通信原理实验报告（终） - 图文

通信原理实验报告

班级： 12050641

姓名： 谢昌辉 学号： 1205064135

实验一 抽样定理实验

一、实验目的

1、 了解抽样定理在通信系统中的重要性。 2、 掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。 3、 理解低通采样定理的原理。 4、 理解实际的抽样系统。

5、 理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。 6、 理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。 7、 理解带通采样定理的原理。

二、实验器材

1、 主控&信号源、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、实验原理框图

保持电路平顶抽样S1自然抽样A-out抽样脉冲抽样输出LPF-INLPFLPF-OUTmusic信号源被抽样信号抗混叠滤波器抽样电路编码输入译码输出FIR/IIR3# 信源编译码模块FPGA数字滤波

图1-1 抽样定理实验框图

2、实验框图说明

抽样信号由抽样电路产生。将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。平顶抽样和自然抽样信号是通过开关S1切换输出的。

抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。

要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。

四、实验步骤

实验项目一 抽样信号观测及抽样定理验证

概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 将被抽样信号送入抽样单元 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 送入模拟低通滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。

3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。

4、实验操作及波形观测。

（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC

主控&信号源

和抽样输出3#。

（2）观测并记录平顶抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“平顶抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC

主控&信号源

和抽样输出3#。

（3）观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器观测MUSIC

主控&信号源

和LPF-OUT3# ，以100Hz的步进减小A-OUT

主控&信号源

的频率，比较观测并思考在抽样脉冲频率多小的情况下恢复信号有失真。

（4）用频谱的角度验证抽样定理（选做）：用示波器频谱功能观测并记录被抽样信号MUSIC和抽样输出频谱。以100Hz的步进减小抽样脉冲的频率，观测抽样输出以及恢复信号的频谱。（注意：示波器需要用250kSa/s采样率（即每秒采样点为250K），FFT缩放调节为×10）。

注：通过观测频谱可以看到当抽样脉冲小于2倍被抽样信号频率时，信号会产生混叠。

实验项目二 滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响

概述：该项目是通过改变不同抽样时钟频率，分别观测和绘制抗混叠低通滤波和fir数字滤波的幅频特性曲线，并比较抽样信号经这两种滤波器后的恢复效果，从而了解和探讨不同滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响。

1、测试抗混叠低通滤波器的幅频特性曲线。 （1）关电，按表格所示进行连线。

源端口 目标端口 连线说明 信号源：A-OUT 模块3：TH5(LPF-IN) 将信号送入模拟滤波器 （2）开电，设置主控模块，选择【信号源】→【输出波形】和【输出频率】，通过调节相应旋钮，使A-OUT

主控&信号源

输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。

（3）此时实验系统初始状态为：抗混叠低通滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。

（4）实验操作及波形观测。

用示波器观测LPF-OUT3#。以100Hz步进减小A-OUTLPF-OUT3#的频谱。记入如下表格：

A-OUT频率/Hz 5K … 4.5K … 3.4K … 3.0K … 2、测试fir数字滤波器的幅频特性曲线。 （1）关电，按表格所示进行连线。

源端口 目标端口 连线说明 基频幅度/V 主控&信号源

输出频率，观测并记录

信号源：A-OUT 模块3：TH13(编码输入) 将信号送入数字滤波器 （2）开电，设置主控菜单：选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。调节【信号源】，使A-out输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。

（3）此时实验系统初始状态为：fir滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。

（4）实验操作及波形观测。

用示波器观测译码输出3#，以100Hz的步进减小A-OUT码输出3#的频谱。记入如下表格：

A_out的频率/Hz 5K … 4K … 3K … 2K ... 基频幅度/V 主控&信号源

的频率。观测并记录译

由上述表格数据，画出fir低通滤波器幅频特性曲线。

思考：对于3KHz低通滤波器，为了更好的画出幅频特性曲线，我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小？

3、分别利用上述两个滤波器对被抽样信号进行恢复，比较被抽样信号恢复效果。 （1）关电，按表格所示进行连线：

源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 送入模拟低通滤波器 送入FIR数字低通滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH13(编码输入) （2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。调节W1

主控&信号源

使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。

（3）此时实验系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。

（4）实验操作及波形观测。对比观测不同滤波器的信号恢复效果：用示波器分别观测

LPF-OUT3#和译码输出3#，以100Hz步进减小抽样时钟A-OUT的输出频率，对比观测模拟滤波器和FIR数字滤波器在不同抽样频率下信号恢复的效果。（频率步进可以根据实验需求自行设置。）思考：不同滤波器的幅频特性对抽样恢复有何影响？ 实验项目三 滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。

