通信原理实验指导书2(编辑修改稿)

通信原理实验指导书2(编辑修改稿)内容摘要：

F3303.3VR596203.3VC2CKC2DC33104C30104C43100uD9LEDD10LEDD11LEDR77330R78330R80330R76100R74100R73100波形选择 频率 +频率 5 67U11BTL082R8310KR823.3KselR811KX013X114X215X312X41X55X62X74INH6A11B10C9VEE7X3VCC16GND8U14CD4051sel+12V5 67U20BTL082R8710KR853.3KR211K5 67U9BTL082+12V12VC42330PR8415KR716.8KR233.3KC44200PR2510K3 218 4U9ATL082sel13 218 4U20ATL082R8810KR863.3KR221Ksel1+12V12V图22 非同步信号发生器电路图 南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 9 页 共 210 页 （三）音乐信 号产生电路 功用 音乐信号产生电路用来产生音乐信号，作模拟输入信号检查话音信道的开通情况及通话质量。 工作原理 D4R 34100E410 uF / 16 V1 2 3 4U 21K13P I N1T P 10M U S I CV C CT H 7THC6104C9104+ 12 V 12 V32184U 7AR 4751kR 524k 7R 56100kC 10 153R 628k 2R 4010k567U 7BC 22682C 11102C 20222 图 23 音乐信号产生电路 音乐信号产生电路见图 23。 音乐信号由 U21 音乐片厚膜集成电路产生。 该片的 1 脚为电源端， 2脚为控制端， 3 脚为输出端， 4脚为公共地端。 VCC 经 R3 D4 向 U21 的 1 脚提供，当 2 脚通过 K1输入控制电压 +，音乐片即有音乐信号从第 3 脚输出，经低通滤波器输出，输出端口为“音乐输出” （四）载波产生电路 功用 载波产生电路用来产生数字调制 所需的正弦波信号，频率有 64KHz 和 128KHz 两种。 工作原理 64K 载波产生电路如图 24 所示， 128K 载波产生电路如图 25 所示 64KHz(128KHz)的方波信号由 CPLD可编程器件 U8 内的逻辑电路通过编程产生。 “ 64K南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 10 页 共 210 页 同步正弦波”（“ 64K”同步正弦波 ）为其测量点。 U17A(U18A)及周边的电阻组成一个的同相放大电路，起到隔离和放大作用。 U17D(U18D)及周边的阻容网络组成一个截止频率为 64K（ 128KHz）的二阶低通滤波器，滤除方波信号里的高次谐波和杂波，得到正弦波信号。 调节 W2(W3)改变同相放大器的放大增益，从而改变输出正弦波的幅度（ 0～ 5V）。 321411U 1 7 AT L 0 8 4C 3 1104W250KR 1 451KR 2 447K121314U 1 7 DT L 0 8 41T P 164KC 2 1 470pfC 2 8200pfR 3 54 k 7R 3 110K64kC 1 8104C 1 5104C 3 9 102R547k+ 1 2 V 1 2 VT H 2TH 图 24 64K 载波产生电路 321411U 1 8 AT L 0 8 4C 3 2104W350KR 1 651KR 2 639k121314U 1 8 DT L 0 8 41T P 2128KC 2 3 330pfC 2 9100pfR 3 63 k 3R 3 28 k 2128kC2104C 1 2104C 1 7 470pfR 7 239k+ 1 2 V 1 2 VT H 3TH 图 25 128K 载波产生电路 五、测试点说明 2K 同步正弦波： 2K 的正弦波信号输出端口，幅度（ 0～ 5V）由 W1 调节。 64K 同步正弦波： 64K 的正弦波信号输出端口，幅度（ 0～ 5V）由 W2 调节。 128K 同步正弦波： 128K 的正弦波信号输出端口，幅度（ 0～ 5V）由 W3 调节。 非同步信号源：普通正弦波、三角波和方波信号输出端口，波形由 S6选择，频率由 S南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 11 页 共 210 页 S8 调节，幅度 (0～ 4V)由 W4 调节。 音 乐输出：音乐片输出端口。 音频信号输入：音频功放输入端口（功放输出信号幅度由 W6 调节）。 K1：音乐片信号选择开关。 K2：扬声器输出选择开关。 W6：调节扬声器音量。 六、实验步骤 用示波器测量“ 2K 同步正弦波”、“ 64K同步正弦波”、“ 128K 同步正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器 W1， W2， W3 可分别改变各正弦波的幅度。 用示波器测量“非同步信号源”输出波形。 1) 按键 S6 选择为“正弦波”，改变 W4，调节信号幅度（调节范围为 0～ 4V），用示波器观察输出波形。 2) 保持信号幅度为 3V，改变 S S8， 调节信号频率（调节范围为 180Hz~18KHz），用示波器观察输出波形。 3) 将波形分别选择为三角波、方波，重复上面两个步骤。 将控制开关 K1 设为“ ON”，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出，用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形。 七、实验报告要求 画出各测量点波形，并进行分析。 画出各模拟信号源的电路组成方框图，叙述其工作原理。 记录实验过程中遇到的问题并进行分析，提出改进建议。 