通信原理实验报告 - 图文

实验1 DDS信号源实验

一、实验目的

1．了解DDS信号源的组成及工作原理； 2．掌握DDS信号源使用方法；

3．掌握DDS信号源各种输出信号的测试。

二、实验器材

1．DDS信号源(位于大底板左侧，实物图片如下) 2. 20M双踪示波器1台

三、实验原理

直接数字频率合成(DDS—Digital Direct Frequency Synthesis)，是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。

DDS信号源模块硬件上由cortex-m3内核的ARM芯片(STM32)和外围电路构成。在该模块中，我们用到STM32芯片的一路AD采集（对应插孔调制输入）和两路DAC输出（分别对应插孔P03、P04）。PWM信号由STM32时钟配置PWM模式输出，调幅、调频信号通过向STM32写入相应的采样点数组，由时钟触发两路DAC同步循环分别输出其已调信号与载波信号。对于外加信号的AM调制，由STM32的AD对外加音频信号进行采样，在时钟触发下当前采样值与载波信号数组的相应值进行相应算法处理，并将该值保存输出到DAC，然后循环进行这个过程，就实现了对外部音频信号的AM调制。

实验箱的DDS信号源能够输出脉宽调制波(PWM)、正弦波、三角波、方波、扫频信号、调幅波（AM）、双边带（DSB）、调频波（FM）及对外部输入信号进行AM调制输出。

四、各测量点的作用

调制输入：外部调制信号输入铆孔（注意铆孔下面标注的箭头方向。若箭头背离铆孔，说明此铆孔点为信号输出孔；若箭头指向铆孔，说明此铆孔点为信号输入孔）。 P03：DDS各种信号输出铆孔。 P04：20KHZ载波输出铆孔。

P09：抽样脉冲输出铆孔。

SS01：复合式按键旋纽，按键用来选择输出信号状态；旋纽用来改变信号频率。

LCD：显示输出信号的频率。

五、实验内容及步骤

1)加电

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 2) 信号输出状态设置

信号输出状态分为： 1.PWM波、2.正弦波、3.三角波、4.方波、5.扫频信号、6.调幅信号、7.双边带信号、8.调频波、9.外输入AM波等九种状态

初始时输出序号为1，对应“PWM波”输出状态。按下复合式按键旋纽SS01，可切换不同的信号输出状态，按一次输出序号递增，DDS最大序号为9，正好与l0种输出信号状态对应。序号10为内置误码仪测试功能，序号11为USB转串口数据通道。序号为11后，继续按复合按键旋纽，则返回初始序号1。D0l、D02、D03、D04四个指示灯将显示输出的序号状态。

3）信号频率调节 旋转复合式按键旋纽SS01，在“PWM波”、“正弦波”、“三角波”、“方波”等输出状态时，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加100HZ，逆时针减小100HZ；

在其它DDS信号源序号，旋转复合式按键旋纽SS01无操作。 4）输出信号幅度调节

调节调幅旋钮W01，可改变P03、P04输出的各种信号幅度。 5）用示波器观察DDS信号源产生的信号，并记录波形 输出序号及相应输出、输入信号状态如下表： 输出 调制输序入 号 1 2 3 4 5 6 7 8 × × × × × × × × P03（输出） LED 1：亮 0：灭 DDDD4 3 2 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 P04（输出） P09（输出） PWM波 （频率0.1-20KHZ可调） × 正弦波 三角波 方波 扫频 调幅 双边带 调频 2K正弦波 2K正弦波 2K正弦波 2K正弦波 2K正弦波 待调信号 PWM（频率锁定于初（2K正弦波） 始状态10KHZ或最待调信号 新《PWM波》设定的（2K正弦波） 频率） 待调信号 （2K正弦波） 外部调外输入信9 制 号 20K载波 信号 AM调制 1内置误码仪，P02输出32KKZ随机码，P01接收信道回送随机码 1USB转串口 1 0 1 1 六、实验结果分析 1．DDS信号源工作原理。

其实质是以基准频率源（系统时钟）对相位进行等间隔的采样。DDS 由相位累加器和波形存储器（即，ROM查询表）构成的数控振荡器（NCO_ Numerically Controlled Oscillators）、数模转换器（DAC）以及低通滤波器（LPF）三部分组成。在每一个时钟周期，N位相位累加器与其反馈值进行累加，其结果的高L位作为查询表的地址，然后从ROM中读出相应的幅度值送到DAC。再由DAC将其转换成为阶梯模拟波形，最后由具有内插作用的LPF 将其平滑为连续的正弦波形作为输出。

2．画出DDS信号源各种输出信号波形，并说明其幅度、频率等调节方法。

1）P03输出正弦波

2）P03输出三角波

3）P03输出方波

4）P03输出扫频

5）P03输出调幅

6）P03输出双边带

7）P03输出调频

实验1 抽样定理及其应用实验

一、实验目的

1．通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解；

2．通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点； 3．学习PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。

二、实验仪器

1．PAM脉冲调幅模块，位号：H（实物图片如下） 2．时钟与基带数据发生模块，位号：G 3．20M双踪示波器1台 4．频率计1台

5．小平口螺丝刀1只 6．信号连接线3根

三、实验原理

抽样定理：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。

按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）。虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。关于PDM和PPM，国外在上世纪70年代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。本实验平台仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。

实验所需要的模块：

1．DDS信号源：它提供正弦波等信号，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”，作为脉冲幅度调制器的调制信号。P03测试点可用于调制信号的连接和测量；另

外，如果实验室配备了电话单机，也可以使用用户电话模块，这样验证实验效果更直接、更形象，P05测试点可用于语音信号的连接和测量。

2．抽样脉冲形成电路模块：它提供有限高度，不同宽度和频率的的抽样脉冲序列，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”， 作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲。P09测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。该模块提供的抽样脉冲频率可调，占空比为50 0/0。（调节方法参见实验5）

3．PAM脉冲调幅模块：它采用模拟开关CD4066实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。因此，本模块实现的是自然抽样。在32TP01测试点可以测量到已调信号波形。

调制信号和抽样脉冲都需要外接连线输入。已调信号经过PAM模拟信道（模拟实际信道的惰性）的传输，从32P03铆孔输出，它可能会产生波形失真。 PAM模拟信道电路示意图如图1-2所示，32W01（R1）电位器可改变模拟信道的传输特性，当R1C1=R2C2时，PAM已调信号理论上无失真。

4．接收滤波器与功放模块：接收滤波器低通带宽有2.6KHZ和5KHZ两种，分别由开关K601上位和中位控制，接收滤波器的作用是恢复原调制信号。铆孔P14是接收滤波器与功放的输入端，实验时需用外接导线将32P03与P14连接。 5．时钟与基带数据发生模块：它提供系统工作时钟和接收数字低通滤波器工作时钟。

说明：实际应用的抽样脉冲和信号恢复与理想情况有一定区别。

四、可调元件及测量点的作用

32P01：模拟信号输入连接铆孔。 32P02：抽样脉冲信号输入连接铆孔。 32TP01：输出的抽样后信号测试点。

32P03：经仿真信道传输后信号的输出连接铆孔。 32W01：仿真信道的特性调节电位器。

五、实验内容及步骤

1．插入有关实验模块：

在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PAM脉冲幅度调制模块”，插到底板“G、H”号的位置插座上（具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。 2．信号线连接：

用专用铆孔导线将P03、32P01；P09、32P02；32P03、P14连接（注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔）。 3．加电：

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，

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