概述：该项目是通过改变不同抽样时钟频率，从时域和频域两方面分别观测抽样信号经fir滤波和iir滤波后的恢复失真情况，从而了解和探讨不同滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。

1、观察被抽样信号经过fir低通滤波器与iir低通滤波器后，所恢复信号的频谱。 （1）关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 将信号送入数字滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH13(编码输入) （2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节W1

主控&信号源

使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。

（3）此时实验系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。

（4）实验操作及波形观测。

a、观测信号经fir滤波后波形恢复效果：设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【FIR滤波器】；设置【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5KHz；用示波器观测恢复信号译码输出3#的波形和频谱。

b、观测信号经iir滤波后波形恢复效果：设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【IIR滤波器】；设置【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5KHz；用示波器观测恢复信号译码输出3#的波形和频谱。

c、探讨被抽样信号经不同滤波器恢复的频谱和时域波形：

被抽样信号与经过滤波器后恢复的信号之间的频谱是否一致？如果一致，是否就是说原始信号能够不失真的恢复出来？用示波器分别观测fir滤波恢复和iir滤波恢复情况下，译码输出3#的时域波形是否完全一致，如果波形不一致，是失真呢？还是有相位的平移呢？如果相位有平移，观测并计算相位移动时间。

2、观测相频特性

（1）关电，按表格所示进行连线。

源端口 目标端口 连线说明 信号源：A-OUT 模块3：TH13(编码输入) 使源信号进入数字滤波器 （2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。

（3）此时系统初始实验状态为： A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。 （4）实验操作及波形观测。

对比观测信号经fir滤波后的相频特性：设置【信号源】使A-OUT输出频率为5KHz、峰峰值为3V的正弦波；以100Hz步进减小A-OUT输出频率，用示波器对比观测A-OUT

控&信号源

主

和译码输出3#的时域波形。相频特性测量就是改变信号的频率，测输出信号的延时（时

域上观测）。记入如下表格：

A-OUT的频率/Hz 被抽样信号与恢复信号的相位延时/ms 3.5K 3.4K 3.3K ... 五、实验报告

1、分析电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、绘出所做实验的电路、仪表连接调测图。并列出所测各点的波形、频率、电压等有关数据，对所测数据做简要分析说明。必要时借助于计算公式及推导。

3、分析以下问题：滤波器的幅频特性是如何影响抽样恢复信号的？简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法。

答：滤波器的截止频率等于源信号谱中最高频率fn的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器输出端可以得到恢复后的原新号。当抽样频率小于2倍的原新号的最高频率即滤波器的截止频率时，抽样信号的频谱会发生混叠现象，从发生混叠后的频谱中无法用低通滤波器获得信号频谱的全部内容，从而导致失真。

平顶抽样原理：抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶

部不随信号变化。实际应用中是采用抽样保持电路来实现的。

自然抽样原理：抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶部随信号幅度变化。用周期性脉冲序列与信号相乘就可以实现。

4、思考一下，实验步骤中采用3K+1K正弦合成波作为被抽样信号，而不是单一频率的正弦波，在实验过程中波形变化的观测上有什么区别？对抽样定理理论和实际的研究有什么意义？

答：观测波形变化时更稳定。使抽样定理理论的验证结果更可靠。

实验步骤：

（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关K1为“自然抽样”档位，用示波器观测。

（2）观测并记录平顶抽样前后的信号波形：设置开关K1为“平顶抽样”档位，用示波器观测。

（3）观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形：设置开关K1为“自然抽样”

档位，用示波器观测频率，比较观测并思考在抽样脉冲频率多小的情况下恢复信号有失真。

实验二 PCM编译码实验

一、实验目的

1、 掌握脉冲编码调制与解调的原理。

2、 掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3、 了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4、 熟悉了解W681512。

二、实验器材

1、 主控&信号源模块、3号、21号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、实验原理框图

music/A-outFSCLKT1主时钟编码输入PCM编码信号源帧同步时钟编码输出21# PCM编译码及语音终端时钟帧同步PCM译码译码输入扬声器音频输入译码输出 图2-1 21号模块W681512芯片的PCM编译码实验

music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入A/D转换PCM编码G.711变换编码输出PCM量化输出信号源抗混叠滤波器FS帧同步时钟CLKPCM编码3# 信源编译码模块时钟PCM译码G.711反变换D/A转换IIR滤波器PCM译码译码输入21# PCM编译码及语音终端模块帧同步音频输入译码输出 图2-2 3号模块的PCM编译码实验

