通信原理实验指导书
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目录1CPLD可编程数字信号发生器实验2模拟信号源实验F3调幅信号产生4调幅波信号的解调1.15脉冲编码调制与解调实验（PCM）·176眼图测试实验..247二进制振幅键控（2ASK）调制与解调实验·288FSK调制解调实验·399AMI/HDB3码编译码实验4710抽样定理验证与PAM调解实验·55通信原理测试点说明·583-
- 3 - 目 录 1 CPLD 可编程数字信号发生器实验 .3 2 模拟信号源实验 .6 3 调幅信号产生 .7 4 调幅波信号的解调 .11 5 脉冲编码调制与解调实验（PCM） .17 6 眼图测试实验 .24 7 二进制振幅键控（2ASK）调制与解调实验 .28 8 FSK 调制解调实验 .39 9 AMI/ HDB3 码编译码实验 .47 10 抽样定理验证与 PAM 调解实验 .55 通信原理测试点说明 .58
实验一CPLD可编程数字信号发生器实验1实验目的1.熟悉各种时钟信号的特点及波形2.测量并分析各测量点波形及数据2实验原理2.1CPLD可编程模块电路的功能及电路组成图1-1是CPLD可编程模块的电路图。对应实物模块①,S101为地址开关JT103为下载载口，KEY101为按键开关。SOOR卡FFOOOOREp童量1T3LE.0品联下0000图 1-1CPLD可编程模块电路图-4
- 4 - 实验一 CPLD 可编程数字信号发生器实验 1 实验目的 1.熟悉各种时钟信号的特点及波形 2.测量并分析各测量点波形及数据 2 实验原理 2.1 CPLD 可编程模块电路的功能及电路组成 图 1-1 是 CPLD 可编程模块的电路图。对应实物模块①,S101 为地址开关 JT103 为下载载口,KEY101 为按键开关。 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 D C B A gnd 1 REFA 2 REFb 3 REFC 4 REFD 5 Data 6 clk 7 load 8 dacd 9 dacc 10 dacb 11 daca 12 ldac 13 vcc 14 TLC5620 N101 TLC5620CN GND sindata serial_clk ldac load_clk VCC 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 GND VCC CLK 信 信 信 信 CLK CLR sin_sel1 sin_sel0 sqr1 sqr2 sqr3 sqr4 sqr5 sqr6 clk_sqr1 clk_sqr2 clk_sqr3 clk_sqr4 clk_sqr5 clk_sqr6 clk_2m clk_1m clk_64k clk_32k clk_16k clk_8k clk_4k clk_2k clk_ham1 clk_ham2 clk_ham3 clk_ham4 clk_ham5 clk_ham6 clk_crc1 clk_crc2 clk_crc3 clk_crc4 clk_crc5 clk_crc6 clk_conv1 clk_conv4 clk_conv2 clk_conv3 clk_conv6 clk_conv5 load_clk ldac sindata serial_clk TCK 1 TDO 3 TMS 5 NC 7 TDI 9 GND 10 NC 8 NC 6 VCC 4 GND 2 JT103 JTAGF R101 1K R102 1K R103 1K 3.3V 3.3V TMS TDI TDI TMS VIN 3 VOUT 2 ADJ 1 P101 LT1086CT-3.3 VCC C101 10u C102 10u 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V TCK TDO 1 TP101 1 TP102 1 TP103 1 TP104 1 TP105 1 TP106 1 TP107 1 TP108 1 TP109 1 TP110 1 TP111 1 TP112 1 TP113 1 TP114 1 TP115 1 TP116 1 TP117 1 TP118 1 TP119 1 TP120 1 TP121 1 TP122 1 TP123 1 TP124 1 TP125 1 TP126 1 TP127 1 TP128 1 TP129 1 TP130 1 TP131 1 TP132 1 TP133 1 TP134 1 TP135 1 TP136 1 TP137 clk_crc2 clk_crc3 clk_crc4 1 TP138 clk_crc1 clk_ham1 clk_ham2 clk_ham3 clk_ham4 clk_ham5 clk_ham6 1 2 3 U103 LM385-2.5 R184 10K VCC 2.5V 1 TP139 KEY101 