篇一：通信原理实验指导书 实验一 信号源实验 一、实验目的
1.掌握频率连续变化的各种波形的产生方法。 2.掌握用fpga产生伪随机码的方法。 3.掌握码型可变nrz码的产生方法。
4.了解用fpga进行电路设计的基本方法。
5.理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。 6.熟练掌握信号源模块的实验方法。 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.观察7位、15位、31位伪随机码的输出。 5.拨动拨码开关，观察码型可变nrz码的输出。 6.观察位同步信号和帧同步信号输出。 7.改变fpga程序，扩展其他波形。 三、实验器材
1. 信号源模块 一台 2. 20m双踪示波器一台 3．频率计（可选）一台 4. 连接线 若干 四、实验原理
信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。 1.模拟信号源部分图1-1 模拟信号源部分原理框图模拟信号源部分可以输出频率和幅度可以任意改变的正弦波（频率变化范围100hz～10khz）、三角波（频率变化范围100hz～1khz）、方波（频率变化范围100hz～10khz）、锯齿波（频率变化范围100hz～1khz）以及32khz、64khz、1mhz的点频正弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图1-1所示。
在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器u005（2864）并存放在固定的地址中。当单片机u006（89c51）检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整u004（epm7128stc100-10）中分频器的分频比，分频后的信号频率由数码管m001～m004显示；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器u005中对于地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过d/a转换器u007(tlc7528)、开关电容滤波器u008（tlc41cd）后得到所需模拟信号。 2.数字信号源部分
数字信号源部分可以传输多种频率的点频方波、7位伪随机码、15位伪随机码、31位伪随机码、nrz码（可以通过拨码开关sw103、sw104、sw105改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能有u004(epm7128stc100-10)来完成，通过拨码开关sw101、sw102可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的频率。该部分电路原理框图如图1-2所示。 图1-2 数字信号源部分原理框图
晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1mhz、256khz、64khz、8khz的方波以及8khz的窄脉冲信号。可预置分频器的分频比可通过拨码开关sw101、sw102来改变，分频比范围是1～9999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“bs”输出）。以为同步信号为时钟，通过3级、4级和5级移位寄存器可分布产生7位、15位、31位的伪随机码。数字信号源部分还包括一个nrz码产生电路，通过该电路可产生24位为一帧的周期性nrz码序列，该序列的码型可通过拨码开关sw103、sw104、sw105来改变。在后继的码型变换、时分复用、cdma等实验中，nrz码将起到十分重要的作用。 五、实验步骤
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，在按下开关power1、power2,发光二极管led001、led002
发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。在信号源epm7128stc100-10的下载程序中，signal.pof为24位的nrz码，signal2.pof为伪随机码（7pn、15pn、31pn）。 3. 模拟信号源部分
① 观察“32k正弦波”、“64k正弦波”、“1m正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器“32k幅度调节”、“64k幅度调节”、“1m幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。 ② 按下“复位”按键使u006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led007灭，数码管ｍ001～ｍ004显示“2000”。 ③ 按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其他仍熄灭），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。 ④ 将波形选择为正弦波（对应发光二极管亮），转动旋转编码器k001,改变输出信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形，并注意计算其频率是否与数码管显示的一致。转动电位器“幅度调节1”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达3v以上（注意：发光二极管led007熄灭，转动旋转编码器k001时，频率以1hz为单位变化；按一下k001，led007亮，此时转动k001，频率以50hz为单位变化；再按一下k001，频率再次以1hz为单位变化）。 ⑤ 将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。
