通信原理实验

1、实验二 模拟信号源实验一、实验目的1了解本模块中函数信号产生芯片的技术参数；2了解本模块在后续实验系统中的作用；3熟悉本模块产生的几种模拟信号的波形和参数调节方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G2频率计1台320M双踪示波器1台 三、实验原理本模块主要功能是产生频率、幅度连续可调的正弦波、三角波、方波等函数信号（非同步函数信号），另外还提供与系统主时钟同源的2KHZ正弦波信号（同步正弦波信号）。在实验系统中，可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM、PCM、ADPCM、CVSD（M）等实验的音频信号源。本模块位于底板的左边。1非同步函数信号它由集成函数发生器XR22

2、06和一些外围电路组成，XR2206芯片的技术资料可到网上搜索得到。函数信号类型由三档开关K01选择，类型分别为三角波、正弦波、方波等；峰峰值幅度范围010V，可由W03调节；频率范围约500HZ5KHZ，可由W02调节；直流电平可由W01调节（一般左旋到底）。非同步函数信号源结构示意图，见图2-1。K01U01U02跟随放大器XR2206电 路三角波正弦波方波P03 图2-1 非同步函数信号源结构示意图2同步正弦波信号它由2KHz方波信号源、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。2KHz方波信号由“时钟与基带数据发生模块”分频产生。U03及周边的阻容网络组成一个截止频率为2KHZ的低通滤波器，

3、用以滤除各次谐波,只输出一个2KHz正弦波，在P04可测试其波形。用其作为PAM、PCM、ADPCM、CVSD（M）等模块的音频信号源，其编码数据可在普通模拟示波器上形成稳定的波形，便于实验者观测。W04用来改变输出同步正弦波的幅度。同步信号源结构示意图，见图2-2。U04南京润众科技有限公司整理U034U01跟随放大器P04CPLD器 件低通滤波器 图2-2 同步函数信号源结构示意图 四、实验设置K01：非同步函数信号类型选择，正弦波、三角波、方波。 W01：非同步函数信号的直流电平调节，调节范围至少为02V，视信号幅度而定，一般调节为0V（左旋到底）。 W02：非同步函数信号的频率调节，一

4、般使用频率值范围为14KHZ。 W03：非同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为04V。 P03：非同步函数信号的输出连接铆孔。W04: 同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为04V。 P04：同步正弦波信号的输出连接铆孔。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”，插到底板“G”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“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。3. 非同步函数信号源测

5、试：频率计和示波器监测P03测试点，按上述设置测试非同步函数信号源输出信号波形，记录其波形参数。4同步正弦波信号源测试：频率计和示波器监测P04测试点，按上述设置测试同步正弦波信号源输出信号波形，记录其波形参数。5. 关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验结果1记录非同步、同步函数信号的幅度、频率、直流分量等参数，给出波形图。实验二 集成乘法器幅度调制电路一、实验目的 1通过实验了解振幅调制的工作原理； 2掌握用MC1496来实现AM和DSB的方法，并研究已调波与调制信号，载波之间的关系； 3掌握用示波器测量调幅系数的方法。 二、实验仪器1. 集成乘法器幅

6、度调制电路模块 2. 高频信号源或“PSK调制模块”3 .双踪示波器4. 频率计1台（选用）5. 万用表（选用）6. 信号（夹子）连接线 三、实验内容 1模拟相乘调幅器的输入失调电压调节。2用示波器观察正常调幅波（AM）波形，并测量其调幅系数。3用示波器观察平衡调幅波（抑制载波的双边带波形DSB）波形。4用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波。 四、基本原理做本实验时应具备的知识点：幅度调制、用模拟乘法器实现幅度调制、MC1496四象限模拟相乘器等。 所谓调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使其成为带有低频信息的调幅波。目前由于集成电路的发展，集成模拟相乘器得到广泛的应用，

7、为此本实验采用价格较低廉的MC1496集成模拟相乘器来实现调幅之功能。1MC1496简介MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图1-1所示。由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是：、脚间接一路输入（称为上输入v1），、脚间接另一路输入（称为下输入v2），、脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从、脚间取输出vo。、脚间接负反馈电阻Rt。脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8k。脚接负电源

