通信原理实验.docx
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通信原理实验
实验二CPLD可编程数字信息发生器实验
一、实验目的
1、熟悉各种时钟信号的特点及波形
2、熟悉各种数字信号的特点及波形
二、实验电路的工作原理
1、CPLD可编程模块电路的功能及电路组成
图2-1是CPLD可编程模块的示意图
CPLD可编程模块用来产生实验系统所需的各种时钟信号和各种数字信号。
它由CPLD可编程器件ALTERA公司的EPM7128芯片U01、下载接口电路J01和一块晶振JZ01组成,晶振JZ101用来产生系统内的4.096MHz主时钟。
本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法,工作原理以及测量方法,才可以通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号,理论联系实验,提高实际操作能力。
2、各种信号的功能及波形
在CPLD可编程器件EPM7128UI10183脚输入由JZ01产生的4.096MHz时钟,方波。
进行整形后编程输出。
(1)抽样定理与PAM,通信系统
16KHz时钟,方波
8KHz时钟,方波
4KHz时钟,方波
(2)PCM,脉冲编码调制系统
2.048MHz时钟,方波
8KHz的窄脉冲同步信号
128KHz编码时钟
256KHz编码时钟
512KHz编码时钟
2048KHz编码时钟
(3)数字音节压扩增量调制系统
64KHz时钟,方波
32KHz时钟,方波
16KHz时钟,方波
8KHz时钟,方波
(4)FSK调制解调系统
32KHz时钟,方波
16KHz时钟,方波
2KHz时钟,方波
4KHz时钟,方波
(5)PSK调制解调系统
32KHz时钟、方波
2KHz伪随机序列码
(6)AMI/HDB3编译码模块
32KHz伪随机序列码
64KHz时钟,方波
(6)眼图观察模块
2KHz伪随机序列码
(8)同步正弦波信号发生器
2KHz方波
三、实验内容
1、熟悉通信原理实验平台系统电路组成
2、测量并分析CPLD可编程信号发生器产生各测量连接孔的信号系统
四、实验步骤及注意事项
1、接好电源,打开交流电源,使电路工作。
2、用示波器测出各个测量点波形,并对每一个测量点的波形加以分析。
GND为接地点,测量各点波形时示波器探头的地线应接地良好。
五、实验结果
实验3模拟信号发生器实验
一、实验目的
1、熟悉两种模拟信号的产生方法及其用途
2、观察分析两种模拟信号波形的特点
二、电路工作原理
模拟信号源电路用来产生实验所需的音频信号即同步正弦信号、异步正弦波信号。
1、同步信号源(同步正弦波发生器)
同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2kHz正弦波信号,作为增量调制编码、PCM编码实验的输入音频信号。
在没有数字存储示波器的条件下,用它作为编码实验的输入信号,可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。
图3-1为由CPLD可编程器件产生同步正弦信号产生器的电路示意图,图3-2为由CPLD可编程器件产生同步正弦信号发生器的原理图。
2KHz方波信号由CPLD可编程器件U01内的逻辑电路通过编程产生,TP01为其测量点。
一个截止频率为的二阶高通滤波器,用以滤除各次谐波。
一个截止频率为的二阶低通滤波器,用以滤除基波以下的杂波。
两者组合成一个2KHz正弦波的带通滤波器输出一个2KHz正弦波,TP02为其测量点。
W01用来改变输出正弦波的幅度,通过信号选择开关J001的第1排进行输出。
2、非同步信号源(异步正弦波发生器)
图3-3为非同步正弦信号发生电路示意图,图3-4为非同步正弦信号产生电路图。
非同步信号源是一个简易正弦波信号发生器,它可产生频率为0.3~3.4KHz内的某一固定频率的正弦波信号,输出幅度为0~2V。
可利用它定性地观察通信话路的频率特性,同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的音频信号源。
电路框图如图3-3所示。
它由一个正弦波振荡器和一级输出电路组成。
信号输出幅度的调整为W02,通过信号选择开关J001的第2排进行输出,其测量点为TP02。
3、外加模拟信号接口输入电路
在一些特殊情况下,简易正弦波信号发生器不能满足实验要求,就要用外加信号源提供所需信号。
例如要定量地测试通信话路的频率特性是需要使用频率与电平、输出阻抗都很稳定的频率范围很宽的音频测试信号,这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。
外加模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。
该实验平台外加模拟信号借口输入电路是S001,通过信号选择开关J001的第3排进行输出,其测量点为TP02.