R104 20K 3.3V 1 2 3 4 5 6 7 8 S101 R10520K R10620K 3.3V PR102 0 C103 0.1u D101 D102 D103 D104 D105 R107 100 R108 100 R109 100 R110 100 R111 100 R112 100 R113 100 R114 100 R115 100 R116 100 R117 100 R118 100 D106 D107 D108 D109 D110 D111 D112 D113 D114 D115 D116D117D118D119 D120 R119 100 R120 100 R121 100 R122 100 R123 100 R124 100 R125 100 R126 100 3.3V R127 100 R128 100 R129 100 R130 100 R131 100 R132 100 D121 D122 D123 D124 D125 D126 3.3V D127 D128 D129D130D131D132D133D134D135D136D137 D138 R133 100 R134 100 R135 100 R136 100 R137 100 R138 100 R139 100 R140 100 R141 100 R142 100 R143 100 R144 100 3.3V R145 100 D139 R146 100 R147 R148 100 R149 100 R150 100 100 R151 100 R152 100 R153 100 R154 100 R155100 R156 100 R157 100 R158 100 R159 100 R160 100 R161 100 R162 100 R163 100 R164 100 R165 100 R166 100 R167 100 R168 100 R169 100 R170 100 R171 100 R172 100 R173 100 R174 100 R175 100 R176 100 R177 100 R178 100 R179 100 R180 100 R181 100 R182 100 R183 100 I/O-K 83 I/O-K 84 GNDIO 3 TDI 4 I/O-B 9 I/O-O 80 I/O-B 8 I/O-B 7 I/O-B 6 I/O-B 5 I/O-P 67 I/O-K 86 GNDIO 13 I/O-G 27 I/O-K 87 I/O-H 49 GNDIO 17 I/O-N 101 I/O-O 81 TMS 20 I/O-J 90 I/O-J 91 I/O-J 92 VCCIO 24 I/O-J 93 GNDIO 26 I/O-M 108 I/O-J 96 I/O-J 97 I/O-K 82 I/O-M 109 I/O-I 119 GNDIO 33 I/O-G 25 I/O-K 88 I/O-L 55 I/O-L 56 I/O-L 60 I/O-O 74 I/O-G 23 I/O-E 134 I/O-F 18 I/O-E 132 I/O-F 15 I/O-E 133 I/O-N 103 I/O-F 16 I/O-E 131 I/O-F 14 VCCIO 50 VCCIN T 51 GNDINT 52 I/O-F 19 I/O-F 11 I/O-N 100 I/O-H 45 GNDINT 57 VCCIN T 58 GNDIO 59 I/O-F 12 I/O-M 107 I/O-N 102 I/O-M 106 GNDIO 64 I/O-I 120 I/O-I 121 I/O-I 122 I/O-H 48 I/O-O 75 I/O-G 22 I/O-L 61 I/O-L 62 VCCIO 73 I/O-L 63 I/O-I 116 VCCIO 76 GNDIO 77 I/O-M 110 I/O-M 111 I/O-L 65 I/O-O 78 I/O-N 98 I/O-A 140 I/O-A 139 GNDIO 85 I/O-A 142 I/O-A 143 I/O-A 141 TCK 89 I/O-P 71 I/O-H 47 I/O-N 99 I/O-G 21 GNDIO 94 VCCIO 95 I/O-M 113 I/O-M 112 I/O-I 118 I/O-E 136 I/O-E 137 I/O-E 138 I/O-D 37 I/O-D 38 TDO 104 GNDIO 105 I/O-H 54 I/O-P 66 I/O-A 2 I/O-A 1 I/O-P 72 I/O-H 53 I/O-I 117 I/O-D 39 GNDIO 114 I/O-D 40 I/O-D 41 I/O-D 42 I/O-D 43 I/O-D 44 I/O-O 79 I/O-C 28 I/O-P 70 VCCIN T 123 GNDINT 124 INPUT/GCLK1 125 INPUT/OE1 126 INPUT/GCLRn 127 