《通信原理》课程教学资源（实验指导）通信原理实验指导书（硬件）

通信原理实验指导书 实验六模拟通信系统实验 一、实验目的 掌握调频立体声的发射与接收的原理和方法， 2.掌握调频立体声信号的频谱成分。 3.掌握调频立体声发射机和接收机的结构及调试方法， 二、实验内容 1,调试调须发射机与接收机的申路特性，实现发射机与接收机的正常通信。 2。用接收机接收发射机发射的信号并观察发射机与接收机各点的波形。 3.用接收机接收调频立体声电台的信号并观察各点波形。 4.观察各点波形的频谱。 三、实验仪器 1.模拟通信系统模块 2.20M双踪示波器 台 3.频率计（可选） “台 4.音频信号发生器 5.调频立体声收音机（可选） 6.立体声耳机（带话筒） 四、实验原理 目前立体声广播普遍采用频率调制来发送，但在调频之前，首先采用抑制载波双边带调 制将左右两个声道信号之差(L-R)与左右两个声道信号之和(L+R)实现频分复用。立体声 广播调制信号的频谱如图6-1所示。 载频 导期 L+R 1R 辅助通信 下边带 上边带 通道 151923 38 5359 75k) 图6-1立体声广播信号的颜谱 上图中0~15KHz用于传送(L+R)信号，23~53KHz用于传送(L-R)信号，59~75KHz 则用于辅助通信。(L-R)信号的载波频率为38KH,19KHz处发送一个单频信号用作立体 声指示，并为接收端提取同频同相相干载波使用

通信原理实验指导书 31 实验六 模拟通信系统实验 一、实验目的 1． 掌握调频立体声的发射与接收的原理和方法。 2． 掌握调频立体声信号的频谱成分。 3． 掌握调频立体声发射机和接收机的结构及调试方法。 二、实验内容 1． 调试调频发射机与接收机的电路特性，实现发射机与接收机的正常通信。 2． 用接收机接收发射机发射的信号并观察发射机与接收机各点的波形。 3． 用接收机接收调频立体声电台的信号并观察各点波形。 4． 观察各点波形的频谱。 三、实验仪器 1． 模拟通信系统模块 2． 20M 双踪示波器 一台 3． 频率计（可选） 一台 4． 音频信号发生器 一台 5． 调频立体声收音机（可选） 一台 6． 立体声耳机（带话筒） 一副 四、实验原理 目前立体声广播普遍采用频率调制来发送，但在调频之前，首先采用抑制载波双边带调 制将左右两个声道信号之差（L-R）与左右两个声道信号之和（L+R）实现频分复用。立体声 广播调制信号的频谱如图 6-1 所示。 L+R L-R 下边带 L-R 上边带 载频 辅助通信 通道 0 15 19 23 38 53 59 75 f (kHz) 导频 图 6-1 立体声广播信号的频谱 上图中 0～15KHz 用于传送（L+R）信号，23～53KHz 用于传送（L-R）信号，59～75KHz 则用于辅助通信。（L-R）信号的载波频率为 38KHz，19KHz 处发送一个单频信号用作立体 声指示，并为接收端提取同频同相相干载波使用

