1、通信原理實驗指導書通信工程教研室目錄通信原理 HD8621B型實驗指導手冊實驗一之CPLD 可編程數字信號發生器實驗3實驗一之各種模擬信號源實驗5實驗二數字調制技術之BFSK（調制與解調）9實驗三二相 BPSK(DPSK) 調制解調實驗15實驗四抽樣定理與PAM 調制解調實驗25實驗五脈沖編碼調制PCM （一）28實驗六時分多路復用PCM （二）37實驗七MATLAB SIMULINK通信系統軟件設計實驗40通信原理 RZ8641型實驗指導手冊前言47撥碼器開關設置一覽表.48第一部分基礎實驗 .50實驗 2模擬信號源實驗50實驗 3CPLD 可編程邏輯器件實驗54實驗 4接收濾波放大器實驗5

2、9第二部分原理實驗 .62實驗 1抽樣定理及其應用實驗62實驗 2PCM 編譯碼系統實驗67實驗 5FSK（ ASK ）調制解調實驗70實驗 6PSK(DPSK) 調制解調實驗75實驗一之CPLD 可編程數字信號發生器實驗實驗內容1. 熟悉 CPLD 可編程信號發生器各測量點波形2 測量并分析各測量點波形及數據3 學習 CPLD 可編程器件的編程操作一、實驗目的1熟悉各種時鐘信號的特點及波形2熟悉各種數字信號的特點及波形二、實驗電路的工作原理（一）、 CPLD 可編程模塊二電路的功能及電路組成圖 1-1 是 CPLD 可編程模塊的電路圖。CPLD可編程模塊用來產生實驗系統所需要的各種時鐘信號和

3、各種數字信號。它由CPLD 可編程器件Xilinx公司的 XC95108( 或者是 ALTERA公司的 EPM7128) 、下載接口電路和一塊晶振組成。晶振JZ101 用來產生系統內的4.096MHz主時鐘。本實驗要求參加實驗者了解這些信號的產生方法、工作原理以及測量方法，才可通過CPLD 可編程器件的二次開發生成這些信號，理論聯系實驗，提高實際操作能力。（二）、各種信號的功用及波形183 腳輸入 4.096MHz 時鐘，方波。由JZ101 產生的4.096MHz 時鐘，經 R118，從 83 腳送入U101 進行整形，然后進行分頻輸出。258腳，輸出2.048MHz 時鐘，方波。356腳，輸

4、出1.024MHz 時鐘，方波。428腳，輸出64KHz 時鐘，方波。529腳，輸出32KHz 時鐘，方波。615腳，輸出16KHz 時鐘，方波。731腳，輸出2KHz 時鐘，方波。816腳，輸出1KHz 時鐘，方波。957腳，輸出8 KHz 的窄脈沖同步信號（ZM80 ），供 PCM （一）用。1036 腳，輸出第一時序8 KHz 的窄脈沖同步信號（ZM81 ），供 PCM （二）用。1135 腳，輸出第二時序8 KHz 的窄脈沖同步信號（ZM82 ），供 PCM （二）用。1234 腳，輸出第三時序8 KHz 的窄脈沖同步信號（ZM83 ），供 PCM （二）用。1333 腳，輸出第四時序

5、8 KHz 的窄脈沖同步信號（ZM84 ），供 PCM （二）用。ZM81、ZM82、 ZM83、 ZM84 的時間間隔為 125 s, 可通過編程來改變它們的時序及時間間隔，它們同時接到 J102 ，通過跳接器選擇，供 PCM（二）使用（見圖 11）。U101GNDZM81J102212SYS CLOCK18334ZM828456178ZM83ZM8X48910491112ZM845013145152PN2K-A54PN32K-A55F1024-A56TEMP38FSKIN9WMDATA10WMCLK11F12812F1615F116SD14182032-DS21222425ZM8027SD

6、05F3229F430F231TDI114TDO171TMS123EPM7128SLC84-10(84)VCC333688634152376N NOOOOOOTCK62TCK1I/OE2/GCLK2 II IIIII17CCCCCCCCIOIN/GCLK1C C C C C C C C28F64IN/OE1V VV V VV V VIOINPUT/GLCRIO4557F8-AIOIO58F2048-AIOIO60SE1IOIO61SE2IOIO63SE3IOIO64SE5IOIO65SE4IOIO6732-RDATAIOIO68RDATAIOIO69DIGITAL SIGNALIOIO70DS

