统传输质量好坏的工具，希

38、望同学们能够灵活使用。六、实验结果实验五 ASK调制与解调实验一、实验目的1、理解ASK调制的工作原理及电路组成。2、理解ASK解调的原理及实现方法。3、掌握ASK信号的频谱特性。二、实验内容1、观察ASK调制与解调信号的波形。2、观察ASK信号频谱。三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、同步提取模块5、频谱分析模块（可选）6、20M双踪示波器 一台7、连接线 若干四、实验原理1、2ASK调制原理图3-1 ASK调制原理图ASK基带信号经过电压比较器（LM339），输出高/低电平驱动模拟开关（74HC4066）导通/关闭，ASK载波通过电压跟随电路（TL082）提高带负

39、载能力，然后通过模拟开关电路选择通过/截止，最后得到ASK调制信号输出。2、 2ASK解调原理本实验采用的是包络检波法，ASK调制信号经过RC组成的耦合电路，输出波形可从OUT1观察，然后通过半波整流器（由1N4148组成），输出波形可从OUT2观察，半波整流后的信号经过低通滤波器（由TL082组成），滤波后的波形可从OUT3观察，再经过电压比较器（LM339）与参考电位比较后送入抽样判决器（74HC74）进行抽样判决，最后得到解调输出的二进制信号。标号为“ASK判决电压调节”的电位器用来调节电压比较器的判决电压。判决电压过高，将会导致正确的解调结果的丢失；判决电压过低，将会导致解调结果中含有

40、大量错码，因此，只有合理选择判决电压，才能得到正确的解调结果。抽样判决用的时钟信号就是ASK基带信号的位同步信号。图3-2 ASK解调原理图五、实验步骤 1、将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块、同步提取模块、频谱分析模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、ASK调制实验（1）将信号源模块产生的码速率为15.625

41、KHz的周期性NRZ码和64KHz的正弦波（幅度为3V左右）分别送入数字调制模块的信号输入点“ASK基带输入”和“ASK载波输入”。以信号输入点“ASK基带输入”的信号为内触发源，用示波器双踪同时观察点“ASK基带输入”和点“ASK调制输出”输出的波形。并将这两点的信号送入频谱分析模块进行分析，观察其频谱。（2）改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验。4、ASK解调实验（1）将信号源模块的位同步信号（BS）的频率设置为15.625KHz，将信号源模块产生的NRZ码设置为周期性码，将同步信号提取模块的拨码开关SW01的第一位拨上。（2）用信号源模块产生的NRZ码为基带信号，合理连接信号源模块

42、与数字调制模块，使数字调制模块的信号输出点“ASK调制输出”能输出正确的ASK调制波形。（3）将“ASK调制输出”的输出信号送入数字解调模块的信号输入点“ASK-IN”，观察信号输出点“ASK-OUT”处的波形，并调节标号为“ASK判决电压调节”的电位器，直到在该点观察到稳定的NRZ码为止。将该点波形送入同步信号提取模块的信号输入点“NRZ-IN”,再将同步信号提取模块的信号输出点“位同步输出”输出的波形送入数字解调模块的信号输入点“ASK-BS”，观察信号输出点“OUT1”、“OUT2”、“OUT3”、“ASK解调输出”处的波形，并与信号源产生的NRZ码进行比较。（4）改变信号源产生的NRZ

43、码的设置，重复上述观察。实验六 FSK调制与解调实验一、实验目的1、掌握FSK调制与解调的工作原理及电路组成。2、掌握FSK信号的频谱特性。二、实验内容1、观察FSK调制与解调信号波形。2、观察FSK信号频谱。三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、同步提取模块5、频谱分析模块（可选）6、20M双踪示波器 一台7、连接线 若干四、实验原理1、2FSK调制原理图4-1 FSK调制原理图从“FSK基带输入”输入的基带信号分成两路，一路经过电压比较器1（LM339）得到同基带信号极性相同的高/低电平，另一路经过电压比较器2（LM339）得到同基带信号极性相反的高/低电平，分别接

44、至模拟开关电路1、2（74HC4066），因此当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，输出第一路载波（FSK载波输入1）；当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2打开，此时输出第二路载波（FSK载波输入2），再通过叠加就得到FSK调制信号输出。2、 2FSK解调原理图4-2 FSK解调原理图本实验采用的是过零检测法，FSK信号通过整形1（LM339）将信号高电平限幅在5V，这样使FSK信号变为CMOS电平即矩形波序列，然后分两路分别输入单稳1、2（74HC123）及相加器（74HC32），就得到了代表FSK信号过零点的脉冲序列，单稳1和单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿

45、触发，它们与相加器（74HC32）一起共同对TTL电平的FSK信号进行微分、整流处理。再通过低通滤波器（由TL082组成）滤除高次谐波，再依次通过整形2和抽样电路共同构成抽样判决器，便能得到FSK解调信号。其判决电压可通过标号为“2FSK判决电压调节”的电位器进行调节，抽样判决用的时钟信号就是FSK基带信号的位同步信号。五、实验步骤及注意事项1、将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块、同步提取模块、频谱分析模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一

46、下信号源模块的复位键，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、FSK调制实验（1）将信号源模块产生的码速率为15.625KHz的周期性NRZ码和64KHz正弦波（幅度为3V左右）及32KHz的正弦波（幅度为3V左右）分别送入数字调制模块的信号输入点“FSK基带输入”、“FSK载波输入1”和“FSK载波输入2”。以信号输入点“FSK基带输入”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“FSK基带输入”和点“FSK调制输出”输出的波形。并将这两点的信号送入频谱分析模块进行分析，观察其频谱。（2）改变送入的基带信号和载波信号，重复上

47、述实验。4、FSK解调实验（1）将信号源模块的位同步信号（BS）的频率设置为15.625KHz，将信号源模块产生的NRZ码设置为周期性码，将同步信号提取模块的拨码开关SW01的第一位拨上。（2）将信号源模块产生的NRZ码为基带信号，合理连接信号源模块与数字调制模块，使数字调制模块的信号输出点“FSK调制输出”能输出正确的FSK调制波形。（3）将点“FSK调制输出”的输出信号送入数字解调模块的信号输入点“FSK-IN”，观察信号输出点“FSK-OUT”处的波形，并调节标号为“FSK判决电压调节”的电位器，直到在该点观察到稳定的NRZ码为止。将该点波形送入同步信号提取模块的信号输入点“NRZ-IN

48、”,再将同步信号提取模块的信号输出点“位同步输出”输出的波形送入数字解调模块的信号输入点“FSK-BS”，观察信号输出点 “单稳输出1”、“单稳输出2”、“过零检测”、“滤波输出”、“FSK解调输出”处的波形，并与信号源产生的NRZ码进行比较。（4）改变信号源产生的NRZ码的设置，重复上述观察。六、实验思考题1、改变74123的哪些外围元件参数对FSK解调正确输出有影响？2、用过零检测法进行FSK解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比是否产生了延迟？第3次实验实验七 PSK（DPSK）调制与解调实验一、实验目的1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。2、掌握产生PSK(

49、DPSK)信号的方法。3、掌握PSK(DPSK)信号的频谱特性。二、实验内容1、观察绝对码和相对码的波形。2、观察PSK(DPSK)信号波形。3、观察PSK(DPSK)信号频谱。4、观察PSK(DPSK)相干解调器各点波形。三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、同步提取模块5、频谱分析模块（可选）6、20M双踪示波器 一台7、连接线 若干四、实验原理1、2DPSK调制原理 DPSK基带信号经过异或门（74HC86）、D触发器（74HC74）得到基带信号的差分编码信号，D触发器的时钟信号由DPSK-BS输入。同FSK一样，差分编码信号分成两路，一路接至模拟开关电路1（74

50、HC4066），另一路经过反相器（LM339）得到反相的差分编码信号接至模拟开关电路2（74HC4066），因此当差分编码信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，输出DPSK正相载波；当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2打开，此时输出DPSK反相载波（DPSK反相载波是由正相载波经过反相电路（由TL082组成）产生的，再通过叠加就得到DPSK调制信号输出。电路不通过异或门和D触发器时产生的信号为PSK的调制信号。2、 2DPSK解调原理本实验采用的是极性比较法，DPSK信号经过乘法器（MC1496）与载波信号相乘后，可通过OUT4观察，然后经过低通滤波器（由TL082组成）

51、去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，再依次经过放大电路（由TL082组成）、比较器（LM339）、抽样判决器（74HC74）得到差分编码的基带信号，最后通过差分译码电路（74HC74、74HC86）还原成绝对码波形即DPSK解调信号。其判决电压可通过标号为“DPSK判决电压调节”的电位器进行调节，抽样判决用的时钟信号就是DPSK基带信号的位同步信号，解调中的载波信号就是DPSK调制中的同相载波。电路不通过差分译码产生的信号为PSK解调信号。五、实验步骤及注意事项1、将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块、同步提取模块、频谱分析模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按