3# 信源编译码模块LPF-INmusic/A-outLPFLPF-OUT编码输入抗混叠滤波器信号源FSCLKT1编码帧同步PCM编码（A律编码）编码输出A/μ-In编码时钟21# PCM编译码及语音终端模块编码时钟译码时钟编码帧同步A/μ律编码转换A/μ-OutW681512芯片PCM译码（μ律译码）译码输入译码帧同步主时钟音频输出音频输入

图2-3 A/μ律编码转换实验

四、实验步骤

实验项目一 测试W681512的幅频特性

概述：该项目是通过改变输入信号频率，观测信号经W681512编译码后的输出幅频特性，了解芯片W681512的相关性能。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：A-OUT 目的端口 模块21：TH5(音频接口) 连线说明 提供音频信号

信号源：T1 信号源：CLK 信号源：CLK 信号源：FS 信号源：FS 模块21：TH1(主时钟) 模块21：TH11(编码时钟) 模块21：TH18(译码时钟) 模块21：TH9(编码帧同步) 模块21：TH10(译码帧同步) 提供芯片工作主时钟 提供编码时钟信号 提供译码时钟信号 提供编码帧同步信号 提供译码帧同步信号 模块21：TH8(PCM编码输出) 模块21：TH7(PCM译码输入) 接入译码输入信号 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。调节W1

主控&信号源

使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。将模块21的开关S1

拨至“A-Law”，即完成A律PCM编译码。

3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波；PCM编码及译码时钟CLK为64KHz方波；编码及译码帧同步信号FS为8KHz。

4、实验操作及波形观测。

（1）调节模拟信号源输出波形为正弦波，输出频率为50Hz，用示波器观测A-out，设置A-out峰峰值为3V。

（2）将信号源频率从50Hz增加到4000Hz，用示波器接模块21的音频输出，观测信号的幅频特性。

注：频率改变时可根据实验需求自行改变频率步进，例如50Hz~250Hz间以10Hz的频率为步进，超过250Hz后以100Hz的频率为步进。

思考：W681512PCM编解码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么要给W681512提供64KHz的时钟，改为其他时钟频率的时候，观察的时序有什么变化？

认真分析W681512主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。 实验项目二 PCM编码规则验证

概述：该项目是通过改变输入信号幅度或编码时钟，对比观测A律PCM编译码和μ律PCM编译码输入输出波形，从而了解PCM编码规则。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：A-OUT 模块3：TH6(LPF-OUT) 信号源：CLK 目的端口 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 信号送入前置滤波器 模块3：TH13(编码-编码输入) 提供音频信号 模块3：TH9(编码-时钟) 提供编码时钟信号 信号源：FS 模块3：TH10(编码-帧同步) 提供编码帧同步信号 接入译码输入信号 提供译码时钟信号 提供译码帧同步信号 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-输入) 信号源：CLK 信号源：FS 模块3：TH15(译码-时钟) 模块3：TH16(译码-帧同步) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。调节W1

主控&信号源

使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。

3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波；PCM编码及译码时钟CLK为64KHz；编码及译码帧同步信号FS为8KHz。

4、实验操作及波形观测。

（1）以FS为触发，观测编码输入波形。示波器的DIV（扫描时间）档调节为100us。将正弦波幅度最大处调节到示波器的正中间，记录波形。

注意，记录波形后不要调节示波器，因为正弦波的位置需要和编码输出的位置对应。

（2）在保持示波器设置不变的情况下，以FS为触发观察PCM量化输出，记录波形。 （3）再以FS为触发，观察并记录PCM编码的A律编码输出波形，填入下表中。整个过程中，保持示波器设置不变。

（4）再通过主控中的模块设置，把3号模块设置为【PCM编译码】→【μ律编码观测实验】，重复步骤（1）（2）（3）。将记录μ律编码相关波形，填入下表中。

帧同步信号 编码输入信号 A律波形 μ律波形 PCM量化输出信号 PCM编码输出信号 （5）对比观测编码输入信号和译码输出信号。

思考1：改变基带信号幅度时，波形是否变化？改变时钟信号频率时，波形是否发生变化？

答:改变基带信号幅度时，波形不发生变化。 改变时钟信号频率时，波形会发生变化。

思考2：当编码输入信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调波形。

答：当编码输入信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，脉冲编码调制和解调波形的幅度会急剧减小。

