通信原理第四次实验
通信原理实验指导书(8个实验)
实验一 CPLD 可编程数字信号发生器实训一、实验目的1、熟悉各种时钟信号的特点及波形；2、熟悉各种数字信号的特点及波形。
二、实验设备与器件1、通信原理实验箱一台；2、模拟示波器一台。
三、实验原理1、CPLD 可编程模块电路的功能及电路组成CPLD可编程模块（芯片位号：U101）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。
它由 CPLD可编程器件 ALTERA公司的 EPM7128(或者是Xilinx 公司的 XC95108)、编程下载接口电路（J104）和一块晶振（OSC1）组成。
晶振用来产生系统内的16.384MHz 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，理论联系实践，提高实际操作能力，实验原理图如图1-1 所示。
2、各种信号的功用及波形CPLD 型号为 EPM7128 由计算机编好程序从 J104 下载写入芯片，OSC1 为晶体，频率为 16.384MHz，经 8 分频得到 2.048MHz 主时钟，面板测量点与EPM7128 各引脚信号对应关系如下：SP101 2048KHz 主时钟方波对应 U101EPM7128 11 脚SP102 1024KHz 方波对应 U101EPM7128 10 脚SP103 512KHz 方波对应 U101EPM7128 9 脚SP104 256KHz 方波对应 U101EPM7128 8 脚SP105 128KHz 方波对应 U101EPM7128 6 脚SP106 64KHz 方波对应 U101EPM7128 5 脚SP107 32KHz 方波对应 U101EPM7128 4 脚SP108 16KHz 方波对应 U101EPM7128 81 脚SP109 8KHz 方波对应 U101EPM7128 80脚SP110 4KHz 方波对应 U101EPM7128 79脚SP111 2KHz 方波对应 U101EPM7128 77脚SP112 1KHz 方波对应 U101EPM7128 76脚SP113 PN32KHz 32KHz伪随机码对应U101EPM7128 75脚SP114 PN2KHz 2KHz伪随机码对应U101EPM7128 74脚SP115 自编码自编码波形，波形由对应 U101EPM7128 73 脚J106 开关位置决定SP116 长 0 长 1 码码形为1、0 连“1”对应 U101EPM7128 70脚、0 连“0”码SP117 X 绝对码输入对应 U101EPM7128 69 脚SP118 Y 相对码输出对应 U101EPM7128 68 脚SP119 F80 8KHz0 时隙取样脉冲对应 U101EPM7128 12 脚此外，取样时钟、编码时钟、同步时钟、时序信号还将被接到需要的单元电路中。
第四次实验
信息科学与技术系通信原理实验报告专业班级通信工程0803姓名黄林学号20081181106同组康志捷指导老师惠龙飞华中科技大学武昌分校2010 年12月15 日实验十 载波同步提取实验一、实验目的1、掌握用科斯塔斯（Costas ）环提取相干载波的原理与实现方法。
2、了解相干载波相位模糊现象的产生原因。
二、实验内容1、观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。
2、观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。
三、实验仪器 1、信号源模块2、模块73、模块34、60M 双踪示波器 一台5、频率计（选用）一台四、实验原理同步是通信系统中一个重要的实际问题。
当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。
这个相干载波的获取方法就称为载波提取，或称为载波同步。
下面简单介绍科斯塔斯环法的基本原理在科斯塔斯环环路中，误差信号V7是由低通滤波器及两路相乘提供的。
压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的是压控振荡器输出经90o 移相后的信号。
两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。
现在从理论上对科斯塔斯环的工作过程加以说明。
设输入调制信号为 ，则（16-3）（16-4）()cos c m t t ω)]2cos()[cos (21)cos(cos )(v 3θωθθωω++=+=t t m t t t m c c c )]2sin()[sin (21)sin(cos )(v 4θωθθωω++=+=t t m t t t m c c c经低通滤波器后的输出分别为：将v5和v6在相乘器中相乘，得，（16-5）（16-5）中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当θ较小时，（16-6）（16-6）中的v7大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。