8、-8V。、脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： ，因而，仅当上输入满足v1VT (26mV)时，方有：，这才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。图1-1 MC1496内部电路及外部连接2MC1496组成的调幅器实验电路用1496组成的调幅器实验电路如图1-2所示。图中，与图28-1相对应之处是：8R08对应于RT，8R09对应于RB，8R03、8R10对应于RC。此外，8W01用来调节（1）、（4）端之间的平衡，8W02用来调节（8）、（10）端之间的平衡。8K01开关控制（1）端是否接入直流电压，当8K01置“on”时，1496的（1）

9、端接入直流电压，其输出为正常调幅波（AM），调整8W03电位器，可改变调幅波的调制度。当8K01置“off”时，其输出为平衡调幅波（DSB）。晶体管8Q01为随极跟随器，以提高调制器的带负载能力。图1-2 集成乘法器幅度调制电路五、实验步骤1实验准备（1）在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。接通实验箱右侧电源开关,即可开始实验。（2）调制信号源：采用非同步函数信号，其参数调节如下（示波器监测）： 频率范围：1kHz 波形选择：正弦波 输出峰-峰值：300mV（3）载波源：采用高频信号源（或用“PSK调制模块”上的1M正弦载波37TP02）： 工作频率：2MHz用频率计测量； 输出幅度

10、（峰-峰值）：300mV，用示波器观测。2输入失调电压的调整（交流馈通电压的调整）集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零，也就是要进行交流馈通电压的调整，其目的是使相乘器调整为平衡状态。因此在调整前必须将开关8K01置“off”（往DSB拨），以切断其直流电压。交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电压，而另一个输入端不加信号时的输出电压，这个电压越小越好。（1）载波输入端输入失调电压调节把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端（8P02），而载波输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（8P03）的输出波形，调节电位器8W02，使此时输出端（8P03）的输出信号（称为调制输入

11、端馈通误差）最小。（2）调制输入端输入失调电压调节把载波源输出的载波信号加到载波输入端（8P01），而音频输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（8P03）的输出波形。调节电位器8W01使此时输出（8P03）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小。3DSB（抑制载波双边带调幅）波形观察在载波输入、音频输入端已进行输入失调电压调节（对应于8W02、8W01调节的基础上），可进行DSB的测量。（1）DSB信号波形观察将高频信号源输出的载波接入载波输入端（8P01），低频调制信号接入音频输入端（8P02）。示波器CH1接调制信号(8P02)，示波器CH2接调幅输出端（8P03），即可观察到调制信

12、号及其对应的DSB信号波形。其波形如图1-3所示，如果观察到的DSB波形不对称，应微调8W01电位器。图1-3 图1-4（2）DSB信号反相点观察为了清楚地观察双边带信号过零点的反相，必须降低载波的频率。本实验可将载波频率降低为100KHZ，幅度仍为300mv。调制信号仍为1KHZ（幅度300mv）。增大示波器X轴扫描速率，仔细观察调制信号过零点时刻所对应的DSB信号，过零点时刻的波形应该反相，如图1-4所示。4AM（常规调幅）波形测量 （1）AM正常波形观测 在保持输入失调电压调节的基础上，将开关8K01置“on”（往AM拨），即转为正常调幅状态。载波频率仍设置为2MHZ（幅度300mv），

13、调制信号频率1KHZ（幅度300mv）。示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可观察到正常的AM波形，如图1-5所示。图1-5调整电位器8W03，可以改变调幅波的调制度。在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形应随之变化。（2）不对称调制度的AM波形观察在AM正常波形调整的基础上，改变8W02，可观察到调制度不对称的情形。最后仍调制到调制度对称的情形。（3）过调制时的AM波形观察在上述实验的基础上，即载波2MHZ（幅度300mv），音频调制信号1KHZ（幅度300mv），示波器CH1接8P02、CH2接8P03。调整8W03使调制度为100%，然后增大音频调制信号的幅

