通信原理及应用实验指导书

实验一 CPLD可编程数字信号发生器实验

一、实验目的

熟悉各种时钟信号、各种数字信号的特点及波形

二、电路原理框图、电原理图和波形图 U101EPM7128SLC84-10(84)VCCJ102SYS CLOCK1ZM82ZM83ZM84VCCINVCCINVCCIOVCCIOVCCIOVCCIOVCCIOVCCIOZM811357911132468101214ZM8XPN2K-APN32K-AF1024-ATEMP3FSKINWMDATAWMCLKF128F16F1SD132-DS732421959728247GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDZM80SD0F32F4F2TDI1TDO1TMS128384148495051525455568910111215164182021222425275293031147123343135326387866GNDI/OE2/GCLK2IN/GCLK1IN/OE1INPUT/GLCRIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOMAX7128SPLCC-84P-10IOIOIOIOIOIOIOIOIOIOTDITDOTMSTCKIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIO6217284557586061636465676869707374757677798081333435363739404144646TCK1F64F8-AF2048-ASE1SE2SE3SE5SE432-RDATARDATADIGITAL SIGNALDSTEMP1TEMP2SD7SD6SD5SD4SD3SD2ZM84ZM83ZM82ZM81PLL1R-DSD-VCOINTEMP4GNDVCCR1514.7KR1524.7KR1534.7KVCCGNDJZ1014.096MHz1324R142100R118100CLKJ109GNDVCC246810SIP5X213579R14933TCK1TDO1TMS1TDI1R15033GNDSYS CLOCK1

三、实验内容

图1-1 CPLD可编程模块电路图 1．熟悉通信原理实验系统电路组成。

2．熟悉信号发生器各测量点信号波形。

3．测量并分析各测量点波形及数据。

四、实验步骤

1．打开电源开关K01、K02，使系统工作。

2．用示波器测出各测量点波形，并对每一测量点的波形加以分析。 3．开关设置：

J102：PCM时分复用时序转接开关。

J108：可编程转接口，1—2：由CPLD产生的数字信号源； 2—3：二次开发作用下的开发接口。 J109：下载接口。

1

各测量点波形如图1－2所示，具体说明如下：

TP101：2048KHz的时钟信号。

TP102：128KHz的时钟信号。

TP103：8KHz的窄脉冲帧同步信号。

TP104：伪随机序列码，码元速率为2KHz，码型为000011101100101。 TP105：伪随机序列码，码元速率为32KHz，码型为000011101100101。

图1－2 CPLD产生主要测量点波形

五、实验报告要求

1．分析各种时钟信号及数字信号产生的方法，叙述其功用。 2．画出各种时钟信号及数字信号的波形

3．记录实验中出现的问题，提出改进意见。

2

实验二 AMI / HDB3编译码过程实验

一. 实验目的

1.熟悉AMI / HDB3编译码的工作过程。

2.观察AMI / HDB3码型变换编译码电路的测量点波形。

二. 电路原理框图、电原理图和波形图

1TPA03TPA0411TPA051RA03100RA04100RA1120KRA05100TPA02TPA011

-12VKA02RA0910K232RA061001113PINRA021001KA031CA030.1uUA02ARA01100TPA07TPA063PIN2313 1415TL0841HDB3OUTRA1010KRA1220K+12VCA020.1u4RA08100PN32KP124107923UA03B74LS042345UA03C74LS04312UA01SC22103NRZiCP1NPZ0CP3AISERROUT1OUT2AinBinCP2SEFVCC VCCD64KHZVCCCA010.1uKA00SW DPSTVCCRA141KKA01RA131KGND13PIN111356VCC168VCCAMI/HDB3LTEGNDUA03D74LS04GNDDA01LEDUA03A74LS04XF641CA042200P 图12- 4 HDB3编译码电原理图 698三. 实验内容 1.AMI / HDB3码型变换编码观察实验 2.AMI / HDB3码型变换译码观察实验

四. 实验步骤

（1）按下按键开关：K02 、K03、KA00 （2）跳线开关设置：

KA01：1—2：断开；

2—3：AMI/HDB3码输入。 KA02：1－2：断开；

2－3：将发端编码输入到解码输入端。 KA03：1－2：断开；

2－3：将发端编码输入到解码输入端。

3

TPA01TPA02TPA03TPA04TPA05TPA06TPA07000011101100101码元速率为64KHz 数字基带信号HDB 编解码电路364KHz 时钟信号AMI编码输出1AMI编码输出2HDB 编码输出3低电平码输出000011101100101HDB 解即数字基带信号输出3图2 AMI／HDB3的编译码工作波形 五. 测量点说明