通原实验4-数字调制PSK实验
常认为增加一倍；所以DPSK解调大多采用差厚分德相博干学接收追。求卓越
1.8 2DPSK信号解调
B.相干解调-码变换法电路工作原理
以数字序列 =[101001]为例
发送数据 0 1 0 1 0 0 1
2DPSK
0
载波
这就避免了2PSK中的倒π现象发生，为此得到了广泛的工程应用。 相乘输出
低通输出 由以上分析可知，2DPSK与2PSK的波形不同，他们的同一相位
厚德博学 追求卓越
三、实验应知知识
1.数字移相键控PSK调制的基本原理
数字相位调制又称移相键控，简记PSK,二 进制移相键控记作2PSK。它是利用载波相位 的变化来传送数字信息的。
通常有两种类型：
(1)绝对相移(2PSK或BPSK)
(2)相对相移(差分相移/2DPSK 或DBPSK)
厚德博学 追求卓越
1、2DPSK与2PSK信号有相同的功率谱
2、2DPSK与2PSK信号带宽相同，是基带信号带宽Bs的两倍， 即
3、2DPSK与2PSK信号频带利用率也相同，为
B 2DP SB K 2PS K 厚2德fs博学 追求卓越
1.8 2DPSK信号解调
差分相干解调和相干解调-码变换法，后者又称为极性比较－码 变换法。
Ø切忌无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。
Ø仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随便调换配件。 Ø注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！
当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然后逐 渐减小量程。
厚德博学 追求卓越
四、实验内容与步骤
实验用数字调制与解调电路模块的基本组成：
PSK调制解调单元模块电路
通信原理实验
光纤通信_实验4实验报告 模拟信号光纤传输实验
课程名称：光纤通信实验名称：实验 4 模拟信号光纤传输实验姓名：班级：学号：实验时间：指导教师：得分：一、实验目的1、了解模拟信号光纤通信原理。
2、了解不同频率不同幅度的正弦波、三角波、方波等模拟信号的系统光传输性能情况。
二、实验器材1、主控&信号源模块2、25 号光收发模块3、示波器三、实验内容测量不同的正弦波、三角波和方波的光调制系统性能。
四、实验步骤（注：实验过程中，凡是涉及到测试连线改变时，都需先停止运行仿真，待连线调整完后，再开启仿真进行后续调节测试。
）1、登录e-Labsim 仿真系统，创建仿真工作窗口，选择实验所需模块和示波器。
2、参考系统框图，依次按下面说明进行连线。
（1）用连接线将信号源A-OUT，连接至25 号模块的TH1 模拟输入端。
（2）连接25 号模块的光发端口和光收端口，此过程是将电信号转换为光信号，经光纤跳线传输后再将光信号还原为电信号。
（3）将25 号模块的P4 光探测器输出端，连接至23 号模块的P1 光探测器输入端。
3、设置25 号模块的功能初状态。
（1）将收发模式选择开关S3 拨至“模拟”，即选择模拟信号光调制传输。
（2）将拨码开关J1 拨至“ON”，即连接激光器；拨码开关APC 此时选择“ON”或“OFF” 都可，即APC 功能可根据需要随意选择。
（3）将功能选择开关S1 拨至“光功率计”，即选择光功率计测量功能。
4、运行仿真，开启所有模块的电源开关。
5、进行系统联调和观测。
（1）设置主控模块的菜单，选择【主菜单】→【光纤通信】→【模拟信号光调制】。
此时系统初始状态中A-OUT输出为1KHz正弦波。
调节信号源模块的旋钮W1，使A-OUT输出正弦波幅度为1V。
（2）选择进入主控&信号源模块的【光功率计】功能菜单。
（3）保持信号源频率不变，改变信号源幅度测量光调制性能：调节信号源模块的率，自行设计表格记录不同频率时的光调制功率变化情况。
6、停止仿真，删除23 号模块和25 号模块之间的连接线，示波器两个通道分别连接光接收机的模拟输出端TH4 和光发射机的模拟输入端TH1。
通信原理实验报告实验四-时分复用数字基带通信系统
实验四时分复用数字基带通信系统电子二班 044 陈增贤一、实验目的1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。
2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。
3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。
二、实验内容1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作。
2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。
3.观察帧同步信号错位对数字信号传输的影响。
4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。
三、基本原理本实验要使用数字终端模块。
1. 数字终端模块工作原理：原理框图如图4-1所示，电原理图如图4-2所示(见附录)。