实验项目三 PCM编码时序观测

概述：该项目是从时序角度观测PCM编码输出波形。 1、连线和主菜单设置同实验项目二。

2、用示波器观测FS信号与编码输出信号，并记录二者对应的波形。

思考：为什么实验时观察到的PCM编码信号码型总是变化的？

实验项目四 PCM编码A/μ律转换实验

概述：该项目是对比观测A律PCM编码和μ律PCM编码的波形，从而了解二者区别与联系。

1、关电，按表格所示进行连线。 源端口 信号源：A-out 目的端口 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 信号送入前置滤波器 模块3：TH6(LPF-OUT) 模块3：TH13(编码-编码输入) 送入PCM编码 信号源：CLK 信号源：FS 模块3：编码输出 模块3：A/μ--out 信号源：CLK 信号源：FS 信号源：CLK 信号源：FS 信号源：T1 模块3：编码-时钟 模块3：编码-帧同步 模块3：A/μ律--in 模块21：PCM译码输入 模块21：译码时钟 模块21：译码帧同步 模块21：编码时钟 模块21：编码帧同步 模块21：主时钟 提供编码时钟信号 提供编码帧同步信号 接入编码输出信号 将转换后的信号送入译码单元 提供译码时钟信号 提供译码帧同步信号 提供W681512芯片 PCM编译码功能 所需的其他工作时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A转μ律转换实验】。调节W1主控&信号源使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。将21号模块的开关S1拨至μ-LAW，即此时完成μ律译码。

3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波；PCM

编码及译码时钟CLK为64KHz；编码及译码帧同步信号FS为8KHz。

4、用示波器对比观测编码输出信号与A/μ律转换之后的信号，观察两者的区别，加以总结。再对比观测原始信号和恢复信号。

5、设置主控菜单，选择【μ转A律转换实验】，并将21号模块对应设置成A律译码。然后按上述步骤观测实验波形情况。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。（注意对应相位关系） 3、对实验思考题加以分析，做出回答。

实验三 ADPCM编译码实验

一、实验目的

1、 理解自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）的工作原理。 2、 了解ADPCM编译码电路组成和工作原理。 3、 加深对PCM编译码的理解。

二、实验器材

1、 主控&信号源、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、实验原理框图

music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入信号源抗混叠滤波器FS帧同步时钟PCM编码ADPCM压缩编码输出CLK3# 信源编译码模块时钟帧同步音频输入译码输出PCM译码ADPCM解压缩译码输入

图3-1 ADPCM编译码实验原理框图

2、实验框图说明

四、实验步骤

实验项目 ADPCM编码实验

概述：该项目是通过改变不同输入信号及频率，对比观测输入信号的ADPCM编码和译码输出，从而了解和验证ADPCM编码规则。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：A-OUT 目的端口 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 信号送入前置滤波器

模块3：TH6(LPF-OUT) 信号源：FS 信号源：CLK 模块3：TH13(编码-编码输入) 编码输入 模块3：TH10(编码-帧同步) 模块3：TH9(编码-时钟) 提供帧同步信号 提供时钟信号 提供译码数据 提供译码帧同步 提供译码时钟 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-输入) 信号源：FS 信号源：CLK 模块3：TH16(译码-帧同步) 模块3：TH15(译码-时钟) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【ADPCM编码】→【复位电路】。调节W1

主控&信号源

使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。

3、此时系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V、频率1KHz正弦波。编码时钟为64KHz。

五、实验报告

1、分析ADPCM编译码与PCM编译码的区别。

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

实验四 △m及CVSD编译码实验

一、实验目的

1、 掌握简单增量调制的工作原理。

2、 理解量化噪声及过载量化噪声的定义，掌握其测试方法。 3、 了解简单增量调制与CVSD工作原理不同之处及性能上的差别。

二、实验器材

1、 主控&信号源模块、21号、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、Δm编译码 （1）实验原理框图

比较量化门限判决编码输出music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入信号源抗混叠滤波器本地译码CLK时钟延时Δm 编码3# 信源编译码模块时钟延时极性变换Δm译码量阶音频输入译码输出译码输入

图一 Δm编译码框图

（2）实验框图说明

编码输入信号与本地译码的信号相比较，如果大于本地译码信号则输出正的量阶信号，如果小于本地译码则输出负的量阶。然后，量阶会对本地译码的信号进行调整，也就是编码部分“+”运算。编码输出是将正量阶变为1，负量阶变为0。