TPA01：发端数字基带信码输入，码型为：000011101100101。 TPA02：发端64KHz HDB3编码的工作时钟输入。 TPA03：AMI编码时的OUT1输出波形。 TPA04：AMI编码时的OUT2输出波形。 TPA05：HDB3编码输出波形。 TPA06: 正常工作时为低电平。

TPA07: 收端译码数字基带信码输出，码型同TPA01，波形有延时。

六. 实验报告要求

1.根据实验结果，画出AMI/HDB3编译码电路的测量点波形图，在图上标上相位关系。 2.根据实验结果，阐述其工作过程。 3.写出AMI / HDB3编译码的工作过程。

4

实验三 FSK调制解调实验

一. 实验目的

1.理解FSK调制的工作原理及电路组成。 2.理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。

二.电路原理框图、电原理图和波形图 TP901 TP904 TP90632KHz方波12D/A K901相TP902模 21拟加开器 FSK调制输出关16KHz方波12D/AK906 K902 TP903TP905 PN2K1 23F81WMCLK K90423WMDATA K903

TP907TP90832KHz选频输出时钟整形输出TP909FSK解调(4046锁相环解调)图3-1 FSK调制解调电原理框图 三. 实验内容

测试FSK调制解调电路TP901—TP909各测量点波形，并作详细分析。 1．按下按键开关： K01、K02、K900。 2．跳线开关设置： K901：1－2：断开；

2－3：32KHz方波输入。

K902：1－2：断开；

2－3：16KHz方波输入。 K903：1－2：断开；

2－3：误码数据输入。

K904：1－2：码元速率为2KHz的000011101100101伪随机码； 2－3：码元速率为8KHz的000011101100101伪随机码。 K905：叠加合成开关。 K906：1－2：断开；

2－3：FSK调制信号输入。 K907：1－2：误码数据输出；

2－3：断开。

3．电位器调节：

W901：调节32KHz正弦波幅度大小。 W902：调节16KHz正弦波幅度大小。

W903：调节解调电路的工作时钟。

W904：调节解调电路的工作时钟，须和W903结合使用。

5

4．在CA901插上电容，使压控振荡器工作在32KHz，电容在1800Pf?2400Pf之间。

5．注意选择不同的数字基带信号的速率。有1110010码(2KHz)、1010交替码(8KHz)。由信号转接开关K904进行选择。

6．接通开关K906“2”和“3”脚，输入FSK信号给解调电路，注意观察“1”“0”码内所含载波的数目。

7．观察FSK解调输出TP907～TP909波形，并作记录，并同时观察FSK调制端的基带信号，比较两者波形，观察是否有失真。

TP90132KHz载频fC1输入0tTP9020t16KHz载频fC2输入TP90301110010t信码TP9040t32KHz载频fC1输出TP9050t16KHz载频fC2输出TP9060t合路后FSK输出

图3-4 FSK调制原理波形图

6

1F8PN2K

13K9043PIN2WMDATA3TP903+12TP901R90133KBG9029013R9131K13R90522KC9015100PR906620U904A74LS04+12TP902E90347uFBG9039013W902103R91122KC902153E90447uFR912620E90647uFR90822KL9028.2mHR909620R90733KR91022KBG9049013R9141K112TP9051210E908R91810uF3KR9191K1E90247uFE90547uF12E90710uFFSK-1313K9044PIN24FSK1R9201KBG9019013W901103E90147uFR90222KR903620L9016.8mHR90422KR9131KTP9042R9171KTP906K9013PINF323217

K9023PINF16321图9-2 FSK调制电路电原理图9092P11T3K91R4F04SO0L-94AU7TACD3C6M1V04W90C127N0I89PK3540413D0904SC10L94U79603K490C0R1D4SN0LGD94NU71G0D39E5DL59KR1CCVu9K321439.000R59.0C09AKPC4CV4B04S0L94U7332A33S0L94U7612822K9K90R1R13605121411172K90FR1P12CSNCCCTCEPPPUVZOC3KV219.R526N04NNIH90IICNAB12U4ABVICCRR40359042KW1395671211190R1429KR3DNG30390W11092AXC1F9u00390032E119522KC19K907R1R109PT26N0I9PK3131KSF8

