通信原理实验指导书 实验二终端实验 一、实验目的 1.了解终端在整个通信系统中的作用。 2.了解通信系统的质量优劣受哪些因素影响 3.掌握终端模块的使用方法。 二、实验内容 1.将原始数字基带信号和接收到的数字信号送入终端模块，观察发光二极管的显示，判 断是否出现误码。 2.将接收到的模拟信号送入终端模块，用耳机收听还原出来的信号，从而对整个通信系 统信号传输质量做出结论。 三、实验仪器 1.信号源模块 2.终端模块 3.20M双踪示波器 台 4.立体声耳机 一副 5.立体声单放机（可洗】 一 6.连接线 若干 四、实验原理 通信系统的质量优劣在很大程度上取决于接收系统的性能，原因是影响信息可靠传输的 不利因素，如信道特性的不理想及信道中存在噪声等，将直接作用到接收端，从而对信号接 收产生影响。在通信系统中，如果没有任何干扰以及其它可能的畸变，则发送的消息就一定 能够被无差错地作出相应的判决，但是，这种理想情况是不可能发生的。实际上，由于噪声 和畸变的作用，必然会造成错误的接收。 本实验箱中的终端模块的主要功能有两个：一是将原始的数字基带信号与接收到的数字 信号分别用发光二极管同时显示，根据两组发光二极管的亮灭情况来判断接收到的数字信号 中是否出现了误码，进而判断整个通信系统通信质量的好坏：另一个是将接收到的模拟信号 经耳机转换为语音信号，通过与原始语音信号声音质量的对比来判断系统通信的好坏。因此， 整个终端模块也相应地分成两个部分，即终端数字部分和终端模拟部分，该部分原理框图如 图2-1所示：
通信原理实验指导书 6 实验二 终端实验 一、实验目的 1． 了解终端在整个通信系统中的作用。 2． 了解通信系统的质量优劣受哪些因素影响。 3． 掌握终端模块的使用方法。 二、实验内容 1． 将原始数字基带信号和接收到的数字信号送入终端模块，观察发光二极管的显示，判 断是否出现误码。 2． 将接收到的模拟信号送入终端模块，用耳机收听还原出来的信号，从而对整个通信系 统信号传输质量做出结论。 三、实验仪器 1． 信号源模块 2． 终端模块 3． 20M 双踪示波器 一台 4． 立体声耳机 一副 5． 立体声单放机（可选） 一台 6． 连接线 若干 四、实验原理 通信系统的质量优劣在很大程度上取决于接收系统的性能，原因是影响信息可靠传输的 不利因素，如信道特性的不理想及信道中存在噪声等，将直接作用到接收端，从而对信号接 收产生影响。在通信系统中，如果没有任何干扰以及其它可能的畸变，则发送的消息就一定 能够被无差错地作出相应的判决，但是，这种理想情况是不可能发生的。实际上，由于噪声 和畸变的作用，必然会造成错误的接收。 本实验箱中的终端模块的主要功能有两个：一是将原始的数字基带信号与接收到的数字 信号分别用发光二极管同时显示，根据两组发光二极管的亮灭情况来判断接收到的数字信号 中是否出现了误码，进而判断整个通信系统通信质量的好坏；另一个是将接收到的模拟信号 经耳机转换为语音信号，通过与原始语音信号声音质量的对比来判断系统通信的好坏。因此， 整个终端模块也相应地分成两个部分，即终端数字部分和终端模拟部分，该部分原理框图如 图 2-1 所示：
通信原理实验指导书 接收模拟信号 音频放大 →音频输出 接收数字信号 串/并转换 二极管显示 发送数字信号 串/并转换 →二极管显示 图2-1终端原理框图 1、终端数字部分 本实验中数字基带信号的接收与发送均为串行通信，每一顿为24位。实验时将接收到的 数字信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA2”、“BS2”、“FS2”送入U600 (EPM7128SLC8415),它为一可编程逻辑器件，通过其经串/并转换后由发光二极管 D624D647分别显示：然后再将原始数字基带信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点 “DATA1”、“BS1”、“FS1”送入U600,经串/并转换后由发光二极管D600-D623分别 显示。通过比较这两组发光二极管的亮灭情况，就可以直观判断接收到的数字信号是否出现 了误码。 两组数字信号的串/并转换均在U600内部完成，其工作原理如下：以位同步信号为时钟， 数字信号逐位移入三片串联的74164（八位移位寄存器，三级串联后可保存24位数据），三 片74164的输出脚分别连至三片74374（八上升沿D触发器）的输入端，当帧同步信号的上 升沿到米时，一帧完整的数字信号(24位)恰好全部移入三片74164，此时三片74374开始 读数，24位数字信号被读入24个D触发器的D端。因为帧同步信号的高电平维持时间小于 一位码元的宽度，所以帧同步信号每来一个上升沿时，74374只能从外部读入一位数据，其 它时间处于锁存状态，从而避免了数据的错误读写。读入D端的数据在触发器时钟的控制下 从Q端输出驱动发光二极管，从而实现数据传输的串/并转换。同理，实现数据传输的并/串 转换也采用类似的电路，在此不再重述。 特别值得注意的是，送入终端模块的数字信号必须是以24位为一帧的周期性信号。 2、终端模拟部分 将接收到的模拟信号从S-N输入，分压后再经E6O1(IuF)滤除其直流成分，然后送入 音频功率放大器U603(LM386)放大后由喇叭输出。为方便用户，本实验箱配有一副耳机， 在此可代替喇叭。电路原理图如图2-2所示。 0