Δm译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。 2、CVSD编译码

（1）实验原理框图

门限判决量阶调整编码输出比较music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入一致脉冲量阶信号源抗混叠滤波器CLK本地译码延时时钟Δm 编码3# 信源编译码模块时钟延时Δm译码量阶调整音频输入译码输出极性变换译码输入 图二 CVSD编译码框图

（2）实验框图说明

与Δm相比，CVSD多了量阶调整的过程。而量阶是根据一致脉冲进行调整的。一致性脉冲是指比较结果连续三个相同就会给出一个脉冲信号，这个脉冲信号就是一致脉冲。其他的编译码过程均与Δm一样。

四、实验步骤

实验项目一 ΔM编码规则实验

概述：该项目是通过改变输入信号幅度，观测△M编译码输出波形，从而了解和验证△M增量调制编码规则。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：CLK 信号源：CLK 信号源：A-OUT 模块3：TH6(LPF-OUT) 目标端口 模块3：TH9(编码-时钟) 模块3：TH15(译码-时钟) 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 提供编码时钟 提供译码时钟 送入低通滤波器 模块3：TH13(编码-编码输入) 提供编码信号 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-译码输入) 提供译码信号 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【Δm编码规则验证】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。

3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz；编码和译码时钟为32KHz方波。

4、实验操作及波形观测。

对比观测模块3的TP4(信源延时)和TH14(编码输出)，然后对比TP4(信源延时)和TP3(本地译码)。

实验项目二 量化噪声观测

概述：该项目是通过比较观测输入信号和△M编译码输出信号波形，记录量化噪声波形，从而了解△M编译码性能。

1、实验连线同项目一。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【Δm及CVSD编译码】→【Δm量化噪声观测(400Hz) 】→【设置量阶 1000】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。

3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz；编码和译码时钟为32KHz方波。

4、实验操作及波形观测。

示波器的CH1测试“信源延时”，CH2测试“本地译码”。利用示波器的“减法”功能，所观测到的波形即是量化噪声。记录量化噪声的波形。 实验项目三 不同量阶ΔM编译码的性能

概述：该项目是通过改变不同△M编码量阶，对比观测输入信号和△M编译码输出信号的波形，记录量化噪声，从而了解和分析不同量阶情况下△M编译码性能。

1、实验连线和菜单设置同项目二。

2、调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为3V。

3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为3V，频率为400Hz；编码和译码时钟为32KHz方波。

4、实验操作及波形观测。

示波器的CH1测试“信源延时”，CH2测试“本地译码”。利用示波器的“减法”功能，所观测到的波形即是量化噪声。记录量化噪声的波形。

（1）选择“设置量阶 3000”，调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （2）保持“设置量阶 3000”，调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。 （3）选择“设置量阶 6000”，调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （4）保持“设置量阶 6000”，调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。

思考：比较分析不同量阶，不同幅度情况下，量化噪声有什么不同。

实验项目四 ΔM编译码语音传输系统

概述：该项目是通过改变不同△M编码量阶，直观感受音乐信号的输出效果，从而体会△M编译码语音传输系统的性能。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：CLK 信号源：CLK 信号源：MUSIC 模块3：TH6(LPF-OUT) 目标端口 模块3：TH9(编码-时钟) 模块3：TH15(译码-时钟) 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 提供编码时钟 提供译码时钟 送入低通滤波器 模块3：TH13(编码-编码输入) 提供编码信号 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-译码输入) 提供译码信号 模块3：TH20(译码-译码输出) 模块21：TH12(音频输入) 送入扬声器 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【ΔM语音信号传输】→【设置量阶1000】。

3、此时系统初始状态为：编码输入信号为音乐信号。 4、实验操作及波形观测。

调节21号模块“音量”旋钮，使音乐输出效果最好。分别“设置量阶3000”、“设置量阶 6000”，比较3种量阶情况下声音的效果。 实验项目五 CVSD量阶观测

概述：该项目是通过改变输入信号的幅度，观测CVSD编码输出信号的量阶变化情况，了解CVSD量阶变化规则。

1、连线同项目一。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【CVSD量阶观测】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。

3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz。编码时钟频率为32KHz。

4、实验操作及波形观测。

以“编码输入”为触发，观测“量阶”。调节“A-OUT”的幅度，观测量阶的变化。 实验项目六 CVSD一致脉冲观测

概述：该项目是观测CVSD编码的一致性脉冲输出，了解CVSD一致性脉冲的形成机理。

1、连线参照项目一。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【CVSD一致脉冲观测】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。

