现代通信技术实验平台说明书器是纯软件的、仿真的。虚拟仪器可使用相同的硬件系统，通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器，即软件系统是虚拟仪器的核心，软件可以定义为各种仪器，因此可以说“软件即仪器”。图7-1为本实验中虚拟仪器的结构示意图，图中数据采集电路在“线路均衡、软件无线电调制模块”内，AD采集由V1572芯片完成，采集数据由DSP处理后经USB送往计算机。由于模块采样率的限制，为了能得到较为理想的测试效果，测试信号的最高频率最好不要超过40KHZ。41P01待测信号V1572AD采集DSP数据处理USB接口数据采集计算机图7-1虚拟仪器测试结构示意图待测信号由41P01铆孔输入，“线路均衡、软件无线电调制模块”中41SW01拨码开关选择“0000”（往上为“1”，往下为“0”)，41K01选择左边档“频谱”，USB接口通过接口电缆与计算机连接。例如要测试频率为9KHZ峰峰值为2.8V的正弦波信号的波形，虚拟示波器测试界面如图7-2所示。如要测试此正弦波信号的频谱，请点击界面中左上角“频谱分析”标题。界面如图7-3所示，选择频谱分析功能时，右边的时间、幅度等旋钮开关均不起作用。被非星示领谐分析USB已连接！还未选择程序号？W波形量（HAVE)POSTTLOI日ROLTS维峰面（2.81840219000.00040.00060.00080.000D0100图7-2测试信号波形时虚拟示波器界面图25
现代通信技术实验平台说明书 25 器是纯软件的、仿真的。 虚拟仪器可使用相同的硬件系统，通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测 量测试仪器，即软件系统是虚拟仪器的核心，软件可以定义为各种仪器，因此可以说“软 件即仪器”。 图 7-1 为本实验中虚拟仪器的结构示意图,图中数据采集电路在“线路均衡、软件无线 电调制模块”内，AD 采集由 V1572 芯片完成，采集数据由 DSP 处理后经 USB 送往计算机。 由于模块采样率的限制，为了能得到较为理想的测试效果，测试信号的最高频率最好不要 超过 40KHZ。 图 7-1 虚拟仪器测试结构示意图 待测信号由 41P01 铆孔输入， “线路均衡、软件无线电调制模块”中 41SW01 拨码开 关选择“0000”（往上为“1”，往下为“0”），41K01 选择左边档“频谱”，USB 接口通过接 口电缆与计算机连接。例如要测试频率为 9KHZ 峰峰值为 2.8V 的正弦波信号的波形，虚拟 示波器测试界面如图 7-2 所示。如要测试此正弦波信号的频谱，请点击界面中左上角“频 谱分析”标题。界面如图 7-3 所示，选择频谱分析功能时，右边的时间、幅度等旋钮开关 均不起作用。 图 7-2 测试信号波形时虚拟示波器界面图 待测信号 V1572 AD 采集 DSP 数据处理 USB 接口 数据采集 卡 计算机 41P01
现代通信技术实验平台说明书波形墨示频语分析USB已连技！工作正常！P-（值）M频谱分析0T3FOSITIOH2日零###8VOL.TSN隆峰值（2832818TIMEN1486版率0ZE0002000040000BOOCO80000100000120000RIDYC损率(FE)图7-3测试信号频谱时虚拟频谱仪界面图26
现代通信技术实验平台说明书 26 图 7-3 测试信号频谱时虚拟频谱仪界面图
现代通信技术实验平台说明书第二部分通信原理重要部件实验实验1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.学习PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。二、实验仪器1.PAM脉冲调幅模块，位号：H（实物图片如下）2.时钟与基带数据发生模块，位号：G3.20M双踪示波器1台4.频率计1台5.小平口螺丝刀1只6.信号连接线3根PAM脉冲幅度调制stsCt)232PO32P0232TP0132P03GNDOO团C国xCt)s(t)x(t)s(t)27
现代通信技术实验平台说明书 27 第二部分 通信原理重要部件实验 实验 1 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．学习 PAM 调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。 二、实验仪器 1．PAM 脉冲调幅模块，位号：H（实物图片如下） 2．时钟与基带数据发生模块，位号：G 3．20M 双踪示波器 1 台 4．频率计 1 台 5．小平口螺丝刀 1 只 6．信号连接线 3 根
现代通信技术实验平台说明书三、实验原理抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，目抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）。虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。关于PDM和PPM，国外在上世纪70年代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。本实验平台仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。抽样定理实验电路框图，如图1-1所示。32P23212932P03PO开关抽样器DDS信号恢复信道模拟信号源滤波器32W01P1432P024SW02控制抽样脉冲PO9形成电路图1-1抽样的实验过程结构示意图本实验中需要用到以下5个功能模块。1.DDS信号源：它提供正弦波等信号，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”，作为脉冲幅度调制器的调制信号。PO3测试点可用于调制信号的连接和测量；另外，如果实验室配备了电话单机，也可以使用用户电话模块，这样验证实验效果更直接、更形象，PO5测试点可用于语音信号的连接和测量。2.抽样脉冲形成电路模块：它提供有限高度，不同宽度和频率的的抽样脉冲序列，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”，作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲。PO9测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。该模块提供的抽样脉冲频率可调，占空比为500/0。（调节方法参见实验5）3.PAM脉冲调幅模块：它采用模拟开关CD4066实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出：抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。因此，本模块实现的是自然抽样。在32TPO1测试点可以测量到已调信号波形。调制信号和抽样脉冲都需要外接连线输入。已调信号经过PAM模拟信道（模拟实际信道的情性）的传输，从32P03铆孔输出，它可能会产生波形失真。PAM模拟信道电路示意图如图1-2所示，32WO1（R1）电位器可改变模拟信道的传输特性，当R1C1=R2C2时，PAM已调信号理论上无失真。4.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，分别由开关28