INPUT/OE2/GCLK2 128 GNDINT 129 VCCIN T 130 I/O-C 29 I/O-C 30 I/O-P 69 I/O-C 31 GNDIO 135 I/O-C 32 I/O-C 34 I/O-P 68 I/O-C 35 I/O-C 36 I/O-B 10 I/O-H 46 VCCIO 115 VCCIO 144 U101 EPM3256ATC144 NC 1 GND 2 OUT 3 VCC 4 U102 16M LED102 LED LED101 LED R185 2K R186 2K VCC VCC 1 2 3 4 5 6 KS101 HEADER 3X2 VCC 1 TP142 GND 1 TP141 1 TP140 VCC(IN) VCC(IN) 图 1-1 CPLD 可 编 程 模 块 电 路 图
CPLD可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。它由CPLD可编程器件Xi1inx公司的XC95108（或者是ALTERA公司的EPM7128）、下载接口电路和一块晶振组成。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。2.2各种信号的功用及测试点测试点名称符号周期说明TP10158.5K bpsTP1022.6K bpsTP10314.6K bpsPN序列PN码长度241TP1047.3K bpsTP1053.7KbpsTP1061.8K bpsTP10758.5 KHzTP1082.6 KHzTP109时钟CLK14.6 KHz数据时钟TP1107.3 KHzTP1113.7 KHzTP1121.8 KHzTP1132MPCM编码、PAM时钟CLKTP1141M抽样、CVSD编码等采用的时钟TP11564 KHz-5-
- 5 - CPLD 可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信 号。它由 CPLD 可编程器件 Xilinx 公司的 XC95108(或者是 ALTERA 公司的 EPM7128)、下载接口电路和一块晶振组成。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。 2.2 各种信号的功用及测试点 测试点 名称 符号周期 说明 TP101 58.5K bps TP102 2.6K bps TP103 14.6K bps TP104 7.3K bps TP105 3.7K bps TP106 PN 序列 1.8K bps PN 码长度 2 4－1 TP107 58.5 KHZ TP108 2.6 KHZ TP109 14.6 KHZ TP110 7.3 KHZ TP111 3.7 KHZ TP112 时钟 CLK 1.8 KHZ 数据时钟 TP113 2M TP114 1M TP115 时钟 CLK 64 KHZ PCM 编码、PAM 抽样、CVSD 编码 等采用的时钟
TP11632 KHzTP11716 KHzTP1188 KHzTP1198 KHzTP12016MTP126117 KHzTP12558.5 KHzTP12429.3 KHz卷积码时钟时钟CLKTP12314.6 KHzTP1227.3 KHzTP1213.7KHz循环码时钟TP132136.5KHzTP13168.3 KHz时钟CLKTP13034.1 KHzTP12917.1 KHzTP1288.5 KHzTP1274.3 KHzTP1333.2 KHz汉明码时钟TP1346.4 KHzTP13512.8 KHz时钟CLKTP13625.6 KHzTP13751.2 KHzTP138102.4 KHzTP139地址开关S101选择输出不同频正弦波信号率3实验仪器-6 -
- 6 - TP116 32 KHZ TP117 16 KHZ TP118 8 KHZ TP119 8 KHZ TP120 16M TP126 117 KHZ TP125 58.5 KHZ TP124 29.3 KHZ TP123 14.6 KHZ TP122 7.3 KHZ TP121 时钟 CLK 3.7KHZ 卷积码时钟 TP132 136.5 KHZ 循环码时钟 TP131 68.3 KHZ TP130 34.1 KHZ TP129 17.1 KHZ TP128 8.5 KHZ TP127 时钟 CLK 4.3 KHZ TP133 3.2 KHZ 汉明码时钟 TP134 6.4 KHZ TP135 12.8 KHZ TP136 25.6 KHZ TP137 51.2 KHZ TP138 时钟 CLK 102.4 KHZ TP139 正弦波信号 地址开关 S101 选择输出不同频 率 3 实验仪器
1.双踪示波器2.高频实验箱4实验内容及步骤实验前给实验箱接220V的的交流电AC，打开箱体右侧的电源开关（以后每个实验叙述从略）。1.打开信源模块的电源开关使系统工作，向左侧拔动开关，正常指示灯亮。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。GND为接地点。-7-