通信原理实验指导书 调频广播能提供高质量的话音和音乐传输。调频广播的频率范围为88~108MHz,规定 各电台之间的频道间隔为200KHz。一般最大频偏为75KHz,最高调制频率为15KHz。 在普通单声道的调频广播中，由卡森公式算出所需频带应为 B=2(Af+/m)=108KE 此时调频指数为BFM=75/15=5。如果用J,(B列<0.01为标准，则需要传输8次边频，因 而 B=2×8×15KHz=240KHz 实际上声音节目中高频分量很小，因此主要频谱分量限制在200Kz频带内 在双声道立体声调频广播中，按美国联邦通信委员会(FCC)规定： ①导频载波(19KHz)分量在调频时只允许占最大频偏的10%(7.5KHz),因此在节目 停顿期间导频的调频指数为7.519=0.395，这可认为是窄带调频。 ②在送非立体声广播节目时，可以同时传送专供专用户（如为商店、医疗机构等播送音乐） 使用的辅助节目(SCA)。SCA也用窄带调频。SCA的中心频率为67KHz,送SCA信 号时总频偏仍应小于75KHz。FCC规定SCA的频偏不超过最大频偏的30%，其余70% 频偏分配给广播节目。 ③不带SCA信号的立体声广播中，10%频偏分配给19KHz导频，其余90%分配给(L+R) 和(L-R)两个声道。 ④带SCA信号的立体声广播中，10%频偏分配给导频，另外10%频偏分配给SCA通道， 其余80%分配给立体声广播的两个声道。 下面分别阐述本实验模块中发射机的工作原理及接收机的工作原理。 1.发射机工作原理 该部分原理框图如图6-2所示： 左声道 右声道 +÷2 衰减☐ ,去调顿发射机 图6-2调频立体声发射机框图 本实验中调频立体声发射机主要由大规模集成电路B1404辅以少量外围元件组成。 BA1404是日本东洋公司的产品，工作电压范围1~3V,该芯片是由FM立体声混合器 38KHz振荡器、FM调制器和高颜放大器组成的单片集成电路，应用十分广泛。立体声音 频信号经加重和匹配网络由BA1404的1、2脚输入，经放大后进入FM立体声混合器，产

通信原理实验指导书 32 调频广播能提供高质量的话音和音乐传输。调频广播的频率范围为 88～108MHz，规定 各电台之间的频道间隔为 200KHz。一般最大频偏为 75KHz，最高调制频率为 15KHz。 在普通单声道的调频广播中，由卡森公式算出所需频带应为 B = Δ+ = 2 108 ( f f KHz m ) 此时调频指数为 = 75/15 = 5 β FM 。如果用 ( ) 0.01 n | | J β < 为标准，则需要传输 8 次边频，因 而 B=2×8×15KHz＝240KHz 实际上声音节目中高频分量很小，因此主要频谱分量限制在 200KHz 频带内。 在双声道立体声调频广播中，按美国联邦通信委员会（FCC）规定： ① 导频载波（19KHz）分量在调频时只允许占最大频偏的 10%（7.5KHz），因此在节目 停顿期间导频的调频指数为 7.5/19＝0.395，这可认为是窄带调频。 ② 在送非立体声广播节目时，可以同时传送专供专用户（如为商店、医疗机构等播送音乐） 使用的辅助节目（SCA）。SCA 也用窄带调频。SCA 的中心频率为 67KHz，送 SCA 信 号时总频偏仍应小于 75KHz。FCC 规定 SCA 的频偏不超过最大频偏的 30%，其余 70% 频偏分配给广播节目。 ③ 不带 SCA 信号的立体声广播中，10%频偏分配给 19KHz 导频，其余 90%分配给（L+R） 和（L-R）两个声道。 ④ 带 SCA 信号的立体声广播中，10%频偏分配给导频，另外 10%频偏分配给 SCA 通道， 其余 80%分配给立体声广播的两个声道。 下面分别阐述本实验模块中发射机的工作原理及接收机的工作原理。 1． 发射机工作原理 该部分原理框图如图 6-2 所示： 38KHz 振荡器 衰减 左声道 右声道 L+R ÷2 ∑ 去调频发射机 图 6-2 调频立体声发射机框图 本实验中调频立体声发射机主要由大规模集成电路 BA1404 辅以少量外围元件组成。 BA1404 是日本东洋公司的产品，工作电压范围 1～3V，该芯片是由 FM 立体声混合器、 38KHz 振荡器、FM 调制器和高频放大器组成的单片集成电路，应用十分广泛。立体声音 频信号经加重和匹配网络由 BA1404 的 1、2 脚输入，经放大后进入 FM 立体声混合器，产