它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行数据信号。
两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。
两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的1/3。
延迟1延迟2整形延迟3FS-INBS-INS-INFD FD-7FD-15FD-8FD-16BD显示串/并变换串/并变换F2÷3并/串变换并/串变换D2B1F1D1SD-DBD显示B2图4-1 数字终端原理方框图延迟1、延迟2、延迟3、整形及÷3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器的输入信号SD 、位同步信号及帧同步信号满足正确的相位关系，如图4-3所示。
移位寄存器40174把FD 延迟7、8、15、16个码元周期，得到FD-7、FD-15、FD-8（即F1）和FD-16（即F2）等4个帧同步信号。
在FD-7及BD 的作用下，U65（4094）将第一路串行信号变成第一路8位并行信号，在FD-15和BD 作用下，U70（4094）将第二路串行信号变成第二路8位并行信号。
最新通信原理实验4精品版
2020年通信原理实验4精品版电子科技大学通信学院最佳接收机（匹配滤波器）实验报告班级学生学号教师最佳接收机（匹配滤波器）实验一、实验目的1、运用MATLAB软件工具，仿真随机数字信号在经过高斯白噪声污染后最佳的恢复的方法。
2、熟悉匹配滤波器的工作原理。
3、研究相关解调的原理与过程。
4、理解高斯白噪声对系统的影响。
5、了解如何衡量接收机的性能及匹配滤波器参数设置方法。
二、实验原理对于二进制数字信号，根据它们的时域表达式及波形可以直接得到相应的解调方法。
在加性白高斯噪声的干扰下，这些解调方法是否是最佳的，这是我们要讨论的问题。
数字传输系统的传输对象是二进制信息。
分析数字信号的接收过程可知，在接收端对波形的检测并不重要，重要的是在背景噪声下正确的判断所携带的信息是哪一种。
因此，最有利于作出正确判断的接收一定是最佳接收。
从最佳接收的意义上来说，一个数字通信系统的接收设备可以看作一个判决装置，该装置由一个线性滤波器和一个判决电路构成，如图1所示。
线性滤波器对接收信号进行相应的处理，输出某个物理量提供给判决电路，以便判决电路对接收信号中所包含的发送信息作出尽可能正确的判决，或者说作出错误尽可能小的判决。
图1 简化的接收设备假设有这样一种滤波器，当不为零的信号通过它时，滤波器的输出能在某瞬间形成信号的峰值，而同时噪声受到抑制，也就是能在某瞬间得到最大的峰值信号功率与平均噪声功率之比。
在相应的时刻去判决这种滤波器的输出，一定能得到最小的差错率。
匹配滤波器是一种在最大化信号的同时使噪声的影响最小的线性滤波器设计技术。
注意：该滤波器并不保持输入信号波形，其目的在于使输入信号波形失真并滤除噪声，使得在采样时刻0t 输出信号值相对于均方根（输出）噪声值达到最大。
1.一般情况下的匹配滤波器匹配滤波器的一般表示式如图2所示。
s(t)： 匹配滤波器输入信号； n(t)： 匹配滤波器输入噪声； s 0(t)：匹配滤波器输出信号； n 0(t)：匹配滤波器输出噪声；h(t)或H(f)：匹配滤波器。
西工大通信原理实验报告四
西工大通信原理实验报告四
通信原理实验报告学院：电子信息学院班级
实验日期：2012年 12月 3 日
1、掌握ASK、FSK、PSK调制与解调的基本原理，了解实验电路的工作过程。
2、掌握ASK、FSK、PSK调制信号的频谱特性。
四实验原理
1 ASK称为振幅键控，用载波的幅值携带调制信号的0和1：
基带信号：
已调信号：
2 FSK称为移频键控，用载波的频率的不同来携带调制信号的0和1
基带信号：
已调信号：分解为两个2ASK波形的合成：
3 PSK称为移相键控，用载波的相位的不同来携带信号0和1
基带信号：
已调信号：
五实验波形
1、信号源模块的NRZ、数字解调模块的ASK-IN和频谱
2、信号源模块的FS、数字解调模块的ASK-OUT
3、信号源模块的NRZ、数字解调模块的FSK-IN和频谱
4、信号源模块的FS、数字解调模块的FSK-OUT
5、信号源模块的NRZ、数字调制模块的“PSK调制输出”和频谱
六结论：
1根据波形讨论ASK、FSK、PSK的时域特性和频谱特性。
时域上，ASK 用载波的幅值携带调制信号的0和1，FSK用载波的频率的不同来携带调制信号的0和1，PSK 载波的相位的不同来携带调制信号的0和1；
频域上，ASK和PSK的FFT 显示频率都集中在某一个频率，而FSK 的FFT 显示频率集中在某两个频率。
七思考题
1、ASK、FSK、PSK相干解调时的误码特性。
误码率是指接收的码元数在传输总码元数中所占的比例，即：
ASK相干解调：
误码率：
FSK相干解调：
误码率：
PSK相干解调：误码率：。
通信原理实验指导书
