通信系統(tǒng)原理實驗報告封面

1、26南京信息工程大學(xué)通信系統(tǒng)原理實驗報告南京信息工程大學(xué)通信系統(tǒng)原理實驗報告 硬件實驗部分 實驗一 各種模擬信號源實驗實 驗 內(nèi) 容 1測試各種模擬信號的波形。 2測量信號音信號的波形。一實驗?zāi)康模? 熟悉各種模擬信號的產(chǎn)生方法及其用途2 觀察分析各種模擬信號波形的特點。二、電路工作原理 模擬信號源電路用來產(chǎn)生實驗所需的各種音頻信號：同步正弦波信號、非同步正弦波信號、話音信號、音樂信號等。 （一）同步信號源（同步正弦波發(fā)生器） 1功用同步信號源用來產(chǎn)生與編碼數(shù)字信號同步的2KHz或1KHz正弦波信號，作為增量調(diào)制編碼、PCM編碼實驗的輸入音頻信號。在沒有數(shù)字存貯示波器的條件下，用它作為編碼實驗

2、的輸入信號，可在普通示波器上觀察到穩(wěn)定的編碼數(shù)字信號波形。2 電路原理圖1-1為同步正弦信號發(fā)生器的電路圖。它由2KHz（或1KHz）方波信號產(chǎn)生器（圖中省略了）、高通濾波器、低通濾波器和輸出電路四部分組成。如圖1-1W104用來改變高通濾波器反饋量的大小，使其工作在穩(wěn)定的狀態(tài)，W105用來改變輸出正弦波的幅度。 （二）非同步信號源（非同步正弦波發(fā)生器） 1功用非同步信號源是一個簡易正弦波信號發(fā)生器，它可產(chǎn)生頻率為0.310KHz（使用范圍0.33.4KHz）的正弦波信號，輸出幅度為02V?？衫盟ㄐ缘赜^察通信話路的頻率特性，同時用作增量調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制實驗的音頻信號源。2 工作原理非同步

3、信號源的電路圖如P3圖1-2所示。它由一個正弦波振蕩器和一級輸出電路組成。調(diào)整W103可使輸出（TP108處測）在02V間變化。圖1-1 同步正弦信號發(fā)生器電路圖三、實驗內(nèi)容1用示波器在相應(yīng)測試點上測量各點波形：同步信號源、非同步信號源。2熟悉上述各種信號的產(chǎn)生方法、來源及去處，了解信號流程。四、實驗步驟 1用示波器測量TP106、TP107、TP108等各點波形。（K101接2-3）五、實驗結(jié)果 TP106： TP107： TP108： TP104：不畫圖 TP105：不畫圖實驗十一 FSK調(diào)制解調(diào)實驗實驗內(nèi)容1.頻率鍵控（FSK）調(diào)制實驗2.頻率鍵控（FSK）解調(diào)實驗一. 實驗?zāi)康?.理解

4、FSK調(diào)制的工作原理及電路組成。 2.理解利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實現(xiàn)方法。二. 實驗電路工作原理 數(shù)字調(diào)頻又可稱作移頻鍵控FSK，它是利用載頻頻率變化來傳遞數(shù)字信息。數(shù)字調(diào)頻信號可以分為相位離散和相位連續(xù)兩種情形。 本實驗電路中，由實驗一提供的載頻頻率經(jīng)過本實驗電路分頻而得到的兩個不同頻率的載頻信號，則為相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號。（一） FSK調(diào)制電路工作原理 輸入的基帶信號由轉(zhuǎn)換開關(guān)K904轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz的載頻。當基帶信號為“1”時，模擬開關(guān)1打開，模擬開關(guān)2關(guān)閉，此時輸出f1=32KHz，當基帶信號為“0”時，模擬開關(guān)