图理原电路电调解KSF 3-9图

TP908

四. 测量点说明

TP901：32KHz载频信号，由K901的1与2相连，可调节电位器W901改变幅度。 TP902：16KHz载频信号，由K902的1与2相连，可调节电位器W902改变幅度。 TP903：作为F = 2KHz或8KHz的数字基带信码信号输入，由开关K904决定。K904

的1与2相连：码元速率为2KHz的000011101100101码；K904的2与3相连：码元速率为

8KHz的10101010码。

TP904：32KHz基带FSK调制信号输出。 TP905：16KHz基带FSK调制信号输出。

TP906：FSK调制信号叠加后输出，送到FSK解调电路的由输入开关K905控制。 TP907：FSK解调信号输入。由FSK解调电路的输入开关K906的2与3脚接入

TP908：FSK解调电路工作时钟，正常工作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有偏差，可调节

电位器W903或W904和改变CA901的电容值。 TP909：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同TP905。

注：在FSK解调时，K904只能是1与2相连，即解调出码元速率为2KHz的000011101100101码。K904的2与3脚不能相连，否则FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码信号，因为此时F = 8KHz，fc2 = 16KHz，所以不满足4F ≤ fc1的关系，因为此时它们的频谱重叠了。所以在此项实验做完后，应注意把开关K904设置成1与2相连接的位置上。

五. 实验报告要求

1.画出测试点的各点波形。

2.写出改变4046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响?

3.采用锁相环解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比有否产生延迟?

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实验四 二相BPSK(DPSK)调制解调实验

一. 实验目的

1.掌握二相BPSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成。 2.了解载频信号的产生方法。

3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。

二.电路原理框图、电原理图和波形图

三. 实验内容

1.二相BPSK调制解调实验 2.二相DPSK调制解调实验 3.PSK解调载波提取实验

详细内容如下：

将实验中二相PSK(DPSK)的电路调整好后，再将本实验电路调整到最佳状态，逐一测量TP701～TP704各点处的波形，画出波形图并作记录，注意相位、幅度之间的关系。

四. 实验步骤及注意事项

1.按下按键开关：K01、K02、K700。 2.跳线开关设置：

K3011-2：输入CVSD（ΔM）编码的数字输出信号；

K3012-3：32KB/s伪随机码，码型为000011101100101。

K3021-2：伪随机码，码序列为000011101100101，速率为32KHz的绝对码。 K3022-3：伪随机码，码序列为000011101100101，速率为32KHz的相对码。 K3025-6：128KHz方波，码序列为1010码。

K3026-7：64KHz方波， 码序列为1010码。 K303 ：合路叠加开关。

K3042-3：1.024MHz方波，作为载波输入。K3041-2：断开。 K7012-3：输入PSK调制信号。K7011-2：断开。

4.做二相BPSK实验时，必须把开关K302的1脚与2脚相连接。

做二相DPSK实验时，必须把开关K302的2脚与3脚相连接。 5．PSK解调时：

(1)首先要使PSK调制电路正常工作。

(2)在CA701上插上电容，使振荡器工作频率为4.096MHz，电容在80Pf～120Pf之间。

五. 测量点说明

TP301：输入载波信号，K304的2与3相连，频率为1.024MHz方波信号。当波形不 好时，可调节电位器W301。 TP302：波形同TP301反相，波形不好时，可调节电位器W302。 TP303：32KHz调制工作时钟信号。

TP304：数字基带信号伪随机码输出波形，码型有：

(1)K3021-2：伪随机码，码元序列为000011101100101，速率为32KHz的绝对码。 (2)K3022-3：伪随机码，码元序列为000011101100101，速率为32KHz的相对码。 (3)K3025-6：128KHz方波，码元序列为1010码。 (4)K3026-7：64KHz方波， 码元序列为1010码。

TP305：PSK的0相载波输出，当K303都断开时。

TP306：PSK的π相载波输出，当K303都断开时。

TP307：PSK调制信号输出波形，当K303都相连时，即1与2、3与4脚都相接。

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TP701：PSK解调信号输入波形，当K701的2与3相接。 TP702：压控振荡器输出4.096MHz的载波信号，用频率计监视测量点TP704上的频 率值有偏差时，此时一方面可改变CA701中的电容值，另一方面也可调节W701 和W702，使其准确而稳定地输出4.096MHz的载波信号。 TP703：频率为1.024MHz的0相载波输出信号。 TP704：频率为1.024MHz的π/2相载波输出信号。 TP705：PSK解调输出波形，即数字基带信号。 六. 实验报告要求 1.简述DPSK调制解调电路的工作原理及工作过程。 2.根据实验测试记录（波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系）依此画出调制解调器各测量点的工作波形，并给以必要的说明。 脚37的0130P7TK去K制出SP调输相加器632400353P0KT3PT1312关关器开开相反4200波33PP载TT相26π20310波波相K3P载载反器1357T相0303PT与路码码电出对对输4绝相换转号023信K字)数码)31码0码101M0120Δ10入3(1K(器钟制波波相时31调方量z方反z码HzH增KHk8Kz2伪4H3z至26MH14波K来220方3. 1的D11 L路PC电图框理原布分点量测及制调KSP 1-01图R309100R3181KTP307TP305