14、度，可以观察到过调制时AM波形，并与调制信号波形作比较。（4）增大载波幅度时的调幅波观察保持调制信号输入不变，逐步增大载波幅度，并观察输出已调波。可以发现：当载波幅度增大到某值时，已调波形开始有失真；而当载波幅度继续增大时，已调波形包络出现模糊。最后把载波幅度复原（300mv）。（5）调制信号为三角波和方波时的调幅波观察保持载波源输出不变，但把调制信号源输出的调制信号改为三角波（峰峰值300mv）或方波（300mv），并改变其频率，观察已调波形的变化，调整8W03，观察输出波形调制度的变化。 5调制度Ma的测试我们可以通过直接测量调制包络来测出Ma。将被测的调幅信号加到示波器CH1或CH2，并

15、使其同步。调节时间旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图1-6所示。根据Ma的定义，测出A、B，即可得到Ma。图1-6六、实验结果1整理按实验步骤所得数据，绘制记录的波形，并作出相应的结论。实验三 集成乘法器幅度解调电路、实验准备1做本实验时应具备的知识点：l 振幅解调l 模拟乘法器实现同步检波2做本实验时所用到的仪器：l 集成乘法器幅度解调电路模块l 集成乘法器幅度调制模块l 高频信号源l 双踪示波器l 万用表 二、实验目的 1熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；2掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB波解调的方法；3了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB

16、波解调的影响；4理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB波的概念。三、基本原理振幅解调即是从振幅受调制的高频信号中提取原调制信号的过程，亦称为检波。通常，振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种，本实验采用同步检波，即集成乘法器幅度解调电路。同步检波又称相干检波。它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调出调制信号。本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图2-1所示。图中，恢复载波vc先加到输入端9P01上，再经过电容9C01加在、脚之间。已调幅波vamp先加到输入端9P02上，再经过电容9C02加在、脚之间。相乘后的信号由

17、（6）脚输出，再经过由9C04、9C05、9R06组成的P型低通滤波器滤除高频分量后，在解调输出端（9P03）提取出调制信号。需要指出的是，在图2-1中对1496采用了单电源（+12V）供电，因而脚需接地，且其它脚亦应偏置相应的正电位，恰如图中所示。四、实验步骤（一）实验准备1选择好需做实验的模块：集成乘法器幅度调制电路、集成乘法器幅度解调电路。2接通实验板的电源开关，使相应电源指示灯发光，表示已接通电源即可开始实验。注意：做本实验时仍需重复调幅实验部分内容，先产生调幅波，再供这里解调之用。 （二）集成电路（乘法器）构成的同步检波1.AM波的解调 将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的调幅输入

18、端(9P02)。解调电路的恢复载波，可用铆孔线直接与调制电路中载波输入相连，即9P01与8P01相连。示波器CH1接调幅信号9TP02，CH2接同步检波器的输出9TP03。分别观察并记录当调制电路输出为=30%、=100%、100%时三种AM的解调输出波形，并与调制信号作比较。2DSB波的解调采用调幅实验中步骤3中相同的方法来获得DSB波，并加入到幅度解调电路的调幅输入端，而其它连线均保持不变，观察并记录解调输出波形，并与调制信号作比较。改变调制信号的频率及幅度，观察解调信号有何变化。将调制信号改成三角波和方波，再观察解调输出波形。图2-1 MC1496 组成的解调器实验电路五、实验结果：AM

19、调制解调：AM方波过调制解调：DSB正弦波调制解调：DSB三角波调制解调：DSB方波调制解调：实验七 AMI/HDB3编译码实验一、实验目的1熟悉AMI / HDB3码编译码规则；2了解AMI / HDB3码编译码实现方法。二、实验仪器1AMI/HDB3编译码模块，位号：F2时钟与基带数据发生模块，位号：G320M双踪示波器1台4信号连接线1根三、实验原理AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的1、1、1、1由于AMI码的信号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而

20、0电位保持不变的规律。由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。从AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，而且也是一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B1T码型。AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多改进的方法，HDB3码