5、1關(guān)閉，模擬開關(guān)2開通。此時輸出f2=16KHz，于是可在輸出端得到已調(diào)的FSK信號。（二） FSK解調(diào)電路工作原理FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡單的，只要在設(shè)計鎖相環(huán)時，使它鎖定在FSK的一個載頻f1上，對應(yīng)輸出高電平，而對另一載頻f2失鎖，對應(yīng)輸出低電平，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以得到解調(diào)的基帶信號序列。三. 實驗內(nèi)容 測試FSK調(diào)制解調(diào)電路TP901TP909各測量點波形，并作詳細分析。 1按下按鍵開關(guān)： K01、K02、K900。 2跳線開關(guān)設(shè)置： K90123、K90223。 K90412、2KHz的偽隨機碼，碼序列為：000011101100101 K904

6、23、8KHz方波。 做FSK解調(diào)實驗時，K90412、K90312。 3在CA901插上電容，使壓控振蕩器工作在32KHz，電容在1800Pf2400Pf之間。 4觀察FSK解調(diào)輸出TP907TP909波形，并作記錄，并同時觀察FSK調(diào)制端的基帶信號，比較兩者波形，觀察是否有失真。4. 實驗結(jié)果TP901：K901的3與2 TP902：K902的3與2TP903：K904的1與2相連，K904的2與3不連TP906：K905(1與2，3與4)控制。TP907：TP909：將K904的1，2腳不連,2與3腳相連,再測圖形。 實驗九 二相BPSK(DPSK)調(diào)制解調(diào)實驗實 驗 內(nèi) 容1.二相BP

7、SK調(diào)制解調(diào)實驗2.二相DPSK調(diào)制解調(diào)實驗3.PSK解調(diào)載波提取實驗一. 實驗?zāi)康?1.掌握二相BPSK（DPSK）調(diào)制解調(diào)的工作原理及電路組成。 2.了解載頻信號的產(chǎn)生方法。 3.掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法。二. 實驗電路工作原理（一）調(diào)制實驗： 在本實驗中，絕對移相鍵控（PSK）是采用直接調(diào)相法來實現(xiàn)的，也就是用輸入的基帶信號直接控制已輸入載波相位的變化來實現(xiàn)相位鍵控。圖10-1是二相PSK（DPSK）調(diào)制器電路框圖。圖10-2是它的電路原理圖。DPSK調(diào)制是采用碼型變換法加絕對調(diào)相來實現(xiàn)，按鍵SW301，用來將D觸發(fā)器Q端輸出置 “1”。DPSK是利用前后相鄰碼元對應(yīng)的載波相對

8、相移來表示數(shù)字信息的一種相移鍵控方式。（二）解調(diào)實驗： 二相PSK(DPSK)解調(diào)器的總電路方框圖如圖9-6所示。二相PSK(DPSK)的載波為1.024MHz，數(shù)字基帶信號的碼元速率有32Kbit/s。從圖9-6可見，該解調(diào)器由三部分組成：載波提取電路、位定時恢復(fù)電路與信碼再生整形電路。 圖9-6 解調(diào)器總方框圖 1.二相(PSK，DPSK)信號輸入電路 由BG701(3DG6)組成射隨器電路，對發(fā)送端送來的二相(PSK、DPSK)信號進行前后級隔離，由U701(LM311)組成模擬信號放大電路，進一步對輸入小信號的二相(PSK、DPSK)信號進行放大后送至鑒相器1與鑒相器2分別進行鑒相。三

9、. 實驗內(nèi)容 1.二相BPSK調(diào)制實驗 用內(nèi)載波發(fā)生器產(chǎn)生的信號作輸入載波信號來觀察TP301TP307各測量點的波形。 2.二相DPSK調(diào)制實驗加入差分編碼器電路來傳輸二相DPSK信號，即將開關(guān)K302置成2腳與3腳相連，其它開關(guān)設(shè)置不變，重做上述內(nèi)容。3.二相BPSK解調(diào)實驗4.二相DPSK解調(diào)實驗5.PSK解調(diào)載波提取實驗四. 實驗步驟及注意事項 1.按下按鍵開關(guān)：K01、K02、K700。 2.跳線開關(guān)設(shè)置： K30123、K30212K3031-2與3-4、 K30423、K7012-3 3.跳線開關(guān)設(shè)置功能如下： K3012-3：32KB/s偽隨機碼，碼型為000011101100