7、IOIO73TEMP1IOIO74TEMP2IOIO75SD7IOIO76SD6IOIO77SD5IOIO79SD4IOIOMAX7128SPLCC-84P-1080SD3IOIO81SD2IOIO33ZM84IOIO34ZM83IOIO35ZM82IOIO36ZM81IOIO37IOIO39PLL1IOIO40R-DSIOIO41IOIO44D-VCOINTDIDDDDDDDDIO6TEMP4TDOIONNNNNNNN46TMSGGGGGGGGIO922772295784341GNDVCCR151R152R153JZ101R1424.7K4.7K4.7K4.096MHzVCC1001CLKG

8、ND234R149R118J10933100GND21TCK1VCCTDO143TMS165GND87TDI1SYS CLOCK1109SIP5X2R15033圖 1-1CPLD可編程模塊電路圖三、實驗內容1熟悉通信原理實驗系統電路組成。2熟悉信號發生器各測量點信號波形。3測量并分析各測量點波形及數據。四、實驗步驟1打開電源開關K01 、 K02 ，使系統工作。2用示波器測出各測量點波形，并對每一測量點的波形加以分析。GND為接地點，測量各點波形時示波器探頭的地線應接地良好。各測量點波形如圖1 2 所示，具體說明如下：TP101： 2048KHz 的時鐘信號，雙極性不歸零，+-2V 。TP10

9、2： 128KHz 的時鐘 信號，雙極性不歸零，+-2V 。TP103： 8KHz 的窄脈沖幀同步信號。TP104 ：偽隨機序列碼，碼元速率為2KHz ，雙極性不歸零，+-2V ，碼型為。碼型為。TP105 ：偽隨機序列碼 ，碼元速率為32KHz ，雙極性不歸零，+-2V ，碼型為。碼型為。圖 1 2CPLD 產生主要測量點波形五、實驗報告要求1分析各種時鐘信號及數字信號產生的方法，敘述其功用。2畫出各種時鐘信號及數字信號的波形3記錄實驗中出現的問題，提出改進意見。實驗一之各種模擬信號源實驗實驗內容1 測試各種模擬信號的波形。2 測量信號音信號的波形。一實驗目的：1 熟悉各種模擬信號的產生方法

10、及其用途2 觀察分析各種模擬信號波形的特點。二、電路工作原理模擬信號源電路用來產生實驗所需的各種音頻信號：同步正弦波信號、非同步正弦波信號、話音信號、音樂信號等。（一）同步信號源（同步正弦波發生器）1功用同步信號源用來產生與編碼數字信號同步的2KHz 或 1KHz正弦波信號，作為增量調制編碼、 PCM 編碼實驗的輸入音頻信號。在沒有數字存貯示波器的條件下，用它作為編碼實驗的輸入信號，可在普通示波器上觀察到穩定的編碼數字信號波形。2 電路原理圖 1-3 為同步正弦信號發生器的電路圖。它由2KHz （或 1KHz ）方波信號產生器（圖中省略了）、高通濾波器、低通濾波器和輸出電路四部分組成。2KHz

11、 （或 1KHz ）方波信號由 CPLD 可編程器件 U101 內的邏輯電路通過編程產生。TP104 為其測量點。 U107C 及周邊的阻容網絡組成一個截止頻率為 L 的二階高通濾波器，用以濾除各次諧波。 U107D 及周邊的阻容網絡組成一個截止頻率為 H 的二階低通濾波器，用以濾除基波以下的雜波。兩者組合成一個2KHz （或 1KHz ）正弦波的帶通濾波器只輸出一個 2KHz （或 1KHz ）正弦波， TP107 為其測量點。輸出電路由BG102 和周邊阻容元件組成射極跟隨器，起阻抗匹配、隔離與提高驅動能力的作用。W104 用來改變高通濾波器反饋量的大小，使其工作在穩定的狀態，W105 用