R308150R306150R305100TP302314KR3191K134TP306K3034PIN2R3201KPSK1 R104F612F0u043K0uB30 30R130E1726E1C1200603K301R1U4 A3262106130 U4561113F 40u3044E1B0C0 5S5S0L0L8C3434CU7U764103 V23M30485UL304W122A01711 5S+-0L2434U732 87040430301FC1C1 0uN30I1E1P 740K2300R1 3K12345674 033301P3713KTP1T0R13K3 R1P5T0333308C33K2R124 116+FF51 3K1R103L31A2G0N3B9 GIF2SX0K 1B37320P LR443-03AWW33T6C3ID81KDSSG7S1L I0LC4D141DHU7DCSu02P1301 3QQ9403CA73-653SLL 230L1134U7811603 3M5ULP081 230221071104134+74-300NCW1 3IP32K3 131K023K S3R1DNP1 0333C3 24N 0I3PK3 130 14E05S 0L34U71 1420 1F

12

图理原电路电制调KSP 2-01图 TP302θ相载波U1入U1入tU1出TP307U1出 00tπ相载波 TP3030U2入tU2入U2出TP3080U2出tTP305TP30911100101tU合 信码0信码输入0t图10-3 模拟开关相乘器工作波形 TP701TP704开关1TP703低通1TP702判决1TP705K701整2形电路开关2π/2移相PSK调制信号入3÷4分频低通2VCO振荡环路滤波判决212相乘器PSK解调输出1

CLK电路仿真眼图发生器电子开关3K702至时钟再生电路 CPLD信号发生器图10-6 解调器总方框图 13

F3u0070E173K70R1KS3F924V03057017C1DCCV2N0I7P8K32120332654321017M11111119+UL221704-037037473W1G04C370142W12881NT0SIXD5741EGYNU7C11G612345678133N0I7PK30K217.2R5P60007121C500757P+1BATK0PCS7-PWWR3SS16KK17353191037.170R57W1A8R9341K01DKDF07070NL7SR1U4GC20L1744DDU7S6C0CA631C4TE0ADVD7SD440LRC0B074D2417S7SU78710L0L074747U7U7U157319541D1NDDKGNLKDGCLC9DDRS36SC084142CA0CQQ67SDQVDDA80LNN6S74GG0LU7AB741420303235U71111111+7070KU4U4SPR121477011617141151P7K037K03TR17M3R17MUL05UL75P1T122261611+-+842840134-70C1923123243470702C1C1340701C17KR1411450P1A495717K380K0PC9R10072717L2R2C9UT1+124D44111K38-7200R27L3232UT1172470883C10K241K727072R27C1R22017K7KR1R139CD26526606063030U4U4486037K03R373C32705700U047020R171C585+107K1U14S11620P0322R7M184711CUL+-90237U2420D171N0CG7P10T414K17K720103R3U34037.207173R571G0C3CB9440130210K0077071CR1R20K17703R473C321N0I7PK3311KSP14

图理原电路电调解KSP 7-01图

TP701+1V 0-1V TP7030相载波0 TP704 π/2相载波0 TP705 011100101 图10－8 同相正交解调环各点波形图 15

tttt

实验五 抽样定理与PAM调制解调实验 一.实验目的 1. 通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。 2. 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。 二.电路原理框图、电原理图和波形图 抽样脉冲产生电路取样保持电路话音输入放大电路PAM调制电路23K6011PAM解调（低通滤波） 图4-1 脉冲振幅调制电路原理框图 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TP601处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W108。在TPP603处观察其取样脉冲信号。改变CA601处的电容，再用示波器观察TP602该点波形。做详细记录、绘图。 2.PAM通信系统实验步骤

(1)将K602的2端和3端相连，为CPLD产生的8KHz抽样时钟脉冲，用示波器观测TP601～TP604各点波形，并做详细记录、绘图。

(2)将K602的1端和2端相连，然后改变CA601的电容，即改变抽样频率fsr，使f＞fsr、 fc =2fsr、fc＜2fsr，在TP603处用示波器观测系统输出波形，以判断和验证取样定理在系统中的正确性，同时做记录和绘图，记下在系统通信状态下的奈奎斯特速率。

