通信原理实验指导书 电子信息专业组
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通信原理实验指导书 实验一信号源实验 一、 实验目的 .了解频率连续变化的各种波形的产生方法。 子限何实问他何分在整个老系货中的局。 二、实验内容 1.观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及7段数码管的显示。 2.观察点频方波信号的输出。 3.观察点频正弦波信号的输出 4.拨动拨码开关，观察码型可变NRZ码的输出。 5.观察位同步信号和帧同步信号的输出。 三、实验仪器 1.信号源模块 2.20M双踪示波器 3.频率计（可选 4.PC机（可选） 一台 5.连接线 四、实验原理 信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。 1.模拟信号源部分 频幸调节 被形选择 预置分器 32方液→+儿借潘诚减器一→30恤正说波 显示动 6收方液→荷通滤波器一→61业正玻波 图1-1模拟信号源部分原理框图
通信原理实验指导书 2 实验一 信号源实验 一、实验目的 1． 了解频率连续变化的各种波形的产生方法。 2． 理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。 3． 熟练掌握信号源模块的使用方法。 二、实验内容 1． 观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及 7 段数码管的显示。 2． 观察点频方波信号的输出。 3． 观察点频正弦波信号的输出。 4． 拨动拨码开关，观察码型可变 NRZ 码的输出。 5． 观察位同步信号和帧同步信号的输出。 三、实验仪器 1． 信号源模块 2． 20M 双踪示波器 一台 3． 频率计（可选） 一台 4． PC 机（可选） 一台 5． 连接线 若干 四、实验原理 信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。 1. 模拟信号源部分 地址选择器 数据 存储器 预置分频器 单 片 机 D/A 滤波器 波形选择 显示驱动 频率调节 模拟信号输出 64KHz方波 带通滤波器 64KHz正弦波 32KHz方波 带通滤波器 32KHz正弦波 1MHz方波 带通滤波器 1MHz正弦波 图 1-1 模拟信号源部分原理框图
通信原理实验指导书 模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（颜率变化范围100z~ 1OKHz)、三角波（频率变化范围100Hz~1KHz)入、方波（频率变化范围10OHz~10KHz)、锯 齿波（频率变化范围100Hz~1KHz)以及32KHz、64KHz、1Mz的点频正弦波（幅度可以 调节)，各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图11所 示。 在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U05并存放在固定 的地址中。当单片机U06检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后， 一方面通过预 置分频器调整U04中分频器的分顿比（分频后的信号频率由数码管M01M04显示）：另一方 面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U05中对应地 址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过D/A转换器U07和开关电容滤波器UO8 后得到所需模拟信号。 2.信号源部分 数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ码（可通过拨码开关SWI03、 SW104、SW105改变码型)以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由U04来完成， 通过拨码开关SW101、SW102可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部 分电路原理框图如图1-2所示。 BCD码分频值设置 时 2眼-盼阙一→2分频中2分领1器一 分频 24位RZ码型设置 1024826巡32xwz承 图12数字信号源部分原理框图 晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分颜器和另外一个可预置分频器分频，前一分 频器分频后可得到1024KHz、256KHz、64KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脉冲信号。可 预置分频器的分频比可通过拨码开关SW101、SW102来改变，分频比范围是1~9999。分频 后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。数字信号源部分还包括 个NRZ码产生电路，通过该电路可产生以24位为一顿的周期性NRZ码序列，该序列的码型 可通过拨码开关SW103、SW104、SW105来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA 等实验中，NR☑码将起到十分重要的作用。 五、实验步骤 1.将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 ⊙
通信原理实验指导书 3 模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（频率变化范围 100Hz～ 10KHz）、三角波（频率变化范围 100Hz～1KHz）、方波（频率变化范围 100Hz～10KHz）、锯 齿波（频率变化范围 100Hz～1KHz）以及 32KHz、64KHz、1MHz 的点频正弦波（幅度可以 调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图 1-1 所 示。 在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器 U05 并存放在固定 的地址中。当单片机 U06 检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预 置分频器调整 U04 中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管 M01~M04 显示)；另一方 面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器 U05 中对应地 址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过 D/A 转换器 U07 和开关电容滤波器 U08 后得到所需模拟信号。 2． 信号源部分 数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ 码（可通过拨码开关 SW103、 SW104、SW105 改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由 U04 来完成， 通过拨码开关 SW101、SW102 可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部 分电路原理框图如图 1-2 所示。 