现代通信技术实验平台说明书 28 三、实验原理 抽样定理告诉我们：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时，那么根据这些抽样值就能准确地还原原信号。这就是说，若要 传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。 通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉 幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）。虽然这三种信号在时间上都是离散 的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。关于 PDM 和 PPM，国外在上世纪 70 年 代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。 本实验平台仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。 抽样定理实验电路框图，如图 1-1 所示。 图 1-1 抽样的实验过程结构示意图 本实验中需要用到以下 5 个功能模块。 1．DDS 信号源：它提供正弦波等信号，并经过连线送到“PAM 脉冲调幅模块”，作为脉 冲幅度调制器的调制信号。P03 测试点可用于调制信号的连接和测量；另外，如果实验室 配备了电话单机，也可以使用用户电话模块，这样验证实验效果更直接、更形象，P05 测 试点可用于语音信号的连接和测量。 2．抽样脉冲形成电路模块：它提供有限高度，不同宽度和频率的的抽样脉冲序列，并 经过连线送到“PAM 脉冲调幅模块”， 作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲。P09 测试点可用 于抽样脉冲的连接和测量。该模块提供的抽样脉冲频率可调，占空比为 50 0/0。（调节方法 参见实验 5） 3．PAM 脉冲调幅模块：它采用模拟开关 CD4066 实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高 电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信 号输出。因此，本模块实现的是自然抽样。在 32TP01 测试点可以测量到已调信号波形。 调制信号和抽样脉冲都需要外接连线输入。已调信号经过 PAM 模拟信道（模拟实际信道 的惰性）的传输，从 32P03 铆孔输出，它可能会产生波形失真。 PAM 模拟信道电路示意图 如图 1-2 所示，32W01（R1）电位器可改变模拟信道的传输特性，当 R1C1=R2C2 时，PAM 已 调信号理论上无失真。 4．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，分别由开关 DDS 信号源 抽样脉冲 形成电路 信道模拟 信号恢复 滤波器 开关抽样器 32P01 32TP01 32P02 32P03 P15 4SW02 控制 P09 P14 P03 32W01
现代通信技术实验平台说明书K601上位和中位控制，接收滤波器的作用是恢复原调制信号。铆孔P14是接收滤波器与功放的输入端，实验时需用外接导线将32P03与P14连接。5.时钟与基带数据发生模块：它提供系统工作时钟和接收数字低通滤波器工作时钟。32TPOI32P0332W01CIC2图1-2PAM信道仿真电路示意图最后强调说明：实际应用的抽样脉冲和信号恢复与理想情况有一定区别。理想抽样的抽样脉冲应该是冲击脉冲序列，在实际应用中，这是不可能实现的。因此一般是用高度有限、宽度较窄的窄脉冲代替。另外，实际应用中使信号恢复的滤波器不可能是理想的。当滤波器特性不是理想低通时，抽样频率不能就等于被抽样信号频率的2倍，否则会使信号失真。考虑到实际滤波器的特性，抽样频率要求选得较高。由于PAM通信系统的抗干扰能力差，目前很少实用。它已被性能良好的脉冲编码调制（PCM）所取代。四、可调元件及测量点的作用32P01：模拟信号输入连接铆孔。32P02：抽样脉冲信号输入连接铆孔。32TP01：输出的抽样后信号测试点。32P03：经仿真信道传输后信号的输出连接铆孔。32W01：仿真信道的特性调节电位器。五、实验内容及步骤1.插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PAM脉冲幅度调制模块”，插到底板“G、H”号的位置插座上（具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2.信号线连接：用专用铆孔导线将P03、32P01；P09、32P02：32P03、P14连接（注意连接铆孔的箭头29
现代通信技术实验平台说明书 29 K601 上位和中位控制，接收滤波器的作用是恢复原调制信号。铆孔 P14 是接收滤波器与功 放的输入端，实验时需用外接导线将 32P03 与 P14 连接。 5．时钟与基带数据发生模块：它提供系统工作时钟和接收数字低通滤波器工作时钟。 图 1-2 PAM 信道仿真电路示意图 最后强调说明：实际应用的抽样脉冲和信号恢复与理想情况有一定区别。理想抽样的 抽样脉冲应该是冲击脉冲序列，在实际应用中，这是不可能实现的。因此一般是用高度有 限、宽度较窄的窄脉冲代替。另外，实际应用中使信号恢复的滤波器不可能是理想的。当 滤波器特性不是理想低通时，抽样频率不能就等于被抽样信号频率的 2 倍，否则会使信号 失真。考虑到实际滤波器的特性，抽样频率要求选得较高。由于 PAM 通信系统的抗干扰能 力差，目前很少实用。它已被性能良好的脉冲编码调制（PCM）所取代。 四、可调元件及测量点的作用 32P01：模拟信号输入连接铆孔。 32P02：抽样脉冲信号输入连接铆孔。 32TP01：输出的抽样后信号测试点。 32P03：经仿真信道传输后信号的输出连接铆孔。 32W01：仿真信道的特性调节电位器。 五、实验内容及步骤 1．插入有关实验模块： 在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PAM 脉冲幅度调制模块”， 插到底板“G、H”号的位置插座上（具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”）。 注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。 2．信号线连接： 用专用铆孔导线将 P03、32P01；P09、32P02；32P03、P14 连接（注意连接铆孔的箭头 32W01 C1 C2 32P03 R2 32TP01