12、來改變輸出正弦波的幅度。（二）非同步信號源（非同步正弦波發生器）1功用非同步信號源是一個簡易正弦波信號發生器，它可產生頻率為0.310KHz （使用范圍0.3 3.4KHz ）的正弦波信號，輸出幅度為 02V 。可利用它定性地觀察通信話路的頻率特性，同時用作增量調制、脈沖編碼調制實驗的音頻信號源。2 工作原理非同步信號源的電路圖如圖1-4 所示。它由一個正弦波振蕩器和一級輸出電路組成。正弦波振蕩器由U107A 、U107B 和 R、C 元件組成。 R103、C101 為反饋元件。 調節 W101 、W102 可改變其振蕩頻率在 0.33.4KHz 間變化。調整 W103 可使輸出（ TP108

13、 處測）在 02V 間變化。輸出電路由 BG101 及 RC 元件組成，它是一級射極跟隨器，起隔離、阻抗匹配和提高驅動能力的作用。TP1061W104C106+12VTP10710K1K101U107C6800P1XF1C104C105R114210R110R111U107D100KXF233PIN8120.068u0.068u910K10K1413W105TL084TL084E103BG102C107R1139013圖 1-3同步正弦信號發生器電路圖（三）話筒輸入電路（麥克風電路）1功用：話筒電路用來給駐極體話筒提供直流工作電壓。2 原理：話筒電路如圖1-5 所示，VCC 經分壓器向話筒提供

14、約2.5V 工作電壓，講話時話筒與R101上的電壓發生變化，其電壓變化分量即為話音信號，經 E101 耦合輸出， 送往模擬信號輸入選擇電子開關。（四）音樂信號產生電路1功用音樂信號產生電路用來產生音樂信號送往音頻終端電路，以檢查話音信道的開通情況及通話質量。2 工作原理音樂信號產生電路見圖1-6。音樂信號由 U109 音樂片厚膜集成電路產生。該片的1 腳為電源端， 2 腳為控制端，3 腳為輸出端， 4 腳為公共地端。 V CC 經 R117、 D101向 U109的 1 腳提供 3.3V 電源電壓，當 2 腳通過 K105 輸入控制電壓 +3.3V 時，音樂片即有音樂信號從第 3 腳輸出，經

15、E105 送往模擬信號輸入選擇電子開關。（五）外加模擬信號輸入電路：在一些特殊情況下，簡易正弦波信號發生器不能滿足實驗要求，就要用外加信號源提供所需信號。例如要定量地測試通信話路的頻率特性時需要使用頻率與電平、輸出阻抗都很穩定的頻率范圍很寬的音頻測試信號，這就需要外接音頻信號產生器或函數信號發生器。外加模擬信號輸入電路為它們提供了連接到實驗的接口電路。( 六) 模擬電話輸入電路：圖 1-7 是用 PBL38710/1 電話集成電路組成的電話輸入電路，J103 是手柄的送話器接口。講話時話音信號從 TIPX 與 RINGX 引腳輸入，經 U112 內部話音信號傳輸處理后從 VTX 與 RSN 引

16、腳輸出。輸出信號分兩路， 一路經 K103 的 1 2 送往 PCM（一）編碼器或經 K103的 2 3 送往 PCM（二） 編碼器； 另一路經 K104 的 12 或 2 3 送往話路終端接收濾波電路的 J105，選擇后從音信號輸出電路的喇叭輸出話音。+12VR103U107B36K+12VTL084U107AR1044100KTL084537162W102BG101C1019013100K0.01uTP108111-12VW103C103100KE102W1010.01uNSIN100KR10510uFC10247K0.01uR106GND1K圖 1-4非同步正弦波信號發生器電路圖VCCV

17、CCR10210KE101S10110uFMICR10110K圖 1-5話筒電路圖U1091234K1053PIN1+3.3VR1172100VCC3+3.3VR135E105100MUSICD10110uF3.3V圖 1-6音樂信號產生電路圖C1140.01uVCCGND4511U112PBL38710R127CDDTP113CNNK10339KVGG1-5V20BAHPT3PIN21R155S-PCMR1286.8KHPR20K12219R1572RDVTX430K233PCM-IN2RDRR158220KR15916KT116K104RSNJ103C128263PINTIPX2200P1