10、101。 K3021-2：偽隨機碼，碼序列為000011101100101，速率為32KHz的絕對碼。 K3042-3：1.024MHz方波，K3041-2：斷開 4.做二相BPSK實驗時，必須把開關(guān)K302的1腳與2腳相連接。 5PSK解調(diào)時： (1)首先要使PSK調(diào)制電路正常工作。(2) 在CA701上插上電容，使振蕩器工作頻率為4.096MHz，電容在80Pf120Pf之間。五.實驗結(jié)果 TP301：輸入載波信號，K304的2與3相連，頻率為1.024MHz信號。當波形不 好時，可調(diào)節(jié)電位器W301。 TP302：波形同TP301反相，波形不好時，可調(diào)節(jié)電位器W302。 TP304：數(shù)字

11、基帶信號偽隨機碼輸出波形，碼型有： (1)K3021-2：偽隨機碼，碼元序列為000011101100101，速率為32KHz的絕對碼。 TP307：PSK調(diào)制信號輸出波形，當K303都相連時，即1與2、3與4腳都相接。 TP701：PSK解調(diào)信號輸入波形，當K701的2與3相接。 TP705：PSK解調(diào)輸出波形，即數(shù)字基帶信號。軟件實驗部分 （一）MATLAB簡單仿真實驗一、實驗?zāi)康模簩W(xué)會利用MATLAB軟件進行簡單的仿真。通過實驗提高學(xué)生實際動手能力和編程能力，為日后從事通信工作奠定良好的基礎(chǔ)。二、實驗內(nèi)容：（1）繪制函數(shù)y=xe-x在0x1時的曲線。（2）將輸入的一段二進制代碼編成單極性

12、不歸零碼,雙極性不歸零碼。（3）學(xué)習使用simulink進行仿真建模三、仿真和實驗結(jié)果：（1） x=0:0.01:1; y=x.*exp(-x); plot(x,y,'r-'); xlabel('x');ylabel('y'); title('y=x*exp(-x)'); gtext('y=xe-x'); shg（2）單極性不歸零：function y=snrz(x) t0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x) if(x(i)=1) %如果信息位為1 for j=1:t0

13、 y(i-1)*t0+j)=1;%該碼元對應(yīng)的點值取1 end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=0; %否則，取0 end endendy=y,x(i);%為了畫圖，要將y序列加上最后一位M=max(y);m=min(y);subplot(2,1,1)plot(t,y);grid on;axis(0,i,m-0.1,M+0.1);xlabel('單極性不歸零');title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1');hold on %為了保留圖形雙極性不歸零：function y=snrz1(x) t0=300;t=0:1/

14、t0:length(x);for i=1:length(x) if(x(i)=1) for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=-1; end endendy=y,x(i);%為了畫圖，要將y序列加上最后一位M=max(y);m=min(y);subplot(2,1,2)plot(t,y);grid on;xlabel('雙極性不歸零');axis(0,i,m-0.1,M+0.1);title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1');在命令窗口輸入x=1 0 0 1 1 0

15、 0 0 0 1 0 1; y=snrz(x);x=1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1; y=snrz1(x);（3）a) 在MATLAB的命令窗運行指令simulink，或點擊命令窗中的圖標，便打開如圖所示的SIMULINK模型庫瀏覽器（simulink Library Browser）。 b) 在庫瀏覽器中直接點擊左側(cè)分類目錄中的Source子庫，便可以看到各種信源模塊，如圖所示。 c) 點擊工具條上的圖標，打開一個名為untitled的空白模型窗口。 d) 將鼠標點中所需的模塊（如正弦波信源模塊Sine Wave）后，直接將它拖拉到untitled窗。 e) 類似地，將信宿S