- 7 - 1.双踪示波器 2.高频实验箱 4 实验内容及步骤 实验前给实验箱接 220V 的的交流电 AC,打开箱体右侧的电源开关（以后每 个实验叙述从略）。 1.打开信源模块的电源开关使系统工作，向左侧拔动开关，正常指示灯亮。 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。GND 为接 地点
实验二模拟信号源实验1实验目的1.熟悉模拟信号的产生方法及其用途2.观察分析模拟信号波形的特点。2实验原理模拟信号源电路用来产生实验所需的模拟信号，如正弦波信号等，话音信号可用0-4KHz的正弦波代替。实验一中的图1-1为同步正弦信号发生器的电路图。它采用了数字化的产生方法。是由CPLD输出的样值信号经过DA变换、低通滤波输出的。对应实物模块①,S101为地址开关JT103为下载载口,KEY101为按键开关。3实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.高频实验箱4实验内容与步骤熟悉信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程：用示波器在相应测试点上测量各点波形。1.用示波器测量TP139点波形。2.改变地址开关S101，观察输出波形。3.本实验箱所有关系到话音频率的实验均以1.28K为准。若要使用其它音频频率，则其它相应实验电路的地址开关S101需作适当调整。-8-
- 8 - 实验二 模拟信号源实验 1 实验目的 1． 熟悉模拟信号的产生方法及其用途 2． 观察分析模拟信号波形的特点。 2 实验原理 模拟信号源电路用来产生实验所需的模拟信号，如正弦波信号等，话音信 号可用 0-4KH z 的正弦波代替。 实验一中的图 1-1 为同步正弦信号发生器的电路图。它采用了数字化的产生 方法。 是由 CPLD 输出的样值信号经过 DA 变换、低通滤波输出的。 对应实物模块①,S101 为地址开关 JT103 为下载载口,KEY101 为按键开关。 3 实验仪器 1.双踪示波器 2.万用表 3.高频实验箱 4 实验内容与步骤 熟悉信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程；用示波器在相应测试 点上测量各点波形。 1．用示波器测量 TP139 点波形。 2．改变地址开关 S101，观察输出波形。 3．本实验箱所有关系到话音频率的实验均以 1.28K 为准。若要使用其它音 频频率，则其它相应实验电路的地址开关 S101 需作适当调整
注：地址开关S101的前两位可以改变TP309的信号输出频率，排列：00：0.64k；01:1.28k;10:2.56k;11:5.12k。实验三调幅信号产生1实验目的1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已调波与二输入信号的关系。2.掌握测量调幅系数的方法。3.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。2实验原理幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。O+VCCRc1Rc212006载波输入100408载波输入调制输入40V5V6o1 调制输入接RC 3 002接RCV7V850平DR2R3R1014-VCC图3-11496芯片内部电路图-9-
- 9 - 注：地址开关 S101 的前两位可以改变 TP309 的信号输出频率，排列：00： 0.64k； 01：1.28k；10：2.56k；11：5.12k。 实验三 调幅信号产生 1 实验目的 1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与 过程，并研究已调波与二输入信号的关系。 2.掌握测量调幅系数的方法。 3.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。 2 实验原理 幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期 与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号 为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。 图 3-1 1496 芯片内部电路图
