通信系统实验报告.doc
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1、第一次通信系统实验报告实验一 信号源实验一、实验目的1、了解通信系统的一般模型及信源在整个通信系统中的作用。2、掌握信号源模块的使用方法。二、实验内容1、对应液晶屏显示,观测DDS模拟信源输出波形。2、观测各路数字信源输出。3、观测正弦点频信源输出。4、模拟语音信源耳机接听话筒语音信号。三、实验过程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,再按下信号源模块中的电源开关,对应的发光二极管灯亮,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、DDS模拟信源(1)按键“波形选择”,“
2、DDSOUT”测试点输出波形种类在正弦波、三角波、锯齿波、方波A、方波B间循环切换。(2)按键“步进选择”,“DDSOUT”测试点输出波形频率步进值在1KHz、10KHz、 1Hz、50Hz间循环切换。(3)按键“1”或“1”,“DDSOUT” 测试点输出波形频率增加或减少相应的步进值。(4)当输出波形选择“方波B”时,按键“功能切换”,此时液晶屏显示“步进”切换为“占空比”。再按键“1”或“1”,方波B占空比由0开始,每次增加或减少5。再次按键“功能切换”,此时液晶屏显示“占空比”切换回“步进”。(5)按键“复位”,“DDS”测试点输出波形2KHz正弦波,频率步进值为1KHz。说明:按“复位
3、”键后,设置的方波B的占空比信息仍保存;若断电后再开电,方波B的占空比还原为0。(6)“DDSOUT”的波形信息应与液晶屏显示对应。(7)“DDSOUT”测试点输出波形幅度可由“DDS调幅”旋转电位器P05调节,波谷值为0,波峰值在200mV4V间变化。(8)对应液晶屏显示,示波器观测“DDSOUT”测试点波形,掌握DDS模拟信源的使用方法。4、数字信源(1)示波器观测各路数字时钟信号。(2)示波器观测各路伪随机序列。(3)任意设置“NRZ码型选择”拨码开关和“码速率选择”拨码开关,示波器观测24位NRZ码信源信号。5、正弦点频信源调节两个“调幅”旋转电位器,示波器观测四路正弦点频信源信号波形
4、。6、模拟语音信源连接测试点“TOUT”与“RIN”,将耳机和话筒插入相应的音频插座,一边说话一边调节两个“音量调节”旋转电位器P01、P02,直至耳机能听到清晰的说话声音。四、实验结果1、观察了DDS信号源的输出,通过按键或旋钮可以调节DDS信号源输出的频率和峰峰值等参数,还可以输出PWM波形。2、观察了NRZ信源输出和各路伪随机序列输出。3、连接测试点“TOUT”与“RIN”,将耳机和话筒插入相应的音频插座,一边说话一边调节两个“音量调节”旋转电位器P01、P02,耳机听到了清晰的说话声音。五、实验分析与讨论1、什么是“DDS直接数字频率合成模拟信源”?它的基本原理是什么?答:DDS芯片中
5、主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分(如Q2220)。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码;而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加,得到一个相位值;正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度(芯片一般通过查表得到)。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波,因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。2、“伪随机序列”是如何产生的?它主要有哪些性质?答:通过反馈移位寄存器产生。主要有平衡性、游程特性以及相关性等性质。实验二 信道与眼图实验一、实验目的1、掌握用眼图来定性评价基带传输系统性能。2、掌握信道与
6、眼图模块的使用方法。二、实验内容1、信号送入高斯白噪信道,调节噪声功率大小,观测信道输出。2、数字基带传输信道观测眼图。三、实验过程1、将信号源模块、信道与眼图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电源开关,对应的发光二极管灯亮,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,不要带电连线)3、高斯白噪信道(1)将信号源模块任一测试点信号(建议“24.576M”时钟信号除外),送入高斯白噪信道“输入”点。(2)示波器观测“噪声”测试点,为位数较长的伪随机序列,示波器无法稳定观测。(
7、3)观测“噪声”的频谱,应为伪随机序列的频谱,逼近高斯白噪的频谱特性。 这里可采用频谱分析仪或选配的虚拟仪器进行信号频谱分析。(4)示波器观测“输出”测试点,调节“噪声功率调节”旋转电位器P01。逆时针旋转到底时无失真,顺时针增大噪声功率,且输出信号波形上叠加的噪声越明显。(5)观测“输出”测试点信号的频谱随噪声功率大小的变化情况。4、观测眼图(1)信号源模块“码速率选择”拨码开关设置为3分频,即拨为00000000 00000011。(2)此时,将256K码速率的NRZ码或任一伪随机序列,例如PN15,送入“256K”数字基带传输信道“输入”测试点。(3)示波器设定为外触发方式,即选择为“E
8、xt”触发。1通道接“256K”数字基带传输信道“输出”,“EXT TRIG”外触发通道接信号源模块“BS”,调节“256K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器,观测眼图“眼睛”张开/闭合过程。注: 数字基带传输系统实验中,时分复用信号的码速率为256K,送入256K数字基带传输信道观测眼图;时分复用信号经单极性码型变换后,BPH/CMI编码的码速率为512K,送入512K数字基带传输信道观测眼图。“512K码速率带限信道”观测眼图的操作步骤与之相同。信道与眼图模块作为工具模块之一,本实验中仅要求掌握其使用方法,在今后的实验中再具体使用到。四、实验结果1、观测了信号源叠加不同功率谱的噪声的输