三、实验内容
1、用示波器在相应测试点上测量各点波形即同步信号源、非同步信号源及外加模拟信号,并画出分析其产生电路图。
2、熟悉上述各种信号的产生方法,并了解信号流程。
四、实验步骤
1、用示波器测量TP01、TP02、TP03等各点波形。
2、开关的设置。
J001:
模拟信号输出选择开关。
第1排:
2KHz同步正弦波信号输出
第2排:
非同步正弦波信号输出
第3排:
外加模拟信号输出
第4排:
未接
五、各测量点波形
TP01:
2KHz方波,由CPLD可编程器件编程产生的工作时钟。
TP02:
各种模拟信号,由J001跳线开关选择:
第1排:
与CPLD可编程器件工作时钟同步输出的2KHz的正弦波信号;
第2排:
非同步正弦波信号输出;
第3排:
外加模拟信号输出。
第4排:
未接。
TP03:
模拟信号通过话路发送终端放大滤波电路滤波放大后输出的各种模拟信号,作为后面有关实验模块的输入信号。
TP04:
模拟信号连线引接孔。
六、实验结果
实验5抽样定理与PAM通信系统实验
一实验目的
1.抽样定理试验
2.脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
二实验电路工作原理
1.电路组成
抽样定理与PAM脉冲幅度调制实验系统如图5-1所示
由CPDL产生的等于8KHz抽样脉冲,大于8KHz抽样脉冲,小于8KHz抽样脉冲这三种抽样脉冲通过开关J601来选择。
可在TP62处很方便的观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形
2.PAM解调与滤波电路
该电路即为前面介绍的话路终端接受滤波电路,解调滤波电路由集成运放电路TL084组成,即一个二阶有源低通滤波器,其截至频率设计在3.4KHz左右,因为该滤波电路有着解调的作用,因此它的质量的好坏直接影响着系统的工作状态,该电路还用在接受信道电路中
三实验内容
1.抽样定理实验
2.脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
四实验步骤及注意事项
1.脉冲幅度调制实验步骤
用示波器在TP61处观察,以该点信号输出幅度不失真时最好,如有销顶失真则减少外加信号源的输出幅度或调节W03,在TP62处观察其抽样脉冲信号
五.测量点说明
TP61:
若外加信号幅度过大,则该点信号波形被限幅成方波了,因此信号波形幅度尽量小一些,方法是:
减少外加信号幅度或调节通信话路终端发送放大电路中的电位器w03
TP62:
抽样时钟输出,有三种抽样时钟:
等于8KHz抽样脉冲,等于8KHz抽样脉冲,大于8KHz抽样脉冲,由J601的选择决定
TP63:
抽样信号输出
TP64:
收端PAM解调信号输出
六、实验结果
实验6PCM脉冲编译实验
一、实验目的
1、加深对PCM编码过程的理解
2、熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。
3、了解PCM系统的工作过程。
4、用同步正弦波信号观察A律PCM八比特编码实验
二、实验电路工作原理
1、PCM基本工作原理
脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉冲编码调制就是模拟信号先抽样,再对样值幅度量化、编码的过程。
所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息,也就是说能无失真的恢复原模拟信号。
它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。
在该实验中,抽样速率采用8kbit/s。
所谓量化,就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散,即用一组规定的电平,把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
一个模拟信号经过抽样量化后,得到已量化的脉冲幅度调制信号,它仅为有限个数值。
所谓编码,就是用一组二进制代码组来表示每一个固定电平的量化值。
然而,实际上量化是在编码过程中同时完成的,故编码过程也称为模变换,可记作A/D。
PCM的原理如图6-1所示。
话音信号先经防混叠低通滤波器,进行脉冲抽样,变成8KHz重复频率的抽样信号,然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度值的信号,再经过编码后转换成二进制代码。
对于电话,CCITT规定抽样率为8KHz,每抽样值编8位码,即共有256个量化值,因而每话路PCM编码后的标准数码率是64Kb/s。
为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题,在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法,即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小,而在大信号时分层疏、量化间隔大,如图6-2所示。
在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性:
A律和u律。
A律PCM用于欧洲和我国,u律用于北美和日本。
它们的编码规律如图6-3所示。
图中给出了信号抽样编码字与输入电压的关系,其中编码方式
(1)为符号/幅度资料格式,Bit7表示符号位,Bit6~0表示幅度大小;
(2)为A律压缩资料格式,它是
(1)的ADI码;(3)为u律压缩资料格式,它是由
(1)的Bit6~0反相而得到。
2、PCM编码电路
三、实验内容
1、用同步正弦波信号观察A律PCM八比特编码实验
2、脉冲编码调制及系统实验
四、实验步骤及注意事项
1、外部不加音频信号输入时,测量TP51~TP56各点波形,注意TP53\TP55两点波形。
2、用外部信号作输入音频信号,频率800Hz,幅度峰峰2伏,从S001输入,J001选择“外模拟输入”,J002选择PCM,测量TP51~TP56各点波形,特别注意TP53\TP55两点波形。
3、用内同步正弦波信号源输入,J001选择“同步输入”。
测量TP51~TP56各点波形,特别注意TP53\TP55两点波形。
4、用内非同步正弦波信号源输入,JJ001选择“非同步输入”,J002选择PCM,测量TP51~TP56各点波形,特别注意TP53\TP55两点波形。
5、同步骤3,调节W01或W03,仔细观察TP53HETP55两点波形,此时能观察到稳定的8比特PCM数字输出信号。
6、跳线开关J501的放置:
第1排:
选择2048KHz作为PCM,的编码的编码时钟
第2排:
选择512KHz作为PCM,的编码的编码时钟
第3排:
选择256KHz作为PCM,的编码的编码时钟
第4排:
选择128KHz作为PCM,的编码的编码时钟
五、实验结果
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- 关 键 词:
- 通信 原理 实验