16、inks中的示波器Scope拖拉到上述模型窗。 f) 用鼠標指向信源右側(cè)的輸出端，當鼠標變成十字符時，按住鼠標任一鍵，移向示波器的輸入端，松開鼠標按鍵，就完成了兩個模塊間的信號線連接。一個簡單的模型就建成了。 g) 為進行仿真，雙擊示波器模塊，打開示波器顯示屏，調(diào)整顯示屏窗口，使之與模型窗互不交疊，以便觀察。h) 點擊模型窗中“仿真啟動”圖標，或選擇菜單simulinkstart，仿真開始。在示波器顯示屏上，可以看到正弦波形。再點擊顯示屏上的“自動刻度”按鈕，使得波形充滿整個坐標框。 四、實驗結(jié)果分析：1.通過查閱資料，在第一個實驗中，我自己加用了gtext命令，會在圖像中標記公式或文字。2.

17、為了做出來的圖形美觀，故把單極性不歸零與雙極性不歸零在一張圖上做出來。在畫好單極性不歸零的情況下，用hold on命令，保存已做好的圖形，然后在繼續(xù)調(diào)用雙極性不歸零函數(shù)，這樣就可以讓兩個圖形在一個figure中顯示出來。3.根據(jù)老師上課給的單極性不歸零實驗范例，我自己在課下考慮并編寫了單極性歸零和雙極性歸零的程序，并運行成功。具體內(nèi)容如下單極性歸零：function y=snrz2(x) t0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x) if(x(i)=1) for j=1:t0/2 y(i-1)*t0+j)=1; y(i-1)*t0+j+t0/2)=0;

18、 end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=0; end endendy=y,x(i);M=max(y);m=min(y);subplot(2,1,1)plot(t,y);grid on;xlabel('單極性歸零');axis(0,i,m-0.1,M+0.1);title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1');hold on雙極性歸零：function y=snrz3(x) t0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x)if(x(i)=1) for j=1:t0/2 y(i-1)*

19、t0+j)=1; y(i-1)*t0+j+t0/2)=0; end else for j=1:t0/2 y(i-1)*t0+j)=-1; y(i-1)*t0+j+t0/2)=0; end endendy=y,x(i);M=max(y);m=min(y);subplot(2,1,2)plot(t,y);grid on;xlabel('雙極性歸零');axis(0,i,m-0.1,M+0.1);title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1');在命令窗口中輸入以下命令 x=1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1; y=snrz2(x);x=1

20、 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1; y=snrz3(x);4. 仔細觀察上圖可以發(fā)現(xiàn)，在刻度為0.5處豎線有彎曲的地方，這時我把程序中的t0改為1000，程序運行以后發(fā)現(xiàn)豎線明顯變得筆直，由此可以發(fā)現(xiàn)取得點數(shù)越多，圖像越精確。5.在本節(jié)課的學(xué)習中，在老師的引領(lǐng)下，我也學(xué)會了基本的simulink仿真建模，認識了simulink基本的模塊庫，收獲碩豐。 （二） AM/DSB實驗一、實驗?zāi)康模簩W(xué)會利用MATLAB兩種仿真方法對AM/DSB仿真。通過實驗提高學(xué)生實際動手能力和編程能力，為日后從事通信工作奠定良好的基礎(chǔ)。二、實驗內(nèi)容： （1）設(shè)調(diào)制信號m(t)=cos(2*fh*t),fh

21、=0.2Hz，直流分量A=1，載波 c(t)=cos(2*fc*t)，fc=2Hz，編程畫出調(diào)制信號、載波及AM的圖形。 （2）采用Simulink對AM及DSB調(diào)制解調(diào)過程進行仿真。三、程序和實驗結(jié)果：（1）T=10;d=0.001;t=0:d:T;fh=0.2;fc=2;mt=cos(2*pi*fh*t);ct=cos(2*pi*fc*t);subplot(221)plot(t,mt);title('調(diào)制信號mt');xlabel('t');ylabel('mt');subplot(222)plot(t,ct);title('載波信號