图 1-2 数字信号源部分原理框图 晶振出来的方波信号经 3 分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分 频器分频后可得到 1024KHz、256KHz、64KHz、8KHz 的方波以及 8KHz 的窄脉冲信号。可 预置分频器的分频比可通过拨码开关 SW101、SW102 来改变，分频比范围是 1~9999。分频 后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。数字信号源部分还包括一 个 NRZ 码产生电路，通过该电路可产生以 24 位为一帧的周期性 NRZ 码序列，该序列的码型 可通过拨码开关 SW103、SW104、SW105 来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA 等实验中，NRZ 码将起到十分重要的作用。 五、实验步骤 1． 将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好
通信原理实验指导书 2.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER1、POWER2,发光二 极管LED01、LED02发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意，此处只是验 证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线) 3.模拟信号源部分 ①观察“32K正弦波”、“64K正弦波”、“1M正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的 电位器“32K幅度调节”、“64K幅度调节”、“1M幅度调节”可分别改变各正弦波的 幅度。 ②按下“复位”按键使U06复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波” “锯齿波”、“方波”以及发光二极管LED07灭，数码管M01-M04显示“2000”。 ③按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出 点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示 灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。 ④将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动旋转编码器KEYO1,改变输出 信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形，并用频 率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动电位器“幅度调节1”可改变输出 信号的幅度，幅度最大可达3V以上。（注意：发光二极管LED07熄灭，转动旋转编 码器KEY01时，频率以1Hz为单位变化：按一下KEY01,LED07亮，此时旋转KEYO1, 频率以50Hz为单位变化：再按一下KEYO1,LED07熄灭，频率再次以1Hz为单位 变化) ⑤将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。 模拟信号放大通道：用导线连接“模拟输出”点与“N”点，观察“OUT”点波形， 转动电位器“幅度调节2”可改变输出信号的幅度（最大可达6V以上）。 ⑦电位器W02用来调节开关电容滤波器U08的控制电压，电位器W01用来调节DA 转换器U07的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。 4.数字信号源部分 ①拨码开关SW101、SW102的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对应 十进制数的1位，以BCD码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位)，得到不 同频率的位同步信号。分频前的基频信号为2MHz,分频比变化范围是1~9999，所 以位同步信号频率范围是200Hz~2Mz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号 频率为15.625KHz,则需将基频信号进行128分频，将拨码开关SW101、SW102设 置为0000000100101000，就可以得到15.625K业的方波信号。拨码开关SW103 SWI04、SW105的作用是改变NRZ码的码型。1位拨码开关就对应着NRZ码中的 一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。 ②将拨码开关SW101、SW102设置为0000000100000000，SW103、SW104、SW105 设置为011100100011001110101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。 ③改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 ④观察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各点波形（由于时钟信号为品振输出的 24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K 信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意)。 0
通信原理实验指导书 4 2． 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关 POWER1、POWER2，发光二 极管 LED01、LED02 发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意，此处只是验 证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3． 模拟信号源部分 ① 观察“32K 正弦波”、“64K 正弦波”、“1M 正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的 电位器“32K 幅度调节”、“64K 幅度调节”、“1M 幅度调节”可分别改变各正弦波的 幅度。 ② 按下“复位”按键使 U06 复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波”、 “锯齿波”、“方波”以及发光二极管 LED07 灭，数码管 M01~M04 显示“2000”。 ③ 按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出 点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示 灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。 ④ 将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动旋转编码器 KEY01，改变输出 信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形，并用频 率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动电位器“幅度调节 1”可改变输出 信号的幅度，幅度最大可达 3V 以上。（注意:发光二极管 LED07 熄灭，转动旋转编 码器KEY01时，频率以1Hz为单位变化；按一下KEY01，LED07亮，此时旋转KEY01， 频率以 50Hz 为单位变化；再按一下 KEY01，LED07 熄灭，频率再次以 1Hz 为单位 变化） ⑤ 将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。 ⑥ 模拟信号放大通道：用导线连接“模拟输出”点与“IN”点，观察“OUT”点波形， 转动电位器“幅度调节 2”可改变输出信号的幅度（最大可达 6V 以上）。 ⑦ 电位器 W02 用来调节开关电容滤波器 U08 的控制电压，电位器 W01 用来调节 D/A 转换器 U07 的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。 4． 数字信号源部分 ① 拨码开关 SW101、SW102 的作用是改变分频器的分频比（以 4 位为一个单元，对应 十进制数的 1 位，以 BCD 码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得到不 同频率的位同步信号。分频前的基频信号为 2MHz，分频比变化范围是 1～9999，所 以位同步信号频率范围是 200Hz～2MHz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号 频率为 15.625KHz，则需将基频信号进行 128 分频，将拨码开关 SW101、SW102 设 置为 00000001 00101000，就可以得到 15.625KHz 的方波信号。拨码开关 SW103、 SW104、SW105 的作用是改变 NRZ 码的码型。1 位拨码开关就对应着 NRZ 码中的 一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为 1，往下拨时，对应的码元为 0。 ② 将拨码开关 SW101、SW102 设置为 00000001 00000000，SW103、SW104、SW105 设置为 01110010 00110011 10101010，观察 BS、2BS、FS、NRZ 波形。 ③ 改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 ④ 观察 1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K 各点波形（由于时钟信号为晶振输出的 24MHz 方波，所以整数倍分频后只能得到的 1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K 信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）
通信原理实验指导书 六、输入、输出点参考说明 1.输入点说明 N:模拟信号放大器输入点 2,输出点说明 模拟输出：波形种类、幅度、频率均可调节。 各种波形的频率变化范围如下： 正弦波：100Hz~10KH 三角波：100Hz~1KHz 锯齿波：100Hz~1KHz 方波：100Hz~-10KHz 32KHz正弦波： 3125KHz正弦波输出点。（幅度最大可达4V以上） 64KH2z正弦波： 625KHz正弦波输出点。（幅度量大可达4V以上）》 1MHz正弦波： 1MHz正弦波输出点。（幅度最大可达4V以上） OUT: 模拟信号放大器输出点。（放大倍数最大为2倍） 数字输出： Z8K:7.8125KHz窄脉冲输出点。 8K: 7.8125KHz方波输出点。 32K: 3125KHz方波输出点。 64K: 62.5KHz方波输出点. 256K:250KHz方波渝出点。 1024K:1000KHz方波输出点 BS: 位同步信号输出点。（方波，频率可通过拨码开关SW101、SW102改变） 2BS: 2倍位同步信号频率方波输出点。 FS: 帧同步信号输出点。（窄脉冲，频率是位同步信号频率的二十四分之一） NRZ: 24位NRZ码输出点。（码型可通过拨码开关SW103、SW104、SW105改变， 码速率和位同步信号频率相同) PN15、PN31、PN511:伪随机序列输出点 七、实验报告要求 1,分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。 2.根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。 3.对实验思考题加以分析，按照要求做出回答，并尝试画出本实验的电路原理图。 写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进意见。 八、实验思考题 1.位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用？ 2.自行设计一个码元可变的NRZ码产生电路并分析其工作过程
通信原理实验指导书 5 六、输入、输出点参考说明 1．输入点说明 IN：模拟信号放大器输入点。 2．输出点说明 模拟输出：波形种类、幅度、频率均可调节。 各种波形的频率变化范围如下： 正弦波：100Hz～10KHz 三角波：100Hz～1KHz 锯齿波：100Hz～1KHz 方 波：100Hz～10KHz 32KHz 正弦波： 31.25KHz 正弦波输出点。（幅度最大可达 4V 以上） 64KHz 正弦波： 62.5KHz 正弦波输出点。（幅度最大可达 4V 以上） 1MHz 正弦波： 1MHz 正弦波输出点。（幅度最大可达 4V 以上） OUT： 模拟信号放大器输出点。（放大倍数最大为 2 倍） 数字输出： Z8K： 7.8125KHz 窄脉冲输出点。 8K： 7.8125KHz 方波输出点。 32K： 31.25KHz 方波输出点。 64K： 62.5KHz 方波输出点。 256K： 250KHz 方波输出点。 1024K： 1000KHz 方波输出点。 BS： 位同步信号输出点。（方波，频率可通过拨码开关 SW101、SW102 改变） 2BS： 2 倍位同步信号频率方波输出点。 FS： 帧同步信号输出点。（窄脉冲，频率是位同步信号频率的二十四分之一） NRZ： 24 位 NRZ 码输出点。（码型可通过拨码开关 SW103、SW104、SW105 改变， 码速率和位同步信号频率相同） PN15、PN31、PN511：伪随机序列输出点。 七、实验报告要求 1．分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。 2．根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。 3．对实验思考题加以分析，按照要求做出回答，并尝试画出本实验的电路原理图。 写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进意见。 八、实验思考题 1． 位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用？ 2． 自行设计一个码元可变的 NRZ 码产生电路并分析其工作过程