通信原理实验指导书 生一个由L+R主信号和LR的副信号组成的立体声复合信号，经缓冲放大后从14脚输出 (16、17脚可对复合信号的参数进行调节，控制左右平衡度)：4、5、6脚的外部分立元件 与内部电路组成38KHz振荡器产生38KHz信号，经缓冲放大后分别供给混合器和2分频 器，38KHz信号经分颜器得到一个19KHz的导频信号从13脚输出：从13、14脚输出复合 信号和导频信号经匹配网络由12脚进入FM调制器(9、10脚的外围分立元件确定振荡频 率)产生一个调频信号，经放大后由7脚输出。2脚为AF偏置，3脚为AF接地点，8脚 是RF接地点，15脚为电源正极（注：11脚输出一个参考电压以方便外围分立元件对振荡 频率进行控制，这里没有采用)。第7脚的信号最后经运算放大器UPC1676放大输出。经 过调频后的信号中应该包含如下三种信号：(L+R)信号、经过幅度调制的(L-R)信号和 19KHz的导频信号。具体电路图如图6-3所示。 10uF220 102 L-chTx LchT PHONE R910 图63发射机工作原理图 ®

通信原理实验指导书 33 生一个由 L+R 主信号和 L-R 的副信号组成的立体声复合信号，经缓冲放大后从 14 脚输出 （16、17 脚可对复合信号的参数进行调节，控制左右平衡度）；4、5、6 脚的外部分立元件 与内部电路组成 38KHz 振荡器产生 38KHz 信号，经缓冲放大后分别供给混合器和 2 分频 器，38KHz 信号经分频器得到一个 19KHz 的导频信号从 13 脚输出；从 13、14 脚输出复合 信号和导频信号经匹配网络由 12 脚进入 FM 调制器（9、10 脚的外围分立元件确定振荡频 率）产生一个调频信号，经放大后由 7 脚输出。2 脚为 AF 偏置，3 脚为 AF 接地点，8 脚 是 RF 接地点，15 脚为电源正极（注：11 脚输出一个参考电压以方便外围分立元件对振荡 频率进行控制，这里没有采用）。第 7 脚的信号最后经运算放大器 UPC1676 放大输出。经 过调频后的信号中应该包含如下三种信号：（L+R）信号、经过幅度调制的（L-R）信号和 19KHz 的导频信号。具体电路图如图 6-3 所示。 图 6-3 发射机工作原理图

通信原理实验指导书 2。接收机工作原理 接收机由FM解调电路组成。FM解调电路由索尼公司生产的CXA1238和少量外围元 件组成。CXA1238为调频和调幅解调芯片，本电路只采用调频解调部分，调幅部分空置不 用。CXA1238采用紧缩型DIP30封装，工作电压为5V,它内部包含了高放、混频、中放 限幅、鉴频、立体声解码等功能，见图6-4。 天线感应到的高频信号经电容耦合至带通滤波器后，滤除掉88~I08MHz以外的高频信 号。而调频广播信号则经放大后送入CXA1238的第18脚，并与集成内部的本振信号混频 后产生频率为10.7MHz中频信号，经10.7MHz的陶瓷滤波器滤波后送入13脚，然后由集 成内部解调出的L、R两路音顷信号分别由6脚和5脚输出，经音量调节电立器调节音里 后由立体声功放做进一步的功率放大后送至耳机插孔，并推动耳机发出声音。L、R两路音 频信号加有去加重网络，与发射端的预加重配合可有效地改善频率响应，使音质更佳。如 果加一调频立体声指示灯接在芯片的第4脚，还可随时观测立体声信号的强度。当立体声 信号足够强时，CXA1238的第4脚将输出一低电平，使发光二极管两端产生压降，发光二 极管被点亮。 仁次棉压 FM数大 压 FM项 AM前量数大 二分 安知回 二分候 相2 M中放/期 AM中/检波 立体南解调数大 >T田 闲 图6-4CXA1238的内部原理框图