通信原理实验指导书信息工程系目录实验一数字信号源实验 (3)实验二数字调制实验 (7)实验三2ASK、2FSK数字解调实验..............................................1 7 实验四PCM编译码及TDM时分复用实验 (23)实验一数字信号源实验一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
3、掌握数字信号源电路组成原理。
二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。
2、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。
3、学习电路原理图。
三、基本原理本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图1-1所示。
本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。
帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。
此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。
发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。
本模块有以下测试点及输入输出点：∙ CLK-OUT 时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz ∙ BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz ∙ FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz∙ NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点图1-3为数字信源模块的电原理图。
图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：∙晶振CRY：晶体；U1：反相器7404∙分频器US2：计数器74161；US3：计数器74193；US4：计数器40160∙并行码产生器KS1、KS2、KS3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应∙八选一US5、US6、US7：8位数据选择器4512∙三选一US8：8位数据选择器4512∙倒相器US10：非门74HC04∙抽样US9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。
2018通信原理实验指导书
实验1 CMI码型变换实验一、实验目的1、了解CMI码的编码规则。
2、观察输入全0码或全1码时各编码输出码型，了解是否含有直流分量。
3、观察CMI码经过码型反变换后的译码输出波形及译码输出后的时间延迟。
4、熟练掌握CMI与输入信号的关系。
二、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图CMI/BPH编译码实验原理框图2、实验框图说明CMI编码规则是遇到0编码01，遇到1则交替编码11和00。
由于1bit编码后变成2bit，输出时用时钟的1输出高bit，用时钟的0输出低bit，也就是选择器的功能。
CMI译码首先也是需要找到分组的信号，才能正确译码。
CMI码只要出现下降沿了，就表示分组的开始，找到分组信号后，对信号分组译码就可以得到译码的数据了。
四、实验步骤概述：本项目通过改变输入数字信号的码型，分别观测编码输入输出波形与译码输出波形，测量CMI编译码延时，验证CMI编译码原理并验证CMI码是否存在直流分量。
1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【无误码】。
13号模块的开关S3置为0011，即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为：PN为256K。
4、实验操作及波形观测。
（1）观测编码输入的数据和编码输出的数据：用示波器分别观测和记录TH38#和TH68#的波形，验证CMI编码规则。
（2）观测编码输入的数据和译码输出的数据：用示波器分别观测和记录TH38#和TH138#的波形，测量CMI码的时延。
（3）断开电源，更改连线及设置。
开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【无误码】。
将模块13的开关S3置为0011即提取512K同步时钟。
将模块2的开关置为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入的数据和编码输出的数据，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。
通信原理实验四RS422
本科实验报告实验名称：RS232与RS422接口实验RS422接口实验一、实验目的熟悉RS422的基本特性和应用二、实验仪器1、ZH7001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台三、实验原理一个数据通信设备在与外部进行信息交换时，一般是通过数据接口进行。