(3)在TP111处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。 脉冲幅度调制实验注意事项

3. CA601上插电容，可改变抽样时钟。电容在5600pf～0.1?f 之间。

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IN1007C603104D603 R6031K8765R6043KU601NE555VCCOUTC602103PAM-OUT12345F8 VCCR6091KTP602R6061K13U602B74LS04 K6013PIN24R60210K1R6013KK602GS23E6021uFBG6013DJ6FDR6051KD604LEDTP601PAM-INE60110uF五.测量点说明 TP601：若 外加信号幅度过大，则被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些。方法是：

调节通信话路终端发送放大电路中的电位器 W108。 TP602：抽样脉冲波形输出，其抽样脉冲波形由抽样时钟电路(在TP603处观察)决 定，在抽样时钟电路里，在CA601中插上不同大小的电容，可改变抽样时钟

的频率。电容值在5600pf?0.1?f 之间选取。

TP603：抽样时钟信号输出，抽样频率由CA601上的电容大小决定，用频率计测量其频率的大小。电

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K600PAVCCD6012VD6022VTP603R6081K图4-2 PAM电路电原理图TP604141TP600R6071KU602A74LS042C6016800PCA6011X23PAM8KE60310uF896

容值在5600pf～0.1?f 之间选取；另一种抽样时钟为CPLD可编程模块产生的8KHz时钟脉冲，由开关K602选择。

TP604：收端PAM调制信号，由开关K601的1脚与2脚相接。 开关的设置：

K601：取样与解调。

K602：取样脉冲选择，1—2：555定时器产生的脉冲； 2—3：电路内部产生的8KHz脉冲。

六.实验报告要求

1.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。

2.若发生实验事故，请将事故的原因、现象、处理的过程在实验报告中解释清楚。

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实验六 脉冲编码调制PCM（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。

二.电路原理框图、电原理图和波形图

TSXPCM编译码使能信号输入MCLKxMCLKRTP5022.048MHzBCLKXTP502编码2.048MHz主时钟输入FSXTP503编码8KHz帧同步信号输入DXTP504编码PCM数字信号输出译码2.048MHz主时钟输入BLCKRTP502FSRTP503译码8KHz帧同步信号输入 DRTP505 图5-7 短帧同步定时 译码PCM数字信号输入

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图5-9 PCM电路电原理图

TP501t放大后的PCM编码模拟信号输入0TP502PCM编译码主时钟2.048MHz信号输入t0PCM编译码帧同步8KHz信号输入TP503t0125uS TP504PCM编码数字信号输出0 t图5-10 PCM系统实验电路波形图 8bit PCM码 125uSPCM译码数字信号输入自环K501的2脚与3脚连接测量时的波形 TP505 0 TP506 0 三. 实验内容

t8bit PCM码tPCM译码模拟信号输出 1.用同步的简易信号观察A律PCM八比特编码的实验 2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验

四. 实验步骤及注意事项

1. 给PCM系统中送上两组信号，即：（1）2048KHz主时钟信号；（2）8KHz收发分帧同步信号 。 2．跳线开关放置：

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K501：1—2：PCM（一）编码数据输出（发往PCM（二）的译码输入端）；

2—3：自环下的译码输入（此时K502接2－3）。

K502：1—2：来自PCM（二）的编码数据输入（此时K501接1－2，K505接1－2）； 2－3：断开来自PCM（二）的通路。 K503：1—2：8KH z帧同步信号； 2－3：断开帧同步信号。

五. 测量点说明

TP501：输入信号由开关J106选择，若幅度过大，则被陷幅电路陷幅成方波，因此信号波形幅度尽量小一些，方法是，改变外部信号源的幅度大小，或调节电位器 W108。

TP502：频率为2.048MHz的主时钟信号，TP502 = TP101。

TP503：频率为8KHz的分帧同步信号，TP503 = TP103。

TP504：PCM编码输出数字信号，数据的速率是64KHz，为8比特编码，其中第一位为语音信号编码后

的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。

TP505：PCM译码输入数字信号，由开关K501的2与3相连。 TP506：PCM译码输出模拟信号。

六. 实验报告要求

1.画出实验电路的实验方框图，并叙述其工作过程。

2.画出实验过程中各测量点的波型图，注意对应相位关系。 3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验有何改进意见。

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