22、ct');xlabel('t');ylabel('ct');A=1;y=(A+mt).*ct;subplot(212)plot(t,y);title('AM圖形');xlabel('t');ylabel('y');shg（2）AM調(diào)制解調(diào)仿真模型的建立 參數(shù)設(shè)定：sine Wave中frequency設(shè)為5rad/sec，sine Wave1及sine Wave2中frequency設(shè)為40rad/sec，Analog Filter Design中的Design method設(shè)為Butterworth，F(xiàn)i

23、lter type設(shè)為Lowpass，Passband edge frequency設(shè)為6,點擊scope中的圖標，設(shè)置number of axes為3。 DSB調(diào)制解調(diào)仿真模型的建立：（保持參數(shù)設(shè)定不變） 4、 實驗結(jié)果分析：1. 在實驗1中，編程沒有遇到困難，自己感覺比較簡單，因為只要知道AM的調(diào)制原理，即sam=(A+mt).*ct，就很容易編出程序來，但是在剛開始的時候，在命令行輸入m(t)=-就提示出現(xiàn)錯誤，后來改為mt=-就運行成功了，我認為可能是matlab無法識別m(t)的原因吧，所以在今后的學(xué)習中，要多動手，多做修改，這樣才能知道自己哪里會存在小問題。2. 在用simulin

24、k畫仿真模型時，遇到了困難，在有小箭頭的地方，自己知道怎樣連線，而從中間要引出一條線時被困到了，經(jīng)過老師和同學(xué)的幫助，現(xiàn)在我已經(jīng)能夠獨立將其完成。3. 在實驗2中，正弦信號的頻率不能設(shè)的太小，不然模擬仿真出來的sam信號曲線曲折不光滑。4. 仿真實驗中sine Wave1和sine Wave2中的frequency要相同，因為解調(diào)信號要與調(diào)制信號一致，才能將信號解調(diào)出來，為此，我做了如下修改，以證明這一結(jié)論：將sine Wave2中頻率改為20，sine Wave1不變，則圖形為： 可見，調(diào)制與解調(diào)頻率不同，無法將信號正確解調(diào)出來。 （三）4PSK和4ASK的MATLAB仿真一、實驗?zāi)康模簩W(xué)會

25、利用MATLAB軟件進行4PSK和4ASK調(diào)制的仿真。通過實驗提高學(xué)生實際動手能力和編程能力，為日后從事通信工作奠定良好的基礎(chǔ)。二、實驗內(nèi)容：利用MATLAB軟件編寫程序，畫出4PSK和4ASK圖形，進一步了解4PSK和4ASK調(diào)制的原理。（1）設(shè)二進制數(shù)字序列為0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0，編程產(chǎn)生4PSK調(diào)制信號波形。（2）設(shè)二進制數(shù)字序列為1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1，編程產(chǎn)生4ASK調(diào)制信號波形。三、程序和實驗結(jié)果：（1）4PSK程序clfclcclearT=1;M=4;fc=1/T;N=500;delta_T=T/(N-1);inp

26、ut=0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0input1=reshape(input,2,7)t=0:delta_T:T ;for i=1:7hold onif input1(1 2,i)=0;0u=cos(2*pi*fc*t);plot(t,u)elseif input1(1 2,i)=0;1u=cos(2*pi*fc*t+2*pi/M);plot(t,u)elseif input1(1 2,i)=1;1u=cos(2*pi*fc*t+4*pi/M);plot(t,u)elseif input1(1 2,i)=1;0u=cos(2*pi*fc*t+6*pi/M);plot(t