通信原理实验指导书 7 接收模拟信号 接收数字信号 音频放大 串/并转换 二极管显示 发送数字信号 串/并转换 二极管显示 音频输出 图 2-1 终端原理框图 1、 终端数字部分 本实验中数字基带信号的接收与发送均为串行通信，每一帧为 24 位。实验时将接收到的 数字信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA2”、“BS2”、“FS2”送入 U600 （EPM7128SLC84-15），它为一可编程逻辑器件，通过其经串/并转换后由发光二极管 D624~D647 分别显示；然后再将原始数字基带信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点 “DATA1”、“BS1”、“FS1”送入 U600，经串/并转换后由发光二极管 D600~D623 分别 显示。通过比较这两组发光二极管的亮灭情况，就可以直观判断接收到的数字信号是否出现 了误码。 两组数字信号的串/并转换均在 U600 内部完成，其工作原理如下：以位同步信号为时钟， 数字信号逐位移入三片串联的 74164（八位移位寄存器，三级串联后可保存 24 位数据），三 片 74164 的输出脚分别连至三片 74374（八上升沿 D 触发器）的输入端，当帧同步信号的上 升沿到来时，一帧完整的数字信号（24 位）恰好全部移入三片 74164，此时三片 74374 开始 读数，24 位数字信号被读入 24 个 D 触发器的 D 端。因为帧同步信号的高电平维持时间小于 一位码元的宽度，所以帧同步信号每来一个上升沿时，74374 只能从外部读入一位数据，其 它时间处于锁存状态，从而避免了数据的错误读写。读入 D 端的数据在触发器时钟的控制下 从 Q 端输出驱动发光二极管，从而实现数据传输的串/并转换。同理，实现数据传输的并/串 转换也采用类似的电路，在此不再重述。 特别值得注意的是，送入终端模块的数字信号必须是以 24 位为一帧的周期性信号。 2、 终端模拟部分 将接收到的模拟信号从 S-IN 输入，分压后再经 E601（1uF）滤除其直流成分，然后送入 音频功率放大器 U603（LM386）放大后由喇叭输出。为方便用户，本实验箱配有一副耳机， 在此可代替喇叭。电路原理图如图 2-2 所示
通信原理实验指导书 R603 OuF/16V P60 E604 F60 1I603 W60 16 LM386 S-OUT E603 SPEAKER 10uF/16V 图2-2音频功放电路图 电路中所用到的LM386为一低压自动功率放大器，它的第一脚和第八脚为功率增益控制 端。当它们均处于悬浮状态时，其功率增益为26B:当在第一脚和第八脚间接一电容（大约 为10uF)时，功率增益可达到46dB:当在第一脚和第八脚间串接一电容（大约为10uF)和 个合适的电阻时，功率增益可被设置为从26B到46dB之间的任意值。本实验模块所采用 的是10uF和2K的电阻串接在第一脚和第八脚之间，这样可获得大约35dB的功率增益。 模拟信号从LMB86的第二脚和第三脚输入，其中第二脚为负输入端，第三脚为正输入端 其内部电路图如图23所示。 图2-3LM386内部电路图
通信原理实验指导书 8 S-IN BN 1 2 3 4 8 7 6 5 U603 LM386 E603 10uF/16V E604 22uF/16V R603 2k S-OUT SPEAKER E601 1uF/16V E602 +5 10uF/16V W600 20K TP601 TP 图 2-2 音频功放电路图 电路中所用到的 LM386 为一低压自动功率放大器，它的第一脚和第八脚为功率增益控制 端。当它们均处于悬浮状态时，其功率增益为 26dB；当在第一脚和第八脚间接一电容（大约 为 10uF）时，功率增益可达到 46dB；当在第一脚和第八脚间串接一电容（大约为 10uF）和 一个合适的电阻时，功率增益可被设置为从 26dB 到 46dB 之间的任意值。本实验模块所采用 的是 10uF 和 2K 的电阻串接在第一脚和第八脚之间，这样可获得大约 35dB 的功率增益。 模拟信号从 LM386 的第二脚和第三脚输入，其中第二脚为负输入端，第三脚为正输入端。 其内部电路图如图 2-3 所示。 图 2-3 LM386 内部电路图