在数据接口中主要是传输两类信息：（１）数据；（２）时钟。
有时也只有数据信息而没有时钟信息，这时时钟信息将由接收端从接收数据流中提取出来。
数据接口的设计取决于应用场合。
复杂的接口可包括物理层、链路层等，简单的只包括物理层：即物理结构与信号方式的定义（信号的传输方式）。
在信号传输方式方面，目前可选的种类很多：TTL、RS232、RS422、V35、ECL等。
信号传输方式的选择与信号的速率、传输距离、抗干扰性能等有关。
对于低速、近距离信号的传输可采用TTL方式，对于一般略高速率、距离较近时可选用RS232方式。
随着距离的增加、信号速率的提高可采用RS422、V35等信号方式，对于很高的信号速率通常采用ECL信号接口方式。
RS422是电气设备之间常用的数据接口标准之一。
采用平衡接口传输方式，当− +− o o V V为正时，为数据0，当− +− o o V V 为负时为数据1。
在通信原理综合实验系统中，RS422接口采用接口专用集成芯片SN75172与SN75173。
SN75172完成由TTL->RS422的电平转换；SN75173完成由RS422->TTL的电平转换。
该功能的电原理框图如图8.1.1所示。
在该模块中，测试点的安排如下：1、TPH01：发送时钟2、TPH02：接收时钟3、TPH03：接收数据4、TPH04：RS422译码输出其余测试点安排在JH02连接头的外部自环接头上。
自环连接头的制作见图8.1.2。
四、实验步骤准备工作：为便于引入观测信号，将来自解调器的数据送往RS422端口进行测试，测试系统连接参见图8.1.3所示。
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实验二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.通过PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法
二、实验仪器
1.时钟与基带数据发生模块G
2.100M双踪示波器
3.PAM脉冲调幅模块 H
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（Fs>=2*F h），在频域中，抽样信号的频谱是对原信
号频谱关于周期fs（抽样频率）的周期延拓，此时相邻两个频带不会发生频谱
混叠，所以可以恢复出原信号。
因此，我们在传输模拟信号的时候，不一定传
输模拟信号本身，可以只传输抽样序列。
整个实验系统分为五个部分：
1.DDS信号源，提供正弦波，三角波等信号，频率可调。
也可以直接接一根
电话线，模拟传输语音信号，语音信号的最高频是 3.4kHz，采样信号需 6.8kHz。
2.抽样脉冲形成电路，提供有限高度，不同宽度和频率的脉冲序列，此频率即是抽样频率。
3.PAM脉冲调幅模块，根据抽样信号来对原模拟信号进行抽样，产生抽样
序列。
原理是抽样脉冲为高电平时，开关导通；脉冲序列为低电平时，开关关闭。
4.模拟信道模块，模拟信号传输，有一个可调开关，调节模拟信道的噪声大小。
用示波器观测输入输出信号的波形幅度，当幅度相同时，信道噪声最小，
开关大致是置于中间的。
5，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，
有接线头可以用示波器观测最终滤出的波的波形。
四、实验步骤
1.三角波抽样实验
三角波严格意义上不是带宽有限的模拟信号，它是奇次谐波，频谱中只含
有1.3.5.7...等谐波，但是他的功率大致都集中于前3/5次谐波，再往后面频谱
的幅度就很低了，可以忽略不计，所以可看作频带有限的模拟信号。
旋转，按压实验平台左侧旋钮，选择1kHz的三角波信号，我想保留1.3.5
次谐波，所以我应该选择10kHz以上的采样频率，我选择了12kHz的，当滤波
器分别为2.6k低通和5k低通时，观察输出信号波形。
当滤波器为2.6k低通时，只滤出了1k的频率分量，所以成了一个正弦波。
滤波器5k低通，滤出1.3.5k的频率分量，输出波形是比较标准的三角波了。
频谱观测：1.3.5kHz的频率
改变抽样频率低于10kHz，不满足抽样定理，查看此时输出波形
不满足抽样定理，产生频谱混叠，输出波形明显失真。
2.正弦波抽样实验
正弦波的频谱是一条冲击脉冲。
要注意的是，当信号频率为7kHz，抽样频率为5kHz时，滤波器5k低通时，输出信号很标准，看起来似乎没有失真。
但其实不然，因为这时候输出信号的频率只有2kHz了，这时只滤出了原信号7k 频率关于5k抽样频率延拓产生的2k频率，这是很严重的频谱混叠。
同理，选择1kHz正弦波，2kHz采样频率，滤波器分别为2.6k和5k时，观
察输出波形
滤波器2.6k低通，滤出标准的原信号。
滤波器5k低通，滤出1.3.5k三个频率分量，波形明显失真
五、实验总结
1.采样频率不能太低，否则会频谱混叠。
2.滤波器低通不能太窄，否则会丢失大量频谱信息，产生失真。
也不能太宽，否则会把延拓的频率分量滤进来，产生失真。
3.调节波形稳定时，调了触发源后还是不稳，需要调节零点。