南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 12 页 共 210 页 第二章 语音编码技术 实验三 抽样定理和 PAM 调制解调实验 一、 实验目的 通过脉冲幅度调制实验，使学生 能加深理解脉冲幅度调制的原理。 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。 二、 实验内容 观察模拟输入正弦波信号、抽样时钟的波形和脉冲幅度调制信号，并注意观察它们之间的相互关系及特点。 改变模拟输入信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。 三、 实验器材 信号源模块 一块 ①号模块 一块 20M双踪示波器 一台 连接线 若干 四、 实验原理 （一）基本原理 抽样定理 抽样定理表明：一个频带限制在（ 0， Hf ）内的时间连续信号 ()mt，如果以 T≤Hf21 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则 ()mt将被所得到的抽样值完全确定。 假定将信号 ()mt和周期为 T 的冲激函数 ）t(T 相乘，如图 31 所示。 乘积便是均匀间隔为 T 秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上 ()mt的值，它表示对函数 ()mt的抽样。 若用 ()mts 表示此抽样函数，则有： 南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 13 页 共 210 页 ( ) ( ) ( )sTm t m t t 图 31 抽样与恢复 假设 ()mt 、 ()Tt 和 ()smt的频谱分别为 ()M 、 ()T和 ()sM。 按照频率卷积定理，()mt ()Tt 的傅立叶变换是 ()M 和 ()T的卷积：  1( ) ( ) ( )2sTMM    因为 2 ()T T sn nT    Ts  2 所以 1( ) ( ) ( )s T snM M nT         由卷积关系，上式可写成 1( ) ( )ssnM M nT    该式表明，已抽样信号 ()mts 的频谱 ()Ms 是无穷多个间隔为 ω s 的 ()M 相迭加而成。 这就意味着 ()Ms 中包含 ()M 的全部信息。 需要注意，若抽样间隔 T 变得大于Hf21 ，则 ()M 和 ()T的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦称混 叠 ），因此不能由 ()Ms 恢复 ()M。 可见，HfT 21 是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。 上面讨论了低通型连续信号的抽样。 如果连续信号的频带不是限于 0 与 Hf 之间，而是限制在 Lf （信号的最低频率）与 Hf （信号 的最高频率）之间（带通型连续信号），那么，南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 14 页 共 210 页 其抽样频率 sf 并不要求达到 Hf2 ，而是达到 2B即可，即要求抽样频率为带通信号带宽的两倍。 图 32 画出抽样频率 sf ≥ 2B（无混叠）和 sf ＜ 2B（有混叠）时 两种情况下冲激抽样信号的频谱。 (a) 连续信号的频谱 （ b） 高抽样频率时的抽样信号及频谱（无混叠） （ c） 低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠） 图 32 采用不同抽样频率时抽样信号的频谱 脉冲振幅调制（ PAM） 所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。 如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。 但是实际上真正的冲激脉冲串并不能付之实现，而通常只能采用窄脉冲串来实现。 因而，研究窄脉冲作为脉冲载波的 PAM 方式，将具有实际意义。 0 sT t ()sft m m s s  ()sF 1 ST1 0 0 0 m m  ()F t ()ft 1 0 t ST1 m m s s  ()sF 0 sT ()sft 南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 15 页 共 210 页 自然抽样平顶抽样)( tm)( tT 图 33 自然抽样及平顶抽样波形 PAM 方式 有两种：自然抽样和平顶抽样。 自然抽样又称为“曲顶”抽样，已抽样信号ms(t)的脉冲“顶部”是随 m(t)变化的，即在顶部保持了 m(t)变化的规律（如图 33 所示）。 平顶抽样所得的已抽样信号如图 33 所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。 在实际中，平顶抽样的 PAM 信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。 （二 ) 电路组成 脉冲幅度调制实验系统如图 34所示，主要由抽样保持芯片 LF398 和解调滤波电路两部分组成，电路原理图如图 35所示。 L F 3 9 8N 1话 音输 入模 拟 开关 S自 然 抽 样 / 平 顶抽 样 选 择抽 样 脉 冲N 2P A M 解 调 图 34 脉冲振幅调制电路原理框图 南开大学信息技术科学学院 LTETX02E 型通信原理实验指导书 第 16 页 共 210 页 1T P 2P A M S I N1P A M C L K1P A M T H 3THI N P U T1NC2V3NC4NC5NC6O U T P U T7V o s14NC13V+12L O G I C11L O G I C R E F10NC9Ch8U2L F 3 9 8E21 0u F / 1 6 VC11 04C 2 91 04C 3 12 22R41KC 2 01 04+ 12 V 1 2 VR71 04Y01Y2。