通信原理实验指导书 五、实验步骤 1.将信号源模块、终端模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1, POWER2,对应的发光二极管LEDO01、LED002、LED600发光，按一下信号源模块的 复位键，两个模块均开始工作。（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.模拟信号接收实验 ①将立体声单放机输出的信号送入信号源模块的信号输入点“N”，再从信号输出点 “OUT”将输出信号引至终端模块的模拟信号输入点“S-N”。将耳机插入耳机插 座S1,仔细听耳机传出的声音，与单放机送出的声音比较，是否有所差异？观察 “S-OUT”点的波形。 ②调节信号源模块中的电位器“幅度调节2”和终端模块中的电位器“音量调节”， 听听看耳机传出的声音是否发生了变化？ ③连接信号源模块的模拟输出与终端模块的模拟信号输入点“S-、”，调节信号源产 生的模拟信号的频率，听听耳机里面的声音发生了什么变化？ 4.数字信号接收实验 ①关闭所有电源，将信号源模块中的拨码开关SW101SWI05设置为非全0或非全】 状态，用连接线按如下接法连接各点： 信号源模块 终端模块 Nrz DATA1、DATA2 BS BS1、BS2 FS1、FS2 打开各模块电源，按一下终端模块的“复位”开关，使U600复位，观察D600~D623 和D624~D647这两组发光二极管上下各对应位的亮灭情况是否一致。 ②改变信号源模块拨码开关的设置，再次观察两组发光二极管的亮灭情况。 5.值得注意的是，在这里我们做的都是最简单的信号接收实验，在后继的实验中，终端模 块将作为衡量通信系统传输质量好坏的工具，希望同学们能够灵活使用。 六、输入、输出点参考说明 1.输入点参考说明 S-IN: 模拟信号输入点。 DATAI: 第1路数字信号输入点。 BSI: 第1路数字信号的位同步信号输入点。 FSI: 第1路数字信号的帧同步信号输入点。 DATA2: 第2路数字信号输入点 BS2: 第2路数字信号的位同步信号输入点。 FS2: 第2路数字信号的航同步信号输入点。 2.输出点参考说明 S-OUT: 模拟信号输出点（耳机输出点）。 ®
通信原理实验指导书 9 五、实验步骤 1． 将信号源模块、终端模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2． 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关 POWER1、 POWER2，对应的发光二极管 LED001、LED002、LED600 发光，按一下信号源模块的 复位键，两个模块均开始工作。（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． 模拟信号接收实验 ① 将立体声单放机输出的信号送入信号源模块的信号输入点“IN”，再从信号输出点 “OUT”将输出信号引至终端模块的模拟信号输入点“S-IN”。将耳机插入耳机插 座 S1，仔细听耳机传出的声音，与单放机送出的声音比较，是否有所差异？观察 “S-OUT”点的波形。 ② 调节信号源模块中的电位器“幅度调节 2”和终端模块中的电位器“音量调节”， 听听看耳机传出的声音是否发生了变化？ ③ 连接信号源模块的模拟输出与终端模块的模拟信号输入点“S-IN”，调节信号源产 生的模拟信号的频率，听听耳机里面的声音发生了什么变化？ 4． 数字信号接收实验 ① 关闭所有电源，将信号源模块中的拨码开关 SW101~SW105 设置为非全 0 或非全 1 状态，用连接线按如下接法连接各点： 信号源模块 终端模块 NRZ DATA1、DATA2 BS BS1、BS2 FS FS1、FS2 打开各模块电源，按一下终端模块的“复位”开关，使 U600 复位，观察 D600～D623 和 D624～D647 这两组发光二极管上下各对应位的亮灭情况是否一致。 ② 改变信号源模块拨码开关的设置，再次观察两组发光二极管的亮灭情况。 5． 值得注意的是，在这里我们做的都是最简单的信号接收实验，在后继的实验中，终端模 块将作为衡量通信系统传输质量好坏的工具，希望同学们能够灵活使用。 六、输入、输出点参考说明 1． 输入点参考说明 S-IN： 模拟信号输入点。 DATA1： 第 1 路数字信号输入点。 BS1： 第 1 路数字信号的位同步信号输入点。 FS1： 第 1 路数字信号的帧同步信号输入点。 DATA2： 第 2 路数字信号输入点。 BS2： 第 2 路数字信号的位同步信号输入点。 FS2： 第 2 路数字信号的帧同步信号输入点。 2． 输出点参考说明 S-OUT： 模拟信号输出点（耳机输出点）
通信原理实验指导书 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。 4.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.实验时，串/并转换所需的帧同步信号高电平持续时间必须小于一位码元的宽度，为什 么？ 2.是否还有更好的方法实现串/并转换？请设计电路，并画出电路原理图及各点理论上的 波形图。 四
通信原理实验指导书 10 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。 4． 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． 实验时，串/并转换所需的帧同步信号高电平持续时间必须小于一位码元的宽度，为什 么？ 2． 是否还有更好的方法实现串/并转换？请设计电路，并画出电路原理图及各点理论上的 波形图