3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为2KHz。编码时钟频率为32KHz。

4、实验操作及波形观测。

以编码输出为触发，观测“一致脉冲”。

思考：在什么情况下会输出一致脉冲信号。

实验项目七 CVSD量化噪声观测

概述：该项目是通过分别改变输入信号幅度和频率，观测并记录输入与输入之间的量化噪声，从而了解CVSD编译码的性能。

1、连线参照项目一。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【CVSD量化噪声观测(400Hz)】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。

3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz。编码时钟频率为32KHz。

4、实验操作及波形观测。

（1）调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （2）调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。 （3）在主控&信号源模块中设置CVSD量化噪声观测(2KHz) 。 （4）调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （5）调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。

（6）对比Δm在输入信号为400Hz及2KHz时的量化噪声，进行分析。 实验项目八 CVSD码语音传输系统

概述：该项目是通过调节输入音乐的音量大小，直观感受音乐信号经CVSD编译码后的输出效果，从而体会CVSD编译码语音传输系统的性能。

1、连线参照项目四。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】

→【CVSD语音传输】。

3、此时系统初始状态为：模拟信号源为音乐。编码时钟频率为32KHz。 4、实验操作及波形观测。

调节21号模块的“音量”，使音乐的效果最好。 对比ΔM语音传输的效果进行分析。

五、实验报告

1、思考，分析△M与CVSD编译码的区别。

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

实验五 PAM孔径效应及其应对方法

一、实验目的

1、 理解平顶抽样产生孔径失真的原理。 2、 了解孔径失真的应对方法。

二、实验器材

1、 主控&信号源、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、实验原理框图

平顶抽样music信号源A-out被抽样信号抽样电路S1自然抽样抽样输出LPF-INLPFLPF-OUT编码输入反sinc译码输出抽样脉冲抗混叠滤波器3# 信源编译码模块反SINC滤波平顶抽样电路

孔径效应及其应对方法实验框图

2、实验框图说明

PAM信号频谱是在理想抽样信号的基础上有一频率加权，引起频率失真。为克服孔径失真的影响，解调时除了用低通滤波器外,应再加入一补偿网络。

在保持被抽样信号和抽样时钟的频率不变的情况下，实验中将被抽样信号经过平顶抽样处理输出，再经抗混叠滤波器进行恢复，当增大改变抽样时钟的占空比时，会出现孔径失真现象，所以在最后加入一反SINC滤波作为应对处理。

四、实验步骤

实验项目 孔径失真现象观测及应对

概述：抽样脉冲与被抽样信号的频率均不改变，逐渐增大抽样脉冲的占空比，同时观测抽样信号的频谱，可以观测到孔径失真现象展现出来。

1、关电，按表格所示进行连线：

源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟

模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 模块3：TH6(LPF-OUT) 模块3：TH13(编码输入) 将抽样信号送入低通滤波 送入反SINC滤波处理 2、开电，设置主控菜单，选择【通信原理】→【抽样定理】→【反SINC滤波器】。调节W1

主控&信号源

，使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。将开关S13#拨至“平顶抽样”。

3、此时系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率8KHz、占空比80%的方波。

4、实验操作及波形观测。

（1）示波器探头接模块3的TH6(LPF-OUT)，观测恢复信号时域波形的幅度。

思考：与被抽样信号幅度相比是否有较大改变，怎么去解决这个问题（可以从信噪比的角度出发去讨论这个问题）。

注：抽样脉冲的占空比决定了抽样脉冲的能量，噪声通常是一定的，进而影响恢复信号能量。

（2）设置【信号源】，逐渐改变抽样脉冲的占空比，用示波器去观测时域波形的幅度变化情况，记录表格如下。

抽样时钟占空比 恢复信号波形峰峰值/V 10% 20% 30% ... 占空比逐渐增大过程中，我们可以在频谱中观测到孔径失真现象。

（3）用示波器分别接模块3的TH6(LPF-OUT)和TH20(译码输出)，从频域角度，对比观测并记录各频率分量幅度的变化情况。

注：（选做）感兴趣的同学可以查阅反sin函数的频谱特性及作用，另外可以利用本实验箱结合实验感性的了解如何改善孔径失真现象。

五、实验报告

1、观测并记录实验数据，分析实验结果。

2、思考一下，为什么方波的占空比的变化会影响恢复信号的？

源端口 信号源：PN 信号源：CLK 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带信号输入 提供编码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH7(HDB3输入) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH5(BS2) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环位同步提取 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。 4、实验操作及波形观测。