本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，图3-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1-V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1-V4的输入端，即引脚的（8）、（10）之间：调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端即引脚的（1）、（（4）之间，（2）、（3）脚外接1KQ电阻，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚（6）、（12）之间）输出。用1496集成电路构成的调幅器电路图如图10-2所示，图中RP1用来调节引出脚（1）、（4）之间的平衡，RP2用来调节（8）、（10）脚之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅带负载的能力。3实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.高频实验箱4实验内容及步骤实验电路见图3-2- 10 -
- 10 - 本实验采用集成模拟乘法器 1496 来构成调幅器，图 3-1 为 1496 芯片内部 电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由 V1- V4 组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路， 即 V5 与 V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8 为差动放大器 V5、V6 的恒流源。进行调幅时，载波信号加在 V1-V4 的输入端， 即引脚的（8）、（10）之间；调制信号加在差动放大器 V5、V6 的输入端即引 脚的（1）、（4）之间，（2）、（3）脚外接 1KΩ电阻，以扩大调制信号动态 范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚（6）、（12）之间） 输出。 用 1496 集成电路构成的调幅器电路图如图 10-2 所示，图中 RP1 用来调节 引出脚（1）、（4）之间的平衡，RP2 用来调节（8）、（10）脚之间的平衡， 三极管 V 为射极跟随器，以提高调幅带负载的能力。 3 实验仪器 1.双踪示波器 2.万用表 3.高频实验箱 4 实验内容及步骤 实验电路见图 3-2
1OUT+AROUTBIAZoW1图3-21496构成的调幅器4.1直流调制特性的测量1.振幅调制器调零。将土12V电源接入调幅电路的两个电源入端。将信号产生器的音频输出接到调制信号输入端J2，送入频率约为1K，幅度为1Vp-p的正弦信号，调制输出J10接示波器。用万用表测量A、B两点的直流电压，调节电位器RP2使UAB|=0.1V。调节电位器RP1使J10输出信号为最小（示波器50mv/div或更小），然后去掉输入信号。2.将信号产生器的高频输出接到载波信号输入端J1，送入频率约为455K幅度为80mv(P-P)的载波信号，用万用表测量A、B之间的电压，用示波器观察输出端J10的波形。以UaB1=0.05V开始，记录RP2由一端调至另一端的输出波形及其峰峰值电压，根据公式Uo=K×UaB|×Ucm计算出系数K值并填入表3-1。(Ucm=80mv)。表 3-1I UAB I0.050.10.20.30.350.150.25Uo (P-P)-11-
- 11 - SIG+ 1 SIG- 4 2 3 CAR+ 8 CAR- 10 14 OUT+ 6 OUT- 12 BIAS 5 VEE GADJ GADJ U1 MC1496 DW1 C10 C11 R14 D3 1 J11 -12Vin 1 J6+12Vin D1 C5R9 R12 R8 R7 D2 LED D4 LED R15 C12 C7 R10 R11 N1 C9 R13 C8 1 J10 OUT R1 R2 R3 R4 RP2 1 J2Uω 1 J4 A 1 J5 B RP1 C3 C1 1 J1Uc C4 R5 R6 C6 C13 C2 图 3-2 1496 构成的调幅器 4.1 直流调制特性的测量 1.振幅调制器调零。将±12V 电源接入调幅电路的两个电源入端。将信号产 生器的音频输出接到调制信号输入端 J2，送入频率约为 1K，幅度为 1VP-P 的正 弦信号，调制输出 J10 接示波器。用万用表测量 A、B 两点的直流电压，调节电 位器 RP2 使∣UAB∣=0.1V。调节电位器 RP1 使 J10 输出信号为最小（示波器 50mv/div 或更小），然后去掉输入信号。 2.将信号产生器的高频输出接到载波信号输入端 J1，送入频率约为 455K， 幅度为 80 mv(P-P)的载波信号，用万用表测量 A、B 之间的电压，用示波器观察 输出端 J10 的波形。以∣UAB∣=0.05V 开始，记录 RP2 由一端调至另一端的输出 波形及其峰峰值电压，根据公式U0=K×∣UAB∣×Ucm计算出系数K值并填入表3- 1。(Ucm=80mv)。 表 3-1 ∣UAB∣ 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 U0 (P-P)