18、41PCM-AOUT11RDC2722RINGXR154R156C1297C1313PCM-AOUT2VRX12200P21362K1uF62KVBAT2C1GNDR1312VCCVCC1VBATC21011VBATDET-12V179VCCTP114VBATE1D102D103245GNDVBATHBLED1N4148ECCCGC130ES0.47uF-12VNNNVRR13047K65888221-5VR131620C1150.1uBG1039013GND圖 1-7電話輸入電原理圖三、實驗內容1用示波器在相應測試點上測量各點波形：同步信號源、非同步信號源、電話輸入電路、話音輸入電路、外加模

19、擬信號輸入電路2熟悉上述各種信號的產生方法、來源及去處，了解信號流程。四、實驗步驟1用示波器測量 TP106、 TP107、 TP108、TP109、 TP110、TP112、 TP113、 TP114 等各點波形。2測量音樂信號時用K105 接通 +3.3V ，令音樂片加上控制信號，產生音樂信號輸出。五、各測量點波形TP106： 2 KHz 或 1KHz方波，因為有源低通濾波器的元件參數選擇以2KHz為主。因此正常工作時用2KHz 正弦波，正常時，K101 設置在 2 3。對 1KHz 信號的濾波效果要差一些，故1KHz輸出波形效果不是很理想。TP107：與工作時鐘同步輸出的2KHz 或 1

20、KHz 正弦波信號。TP108： 0.33.4KHz 的正弦波。TP109：話路終端接收模擬信號輸入。TP110：音頻功放輸入信號。TP111：音頻輸出信號。TP112：話路終端發送模擬信號輸出。TP113：電話電路送往PCM 編碼器的話音信號。TP114：電話電路送往話音終端接收濾波電路的話音信號。六、實驗報告要求1畫出各測量點波形，并進行分析。2畫出各模擬信號源的電路組成框圖，敘述其工作原理。3記錄實驗過程中遇到的問題并進行分析。實驗二數字調制技術之BFSK（調制與解調）實驗內容1.頻率鍵控（ FSK）調制實驗2.頻率鍵控（ FSK）解調實驗一 . 實驗目的1. 理解 FSK 調制的工作原

21、理及電路組成。2. 理解利用鎖相環解調 FSK的原理和實現方法。二 .實驗電路工作原理TP901TP904TP90832KHz選頻32KHz方波 12TP906TP907輸出時鐘D/ATP909FSKK901TP902 模相整12解調形擬加(4046開器FSK調制輸出輸鎖相環出16KHz方波 12關D/AK906解調)K902TP903TP905PN2K12F83K9041WMCLK2WMDATA3K903圖 2-1 FSK調制解調電原理框圖數字頻率調制是數據通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調制解調方式容易實現，抗噪聲和抗衰減性能較強，因此在中低速數據傳輸通信系統中得到了較為廣泛的應用。

22、數字調頻又可稱作移頻鍵控 FSK，它是利用載頻頻率變化來傳遞數字信息。數字調頻信號可以分為相位離散和相位連續兩種情形。若兩個振蕩頻率分別由不同的獨立振蕩器提供，它們之間相位互不相關，這就叫相位離散的數字調頻信號；若兩個振蕩頻率由同一振蕩信號源提供，只是對其中一個載頻進行分頻，這樣產生的兩個載頻就是相位連續的數字調頻信號。本實驗電路中，由實驗一提供的載頻頻率經過本實驗電路分頻而得到的兩個不同頻率的載頻信號，則為相位連續的數字調頻信號。（一） FSK 調制電路工作原理FSK調制解調電原理框圖，如圖2-1 所示；圖2-2 是它的調制電路電原理圖。輸入的基帶信號由轉換開關K904 轉接后分成兩路，一路

23、控制f 1=32KHz 的載頻，另一路經倒相去控制f 2=16KHz 的載頻。當基帶信號為“1”時，模擬開關1 打開，模擬開關2關閉，此時輸出f 1=32KHz，當基帶信號為“0”時，模擬開關1 關閉，模擬開關2 開通。此時輸出 f 2=16KHz，于是可在輸出端得到已調的FSK信號。電路中的兩路載頻(f 1、f 2）由內時鐘信號發生器產生，經過開關K901，K902 送入。兩路載頻分別經射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開關U901 A 與 U901 B(4066) 。（二） FSK 解調電路工作原理FSK 集成電路模擬鎖相環解調器由于性能優越，價格低廉，體積小，所以得到了越來越廣泛的應用。解