通信原理实验指导书 34 2． 接收机工作原理 接收机由 FM 解调电路组成。FM 解调电路由索尼公司生产的 CXA1238 和少量外围元 件组成。CXA1238 为调频和调幅解调芯片，本电路只采用调频解调部分，调幅部分空置不 用。CXA1238 采用紧缩型 DIP30 封装，工作电压为 5V，它内部包含了高放、混频、中放、 限幅、鉴频、立体声解码等功能，见图 6-4。 天线感应到的高频信号经电容耦合至带通滤波器后，滤除掉 88~108MHz 以外的高频信 号。而调频广播信号则经放大后送入 CXA1238 的第 18 脚，并与集成内部的本振信号混频 后产生频率为 10.7MHz 中频信号，经 10.7MHz 的陶瓷滤波器滤波后送入 13 脚，然后由集 成内部解调出的 L、R 两路音频信号分别由 6 脚和 5 脚输出，经音量调节电位器调节音量 后由立体声功放做进一步的功率放大后送至耳机插孔，并推动耳机发出声音。L、R 两路音 频信号加有去加重网络，与发射端的预加重配合可有效地改善频率响应，使音质更佳。如 果加一调频立体声指示灯接在芯片的第 4 脚，还可随时观测立体声信号的强度。当立体声 信号足够强时，CXA1238 的第 4 脚将输出一低电平，使发光二极管两端产生压降，发光二 极管被点亮。 图 6-4 CXA1238 的内部原理框图

通信原理实验指导书 五、实验步骤 1。将调烦立体声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，再按下模块中的开关POWER,发光二极管 +5V、+12V发光，表示模块供电已经接入 3.调频发射接收实验 若准备了立体声调频收音机，可以关掉本模块的调频接收部分，把拨码开关的第」位拨 上，第4位拨下，即1000，则TX指示灯亮，表示调频发射TX部分开始工作：若没有立体 声调颜收音机，可以用本模块的调频接收部分，即拨码开关的设置为1001，这时，TX、RX 灯都亮，调频接收部分的操作见步骤②。考虑到要尽量消除空间信号的同频干扰，调频发射 的频率设为点频，固定为94MHz。将30cm长的鳄鱼夹线作为天线夹在测试钩FM-TX上（若 用本模块接收，接收天线也要夹在FMRX上) ①若使用收音机，操作方法如下。使音频信号源输出1KHz、1Vp.P的正弦波信号，若有 两路音频信号，就分别接入到R-chTX和L-chTX端：若只有一路音频信号，则接入R-chT 或L-chTX任一端，另一端空置。收音机插上耳机，把收音机调谐于94MHz时，从耳机里应 该听到有规律的(1Kz)脉动。调节输出音频信号的频率，可以听到脉动的频率也在改变 去掉音频信号源，把话简插入话筒插座，对着话筒说话，从耳机里应当听到说话的声音。 ②若使用本模块的调频接收部分，操作方法如下：同样选用音频信号源输出的1Kz IVpp的正弦波信号，若有两路音频信号，就分别接入到R-chTX和L-chTX端：若只有一路 音频信号，则接入R-chTX或L-chTX任一端，另一端空置。戴上耳机，调节电位器V3 (TUNING),使其调谐于94MHz,应该听到有规律的脉动(1KHz)。调节输出音频信号的 顿率，可以听到脉动的频率也在改变。去掉音频信号源，把话筒插入话筒插座，对若话筒说 话，耳机应当听到说话的声音。同时还可以用示波器观察R-chRX、L-©hTX处所接收到的音 频信号波形。 六、输入、输出点参考说明 1.输入点参考说明 L-chTX:调频发射部分左声道音频信号输入（频率0~15KHz,电压峰峰值1V~4V) R-chTX:调频发射部分右声道音频信号输入（频率0~15KHz,电压峰峰值1V~4V)。 FMRX:调频接收部分射频广播信号输入（频率范用在88MHz一108MHz)。 2.输出点参考说明 FM-TX:调频发射部分射频广播信号输出（频率为94MHz)。 L-chRX:调频接收部分左声道音频信号输出（频率0~15KHz,电压峰峰值1V~4V)。 R-chRX:调频接收部分右声道音烦信号输出（频率0一15KHz,电压锋峰值1V一4V)。 MPX: 立体声复用信号输出（频率0~15KHz,电压峰峰值1V~4V)。 3.测试点参考说明 (说明：测试点即PCB板上的小圆圈标识。见附图一PCB板元件分布图)。 则试点1：周频接收本振信号（顺率范在88MHz一108MHz]+10.7MHz)。 测试点2：调频接收高放端（频率范围在88MHz~108MHz)。 测试点3：调频接收本振、高放的公共电源端，电压为1.25V。 测试点4：10.7Mz中频输出端。 ®