（1）用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH1(HDB3输出)，观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证HDB3编码规则。

注：观察时注意码元的对应位置。

（2）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP2 (HDB3-A1)，观察基带码元的奇数位的变换波形。

（3）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP3 (HDB3-B1)，观察基带码元的偶数位的变换波形。

（4）用示波器分别观测模块8的TP2(HDB3-A1)和TP3(HDB3-B1)，可从频域角度观察信号所含256KHz频谱分量情况；或用示波器减法功能观察HDB3-A1与HDB3-B1相减后的波形情况,，并与HDB3编码输出波形相比较。

（5）用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录HDB3译码波形与输入信号波形。

思考：译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？

（6）用示波器分别观测TP4(HDB3-A2)和TP8(HDB3-B2)，从时域或频域角度了解HDB3码经电平变换后的波形情况。

（7）用示波器分别观测模块8的TH7(HDB3输入)和TH6(单极性码)，从频域角度观测双极性码和单极性码的256KHz频谱分量情况。

（8）用示波器分别观测编码输入的时钟和译码输出的时钟，观察比较恢复出的位时钟波形与原始位时钟信号的波形。

思考：此处输入信号采用的单极性码，可较好的恢复出位时钟信号，如果输入信号采用的是双极性码，是否能观察到恢复的位时钟信号，为什么？

实验项目二 HDB3编译码（256KHz非归零码实验）

概述：本项目通过观测HDB3非归零码编译码相关测试点，了解HDB3编译码规则。 1、保持实验项目一的连线不变。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K非归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0100，即提取256K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。

4、实验操作及波形观测。参照前面的256KHz归零码实验项目的步骤，进行相关测试。 实验项目三 HDB3码对连0信号的编码、直流分量以及时钟信号提取观测

概述：本项目通过设置和改变输入信号的码型，观测HDB3归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况，进一步了解HDB3码特性。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 模块2：DoutMUX 模块2：BSOUT 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带信号输入 提供编码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH7(HDB3输入) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH5(BS2) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环位同步提取 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置为11110000，使DoutMUX输出码型中含有连4个0的码型状态。（或自行设置其他码值也可。）

3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256KHz的32位拨码信号。 4、实验操作及波形观测。

（1）观察含有长连0信号的HDB3编码波形。用示波器观测模块8的TH3(编码输入-数据)和TH1(HDB3输出)，观察信号中出现长连0时的波形变化情况。

注：观察时注意码元的对应位置。

思考：HDB3编码与AMI编码波形有什么差别？

（2）观察HDB3编码信号中是否含有直流分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入数据和编码输出数据，编码输入时钟和译码输出时钟，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111，观察拨码过程中编码输入数据和编码输出数据波形的变化情况。

思考：HDB3码是否存在直流分量？

（3）观察HDB3编码信号所含时钟频谱分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分别观测编码输入数据和编码输出数据，再分别观测编码输入时钟和译码输出时钟，观察记录波形。再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1，观察记录波形。

思考：数据和时钟是否能恢复？注：有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。在恢复时钟方面HDB3码与AMI码比较有哪一个更好？比较不同输入信号时两种码型的时钟恢复情况并联系其编码信号频谱分析原因。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

实验八 CMI/BPH码型变换实验

一、实验目的

1、 了解CMI码、BPH码的编码规则。

2、 观察输入全0码或全1码时各编码输出码型，了解是否含有直流分量。

3、 观察CMI码、BPH码经过码型反变换后的译码输出波形及译码输出后的时间延迟。 4、 测试CMI码和BPH码的检错功能。 5、 BPH码的译码同步观测。

二、实验器材

1、 主控&信号源、2号、8号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、实验原理框图

数字终端DoutMUX数据CMI/BPH编码二选一选择器编码输出BSOUT时钟编码输入8# 基带传输编译码模块误码插入数据CMI/BPH译码串并变换译码时钟输入译码输入时钟译码输出误码检测帧同步提取数字锁相环位同步13# 载波同步及位同步模块BS2数字锁相环输入 CMI/BPH编译码实验原理框图