27、,u)endt=t+T ;endhold off（2）4ASK程序clfclcclearT=1;M=4;fc=1/T;N=500;delta_T=T/(N-1);input=0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0input1=reshape(input,2,7);t=0:delta_T:T;for i=1:7hold onif input1(1 2,i)=0;0u=0;plot(t,u)elseif input1(1 2,i)=0;1u=cos(2*pi*fc*t);plot(t,u)elseif input1(1 2,i)=1;1u=3*cos(2*pi*fc*t);plot

28、(t,u)elseif input1(1 2,i)=1;0u=2*cos(2*pi*fc*t);plot(t,u)endt=t+T;endhold off四、實驗結(jié)果分析：1四進制幅度調(diào)制是二進制數(shù)字幅度調(diào)制方式的推廣，四進制幅度調(diào)制信號的載波振幅有四種取值0，1，2，3。當取值為00時，幅度為0；當取值為01時，幅度為1；當取值為10時，幅度為2；當取值為11時，幅度為3。2四進制數(shù)字相位調(diào)制是利用載波的4種不同相位狀態(tài)來表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。信號的載波相位有0，pi/2，pi，3*pi/2四種。當取值為00時，相位為0；當取值為01時，相位為pi/2；當取值為11時，相位為pi；當取值為

29、10時，相位為3*pi/2。3. 在此編程過程中，用到了條件語句，我也對它的使用說明進行了相關(guān)的查閱。4. 通過此次實驗，讓我在二進制調(diào)制的基礎(chǔ)上學(xué)會了多進制的調(diào)制。同時也對4ASK和4PSK的調(diào)制原理有了更深一步的理解。（4） 脈沖編碼調(diào)制（PCM）實驗一、實驗?zāi)康模簩W(xué)會利用MATLAB軟件對脈沖編碼的仿真。通過實驗提高學(xué)生實際動手能力和編程能力，為日后從事通信工作奠定良好的基礎(chǔ)。二、實驗內(nèi)容：根據(jù)抽樣值+1270，利用MATLAB軟件編寫其PCM程序，進一步加強對PCM編碼原理的理解。三、程序和實驗結(jié)果：clear allclose allx=+1270;if x>0 out(1)=

30、1;else out(1)=0;endif abs(x)>=0 & abs(x)<16 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=0;step=1;st=0;elseif 16<abs(x) & abs(x)<32 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=1;step=1;st=16; elseif 32<abs(x) & abs(x)<64 out(2)=0;out(3)=1;out(4)=0;step=2;st=32; elseif 64<abs(x) & abs(x)<128 out(2)=

31、0;out(3)=1;out(4)=1;step=4;st=64; elseif 128<abs(x) & abs(x)<256 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=0;step=8;st=128; elseif 256<abs(x) & abs(x)<512 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=1;step=16;st=256; elseif 512<abs(x) & abs(x)<1024 out(2)=1;out(3)=1;out(4)=0;step=32;st=512;else out(2)=1;o

32、ut(3)=1;out(4)=1;step=64;st=1024;endif(abs(x)>=2048) out(2:8)=1 1 1 1 1 1 1else tmp=floor(abs(x)-st)/step); t=dec2bin(tmp,4)-48; out(5:8)=t(1:4);endout=reshape(out,1,8)四、實驗結(jié)果分析：1.PCM是從模擬信號抽樣、量化直到變換成為二進制符號的基本過程。在未進行此次實驗之前，我對13折線的編碼方法不是特別清楚，還翻看了課本，對其進行理解和加深。2.編碼規(guī)則大概如下：它采用的折疊碼有8位，其中第一位表示量化值的極性正負，后面的7位分為段落碼和段內(nèi)碼兩部分，用于表示量化值得絕對值。其中第2至4位（）是段落碼，可以表示8種斜率的段落；其他4位（）為段內(nèi)碼，可以表示每一段落內(nèi)的16種量化電平。段內(nèi)碼是按量化間隔均勻編碼的，但因為各個段落的斜率不等，長度不等，故不同段落的量化間隔是不同的。3.通過編碼也讓我意識到，非均勻量化在不考慮極性的情況下，只需7位就夠了，而采用均勻量