通信原理实验指导书 35 五、实验步骤 1． 将调频立体声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，再按下模块中的开关 POWER，发光二极管 +5V、+12V 发光，表示模块供电已经接入。 3． 调频发射接收实验 若准备了立体声调频收音机，可以关掉本模块的调频接收部分，把拨码开关的第 1 位拨 上，第 4 位拨下，即 1000，则 TX 指示灯亮，表示调频发射 TX 部分开始工作；若没有立体 声调频收音机，可以用本模块的调频接收部分，即拨码开关的设置为 1001，这时，TX、RX 灯都亮，调频接收部分的操作见步骤②。考虑到要尽量消除空间信号的同频干扰，调频发射 的频率设为点频，固定为 94MHz。将 30cm 长的鳄鱼夹线作为天线夹在测试钩 FM-TX 上（若 用本模块接收，接收天线也要夹在 FM-RX 上）。 ① 若使用收音机，操作方法如下。使音频信号源输出 1KHz、1VP-P的正弦波信号，若有 两路音频信号，就分别接入到 R-chTX 和 L-chTX 端；若只有一路音频信号，则接入 R-chTX 或 L-chTX 任一端，另一端空置。收音机插上耳机，把收音机调谐于 94MHz 时，从耳机里应 该听到有规律的（1KHz）脉动。调节输出音频信号的频率，可以听到脉动的频率也在改变。 去掉音频信号源，把话筒插入话筒插座，对着话筒说话，从耳机里应当听到说话的声音。 ② 若使用本模块的调频接收部分，操作方法如下：同样选用音频信号源输出的 1KHz、 1VP-P 的正弦波信号，若有两路音频信号，就分别接入到 R-chTX 和 L-chTX 端；若只有一路 音频信号，则接入 R-chTX 或 L-chTX 任一端，另一端空置。戴上耳机，调节电位器 V3 （TUNING），使其调谐于 94MHz，应该听到有规律的脉动（1KHz）。调节输出音频信号的 频率，可以听到脉动的频率也在改变。去掉音频信号源，把话筒插入话筒插座，对着话筒说 话，耳机应当听到说话的声音。同时还可以用示波器观察 R-chRX、L-chTX 处所接收到的音 频信号波形。 六、输入、输出点参考说明 1． 输入点参考说明 L-chTX：调频发射部分左声道音频信号输入（频率 0～15KHz，电压峰峰值 1V～4V）。 R-chTX：调频发射部分右声道音频信号输入（频率 0～15KHz，电压峰峰值 1V～4V）。 FM-RX：调频接收部分射频广播信号输入（频率范围在 88MHz～108MHz）。 2． 输出点参考说明 FM-TX：调频发射部分射频广播信号输出（频率为 94MHz）。 L-chRX：调频接收部分左声道音频信号输出（频率 0～15KHz，电压峰峰值 1V～4V）。 R-chRX：调频接收部分右声道音频信号输出（频率 0～15KHz，电压峰峰值 1V～4V）。 MPX： 立体声复用信号输出（频率 0～15KHz，电压峰峰值 1V～4V）。 3． 测试点参考说明 （说明：测试点即 PCB 板上的小圆圈标识。见附图一 PCB 板元件分布图）。 测试点 1：调频接收本振信号（频率范围在[88MHz～108MHz]＋10.7MHz）。 测试点 2：调频接收高放端（频率范围在 88MHz～108MHz）。 测试点 3：调频接收本振、高放的公共电源端，电压为 1.25V。 测试点 4：10.7MHz 中频输出端