9、出情况。下图为噪声功率谱:图2-4-1 噪声功率谱实验三 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、掌握终端模块的使用方法。二、实验内容1、将信号源模块24位NRZ码及其位同步BS、帧同步FS、送入数字终端,观察对应的发光二极管显示情况。2、信号源模块模拟语音信源与终端模块模拟终端对接,实现简易的双方语音通信。三、实验过程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,在反别按下两个模块中的电源开关,对应的发光二极管灯亮,两个模块开始共作。3、数字终端 (1)信号源模块“码速率选择”及24位“NRZ码型选择”拨码开关
10、均任意设置。 (2)实验连线如下:信号源模块 终端模块(数字终端)NRZ-DATA1BS-BS1FS-FS1 (3)观察终端模块下方“DATA1”24位发光二极管的亮灭情况是否与信号源模块24位“NRZ码型选择”拨码开关设置一致。 (4)同理观察“DATA2”是否存在上述同样的现象。四、实验结果1、终端模块下方“DATA1”24位发光二极管的亮灭情况与信号源模块24位“NRZ码型选择”拨码开关设置一致2、终端模块下方“DATA2”24位发光二极管的亮灭情况与信号源模块24位“NRZ码型选择”拨码开关设置一致实验四 常规双边带调幅与解调实验(AM)一、实验目的1、掌握常规双边带调幅与解调的原理及
11、实现方法。2、掌握二极管包络检波法原理。3、了解调幅信号的频谱特性。4、了解常规双边带调幅的优缺点。二、实验内容1、完成常规双边带调幅,观测AM信号的波形及其频谱。2、采用二极管包络检波法,解调AM信号。三、实验原理幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅,使之随调制信号作线性变化的过程。幅度调制器的一般模型如图4-1所示。图4-1 幅度调制器的一般模型设调制信号的频谱为,冲激响应为的滤波器特性为,则该模型输出已调信号的时域和频域一般表达式为式中,为载波角频率,。由以上表达式可见,对于幅度调制信号,在波形上,它的幅度随基带信号规律而变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简
12、单搬移。由于这种搬移是线性的,因此幅度调制通常又称为线性调制。1、常规双边带调幅(AM)常规双边带调制简称调幅(AM)。假设调制信号的平均值为0,将其叠加一个直流偏量后与载波相乘,即可形成调幅信号。其时域表示式为若为确知信号,则AM信号的频谱为其典型波形和频谱(幅度谱)如图4-2所示图4-2 AM信号的波形和频谱若为随机信号,则已调信号的频域表示必须用功率谱描述。由波形可以看出,当满足条件:时,AM调幅波的包络与调制信号的形状完全一样,因此用包络检波的方法很容易恢复出原始调制信号;如果上述条件没有满足,就会出现“过调幅”现象,这时用包络检波将会发生失真。但是可以采用其它的解调方法。由频谱可以看
13、出,AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成,参照图4-2所示,通常我们将已调信号频谱中画斜线的部分称为上边带,不画斜线的部分称为下边带。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同,下边带是上边带的镜像。因此,AM信号是带有载波分量的上边带信号,它的带宽是基带信号带宽的2倍,即AM信号的载波分量并不携带信息。当调制信号为单音余弦信号,即时,有用功率(用于传输有用信息的边带功率)占信号总功率的比例,即调制效率可以写为在“满调幅”( 时,也称100调制)调节下,这时调制效率的最大值为。因此,AM信号的功率利用率比较低。AM的优点在于系统结构简单,价格低廉,所以至今调幅制仍广泛用于无线电广
14、播。本实验采用的AM调幅框图如下图4-3所示。图4-3 AM调幅实验框图上图中,由信号源模块DDS模拟信源直接提供调制信号,即含直流分量的正弦模拟信号,同时将信号源模块384KHz正弦载波作为载波输入,两者相乘得到“AM调幅信号”输出。模块电路中“调制深度调节1(2)”旋转电位器可调节乘法器的调制深度。2、包络检波法解调是调制的逆过程,其作用是从接收的已调信号中恢复出原基带信号(即调制信号)。解调的方法可分为两类:相干解调和非相干解调(包络检波)。前面提到,当AM信号在满足的条件下,其包络与调制信号的形状完全一样。因此,AM信号一般都采用简单的包络检波法来恢复信号。本实验采用的二极管峰值包络检
15、波器如下图4-4所示。图4-4 AM解调实验框图(包络检波法)实验中将AM调幅信号送入“调幅输入”,经二极管包络检波得到“检波输出”信号,它是AM调幅信号的包络,然后再经一级RC低通滤波器,还原出原调制信号。四、实验过程1、将信号源模块、模拟调制模块、模拟解调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,再分别按下三个模块中的电源开关,对应的发光二极管灯亮,三个模块均开始工作。(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、AM调幅(1)信号源模块“DDSOUT”测试点输出2KHz正弦波信号,调节“DDS调幅”旋
16、转电位器,使其峰峰值为1V左右。同时,调节“384K调幅”旋转电位器,使“384K正弦载波”输出峰峰值为3.6V左右。(2)实验连线如下:信号源模块 模拟调制模块“相乘调幅1”DDSOUT 基波输入384K正弦载波 载波输入(3)调节“调制深度调节1”旋转电位器,用示波器观测“调幅输出”信号波形。这里也可采用“相乘调幅2”电路完成同样过程。(4)示波器双踪观测模拟调制模块“基波输入”与“调幅输出”信号时,将示波器两通道幅度单位调到同一档,例如均为“1V/格”档位,理解基波信号是AM调幅信号的“包络”这一概念。4、AM解调(包络检波法)将AM调幅信号送入模拟解调模块中包络检波法“调幅输入”测试点
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