21、就是其中有代表性的一种。 HDB3码是三阶高密度码的简称。HDB3码保留了AMI码所有的优点（如前所述），还可将连“0”码限制在3个以内，克服了AMI码出现长连“0”过多，对提取定时钟不利的缺点。HDB3码的功率谱基本上与AMI码类似。由于HDB3码诸多优点，所以CCITT建议把HDB3码作为PCM传输系统的线路码型。 如何由二进制码转换成HDB3码呢？HDB3码编码规则如下：1二进制序列中的“0”码在HDB3码中仍编为“0”码，但当出现四个连“0”码时，用取代节000V或B00V代替四个连“0”码。取代节中的V码、B码均代表“1”码，它们可正可负（即V+=1，V-=1，B+=1，B-=1）。

22、2取代节的安排顺序是：先用000V，当它不能用时，再用B00V。000V取代节的安排要满足以下两个要求：（1）各取代节之间的V码要极性交替出现（为了保证传号码极性交替出现，不引入直流成份）。（2）V码要与前一个传号码的极性相同（为了在接收端能识别出哪个是原始传号码，哪个是V码？以恢复成原二进制码序列）。 当上述两个要求能同时满足时，用000V代替原二进制码序列中的4个连“0”（用000V+或000V-）；而当上述两个要求不能同时满足时，则改用B00V（B+00V+或B-00V-，实质上是将取代节000V中第一个“0”码改成B码）。3HDB3码序列中的传号码（包括“1”码、V码和B码）除V码外要

23、满足极性交替出现的原则。 下面我们举个例子来具体说明一下，如何将二进制码转换成HDB3码。二进制码序列: 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1HDB3码码序列:V+ -1 0 0 0 V- +1 0 1 B+ 0 0 V 0 1 +1 1 0 0 0 V- B+ 0 0 V+ 0 1从上例可以看出两点：（1）当两个取代节之间原始传号码的个数为奇数时，后边取代节用000V；当两个 取代节之间原始传号码的个数为偶数时，后边取代节用B00V（2）V码破坏了传号码极性交替出现的原则，所以叫破坏点；而B码未破坏传号码极性交替出现的原则，叫

24、非破坏点。 虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个码，再将所有1变成1后便得到原消息代码。本模块是采用SC22103专用芯片实现AMIHDB3编译码的。在该电路中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现AMIHDB3码的变换，而是采用TL084对HDB3码输出进行变换。编码模块中，输入的码流由SC22103的1脚在2脚时钟信号的推动下输入，HDB3码与AMI码功能由20K01选择。专用芯片的14、15脚为

25、正向编码和负相编码输出，正负编码再通过相加器变换成AMIHDB3码。译码模块中，译码电路接收正负电平的AMIHDB3码，整流后获得同步时钟，并通过处理获得正向编码和负向编码，送往译码电路的SC22103专用芯片的11、13脚。正确译码之后21TP01与20P01的波形应一致，但由于HDB3码的编译码规则较复杂，当前的输出HDB3码字与前4个码字有关，因而HDB3码的编译码时延较大。四、实验设置1HDB3编码模块：20K01：1-2，实现AMI功能；2-3，实现HDB3功能20P01：数字基带信码输入铆孔。可从“时钟与基带数据发生模块”引入不同的数字信号进行编码，如全“1”、 全“0”及其它码组

26、等。 20TP01：AMI或HDB3码编译码的64KHz工作时钟测试点。 20TP02：AMI或HDB3码编码时的负向波形输出测试点。 20TP03：AMI或HDB3码编码时的正向波形输出测试点。 20TP04：AMI或HDB3码编码输出测试点。20P02:译码数字基带信码输出铆孔。注：20TP02、20TP03、20TP04编码输出信号，都比数字基带信号20P01延时4个编码时钟周期20TP01，作为4连0检测用；20P02译码还原输出的数字基带信号，也比数字编码信号21TP04延时4个译码时钟周期拨码器4SW02：当设置为“01110”时，则4P01输出由4SW01拨码器设置的8比特数据，速率为64K；当设置为“00000”时，则4P01输出15位的伪随机码数据，速率为2K。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AMI/HDB3编译码模块、时钟与基带数据发生模块，分别插到通信原理底板插座上（位号为：F、G）。（具体位置可见底板右下角的“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： 用专用导线将4P01、20P01连接。注意连接铆孔箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔。3加电：打开系统电源开