2、实验框图说明

CMI和BPH编译码实验框图基本一致。CMI编码规则是遇到0编码01，遇到1则交替编码11和00。由于1bit编码后变成2bit，输出时用时钟的1输出高bit，用时钟的0输出低

bit，也就是选择器的功能。BPH编码编码规则不同，是0编码为01，1编码为10，后面的选择器输出与CMI编码一致。CMI、BPH译码首先也是需要找到分组的信号，才能正确译码。CMI码只要出现下降沿了，就表示分组的开始，BPH译码只要找到连0或连1，就表示分组的开始。找到分组信号后，对信号分组译码就可以得到译码的数据了。

四、实验步骤

实验项目一 CMI码型变换实验

概述：本项目通过改变输入数字信号的码型，分别观测编码输入输出波形与译码输出波形，测量CMI编译码延时，验证CMI编译码原理并验证CMI码是否存在直流分量。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：PN 信号源：CLK 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带传输信号输入 提供编码位时钟 模块8：TH6(编码输出) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环法位同步提取输入 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH6(编码输出) 模块8：TH10(译码输入) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【无误码】。13号模块的开关S3置为0011，即提取512K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：PN为256K。 4、实验操作及波形观测。

（1）观测编码输入的数据和编码输出的数据：用示波器分别观测和记录TH38#和TH68#

的波形，验证CMI编码规则。

（2）观测编码输入的数据和译码输出的数据：用示波器分别观测和记录TH38#和TH138#

的波形，测量CMI码的时延。

（3）断开电源，更改连线及设置。

源端口 模块2：DoutMUX 模块2：BSOUT 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 码基带传输信号输入 提供编码位时钟 模块8：TH6(编码输出) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环法位同步提取 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟

模块8：TH6(编码输出) 模块8：TH10(译码输入) 将数据送入译码模块 开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【无误码】。将模块13的开关S3置为0011即提取512K同步时钟。

将模块2的开关置为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入的数据和编码输出的数据，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111，观察比较波形0和1示波器波形的变化情况。

思考：CMI码是否存在直流分量？

（4）验证CMI的误码检测功能：设置主控&信号源模块，在CMI实验中插入误码，用示波器对比观测误码插入与误码检测。

思考：CMI码是否可以纠错？

实验项目二 曼切斯特（BPH）码型变换实验

概述：本项目通过改变输入数字信号的码型，分别观测编码输入输出波形与译码输出波形，对比CMI编码，分析两种编码规则的异同，验证BPH编译码原理并验证BPH码是否存在直流分量。

1、关电，连线和开关S3的设置与实验项目一 CMI码型变换实验相同。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPH码】→【无误码】。 3、此时系统初始状态为：PN为256K。

4、类似实验项目一CMI码型变换的操作步骤，进行BPH码编码规则观测和BPH码直流分量观测。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

3、对实验中两种编码的直流分量观测结果如何？联系数字基带传输系统知识分析若含有编码中直流分量将会对通信系统造成什么影响？

4、比较两种编码的优劣。

5、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。

实验九 ASK调制及解调实验

一、实验目的

1、 掌握用键控法产生ASK信号的方法。 2、 掌握ASK非相干解调的原理。

二、实验器材

1、 主控&信号源、9号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、实验原理框图

信号源PN15128K基带信号调制输出载波1ASK解调输出门限判决LPF-ASK低通滤波整流输出半波整流解调输入门限调节9# 数字调制解调模块 ASK调制及解调实验原理框图

2、实验框图说明

ASK调制是将基带信号和载波直接相乘。已调信号经过半波整流、低通滤波后，通过门限判决电路解调出原始基带信号。

四、实验步骤 四、实验步骤

实验项目一 ASK调制

概述：ASK调制实验中，ASK（振幅键控）载波幅度是随着基带信号的变化而变化。在本项目中，通过调节输入PN序列频率或者载波频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形，观测每个码元对应的载波波形，验证ASK调制原理。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：PN 信号源：128KHz 目的端口 连线说明 模块9：TH1(基带信号) 调制信号输入 模块9：TH14(载波1) 载波输入 模块9：TH4(调制输出) 模块9：TH7(解调输入) 解调信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【ASK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。

3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz，调节128KHz载波信号峰峰值为3V。

4、实验操作及波形观测。

（1）分别观测调制输入和调制输出信号：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH4，验证ASK调制原理。

（2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。

实验项目二 ASK解调

概述：实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证ASK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如：TP4（整流输出），TP5（LPF-ASK），深入理解ASK解调过程。

1、保持实验项目一中的连线及初始状态。

2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH6，调节W1直至二者波形相同；再观测TP4（整流输出）、TP5（LPF-ASK）两个中间过程测试点，验证ASK解调原理。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、分析ASK调制解调原理。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7e4w.html