24、調電路電原理圖如圖2-3 所示。FSK集成電路模擬鎖相環解調器的工作原理是十分簡單的，只要在設計鎖相環時，使它鎖定在 FSK的一個載頻 f 1 上，對應輸出高電平， 而對另一載頻 f 2 失鎖，對應輸出低電平，那末在鎖相環路濾波器輸出端就可以得到解調的基帶信號序列。FSK鎖相環解調器中的集成鎖相環選用了MC14046。壓控振蕩器的中心頻率設計在 32KHz。圖 2-3 中 R924、 R925、 CA901 主要用來確定壓控振蕩器的振蕩頻率。 R929、 C904構成外接低通濾波器，其參數選擇要滿足環路性能指標的要求。從要求環路能快速捕捉、迅速鎖定來看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環路的跟蹤

25、特性來看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設計應在滿足捕捉時間前提下，當輸入信號為16KHz時，環路失鎖。此時環路對16KHz載頻的跟蹤破壞。可見，環路對32KHz 載頻鎖定時輸出高電平，對16KHz載頻失鎖時就輸出低電平。只要適當選擇環路參數，使它對32KHz 鎖定，對16KHz 失鎖，則在解調器輸出端就得到解調輸出的基帶信號序列。關于FSK調制原理波形見圖2-4 所示。三 .實驗內容測試 FSK調制解調電路TP901TP909 各測量點波形，并作詳細分析。1按下按鍵開關：K01 、 K02、 K900。2跳線開關設置：K901 23、K90223。K90412、2KHz 的偽隨機碼，碼序

26、列為：K90423、8KHz 方波。做 FSK解調實驗時， K90412、 K90312。3在 CA901插上電容，使壓控振蕩器工作在32KHz，電容在 1800Pf2400Pf 之間。4注意選擇不同的數字基帶信號的速率。有 1110010 碼 (2KHz) 、1010交替碼 (8KHz) 。由信號轉接開關 K904 進行選擇。5接通開關 K906“ 2”和“ 3”腳，輸入 FSK信號給解調電路，注意觀察“ 1”“ 0”碼內所含載波的數目。6 觀察 FSK解調輸出 TP907 TP909 波形，并作記錄，并同時觀察 FSK調制端的基帶信號，比較兩者波形，觀察是否有失真。K2N8PF134 N0

27、 I9 PK 32409PT309P2T13ATADMW21+0269 KR 109PT719 KR 17 F0 u39 0E 11-2KS3F13K1911R1039P1T9 KR 125 F0 30 u9 19 7G 0E 4B 9560 00 K9 29 2R 6R 240 K9 22 FR 20 u9 7E 4P11 00 00 39 19 0C 5W 11H1 m0 30 89 19 .G 0L 6B 930 0129 2R 60 K0 K9 39 2R 3R 21F0u97E 421N0I9PK33123F1KS5F0924PT4N0I9PK 413122142A 04S040L9

28、94P1U 7T9 KR 1430190G 9B01 K9 2R 220 39 0W 130 39 1G 0B 921+70 K9 3R 33 F0 u9 7E 422 N0 I9 PK 33161F919 KR 1819 KR 38 F0 u9 0 E 101116 F0 u9 7 E 4120K119292R 6R 24 F0 u9 7 E 420395C1H2 m0 29 .L 8900892KR 6092R 2圖理原電路電制調KSF2-92圖-2圖909PT13 KR9 1214F 04S0L94U 7C3C61V4090C 1854D 00 44S9 00LC 194U 794603 KDC 09 04 SR 1N0 LG9 4U 7O-ATADMW27N0I9P1K 33DN1G5u9K34 3219 .0 09 .R 5C 0CCV359 KR 1009 AK P0 D9 ED L809PT629 KR 144B 04S0L94U 7332A 33S0L94U 712CCV82 K9 0R 1圖理