⑥ 模拟信号放大通道：用导线连接“模拟输出”点与“in”点，观察“out”点波形，转动电位器“幅度调节2”可改变输出信号的幅度（最大可达6v以上）。 ⑦ 电位器w006用来调节开关电容滤波器u008的控制电压，电位器w007用来调节d/a转换器u007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
① 拨码开关sw101、sw102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1～9999，所以位同步信号频率范围是200hz～2mhz。例如，若想将信号输出点“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sw101、sw102设置为00000001 00101000，就可以得到15.625khz的方波信号。拨码开关sw103、sw104、sw105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。 ② 把signal1.pof文件从下载口j001下载到u004（emp7128stc100-10）。将拨码开关sw101、sw102设置为00000001 00000000，sw103、sw104、sw105设置为01110010 00110011 10101010，观察bs、fs、nez波形。
③ 改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。
④ 把signal2.pof文件从下载口j001下载到u004（emp7128stc100-10）。观察7pn（码型为1110010）、15pn（码型为1111 0101 1001 000）、31pn（码型为1111 1001 1010 0100 0010 1011 000）波形。
⑤ 观察1024k、256k、64k、32k、8k、z8k各点波形（由于时钟信号为晶振输出的24mhz的方波，所以整数倍分频后只能得到的1000k、250k、62.5k、31.25k、7，8125k信号，电路版熵的标识为近似值，这一点请注意） ⑥ 自行在pc机上编写fpga程序，通过下载口j001下载至u004中，观察所设计电路各点的波形（选做）。
六、输入、输出点参考说明 1.输入点说明
in：模拟信号放大器输入点。 2.输出点说明 模拟输出：波形种类、幅度、频率均可调节。各种波形的频率变化范围如下： 正弦波：100hz～
10khz 三角波：100hz～1khz 锯齿波：100hz～1khz 方 波：100hz～10khz
32khz正弦波：31.25khz正弦波输出点，幅度最大可达4v以上。 64khz正弦波：62.5khz正弦波输出点，幅度最大可达4v以上。 1 mhz正弦波：1mhz正弦波输出点，幅度最大可达4v以上。out：模拟信号放大器输出点，放大倍数最大为2倍。数字输出：
z8k： 7.8125khz窄脉冲输出点。8k：7.8125khz方波输出点。32k： 31.25khz方波输出点。64k： 62.5khz方波输出点。256k： 250khz方波输出点。1024k：1000khz方波输出点。 bs：位同步信号输出点，方波，频率可通过编码开关sw101、sw102改变。2bs： 2倍位同步信号频率方波输出点。
fs：帧同步信号输出点，窄脉冲，频率是位同步信号频率的二十四分之一。
nrz： 24位nrz码输出点，码型可通过拨码开关sw103、sw104、sw105改变，码速率同位同步信号 频率。
7pn： 7位伪随机码输出点，码速率同位同步信号频率。 15pn： 15位伪随机码输出点，码速率同位同步信号频率。 31pn： 31位伪随机码输出点，码速率同位同步信号频率。 七、实验思考题
1.位同步信号和帧同步信号在整个通信系统中起什么作用？
2.自行计算其他波形的数据，利用u006和u005剩下的资源扩展其他波形。 3.自行设计一个码元可变的nrz码产生电路并分析工作过程。 八、实验报告要求
1.分析实验电路的工作原理。叙述工作过程。
2.根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图。
3.对实验思考题加以分析，并画出原理图与工作波形图。实验二 脉冲幅度调制与解调实验 一、实验目的
1.理解脉冲幅度调制的原理和特点。 2.理解脉冲幅度调制波形的频谱特性。 二、实验内容
1. 观察基带信号、脉冲幅度调制信号、抽样时钟的波形，并注意过程它们之间的相互关系及特点。 2. 改变基带信号或抽样时钟的频率，重复过程波形。 3. 观察脉冲幅度调制波形的频谱。
三、实验器材 1. 信号源模块
2. ｐａｍ、ａｍ模块。 3. 终端模块 4. 频谱分析模块 5. 20m双踪示波器 一台 6. 频率计（可选） 一台 7. 音频信号发生器（可选） 一台 8. 立体声单放机（可选） 一台 9. 立体声耳机 一副 10. 连接线若干 四、实验原理
抽样定理表明：一个频带限制在(0,fh)内的时间连续信号m?t?，如果以等间隔抽样，则m?t?将被所得到的抽样值完全确定。
假定将信号m?t?和周期为t的冲激函数?t?t?相乘，如图2-1所示。乘积便是均匀间隔为t秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上m?t?的值，它表示对函数m?t?抽样。若用ms?t?表示此抽样函数，则有： ms?t??m?t??t?t?
假设m?t?，?t?t?和ms?t?的频谱分别为m???、?t???和ms???。按照频率卷积定理， 1
秒的间隔对它进行2fh
m?t??t?t?的傅立叶变换是m???和?t???的卷积：