通信原理實驗(1)

1、實驗一 信號源實驗一、實驗?zāi)康?1、了解頻率連續(xù)變化的各種波形的產(chǎn)生方法。 2、理解幀同步信號與位同步信號在整個通信系統(tǒng)中的作用。 3、熟練掌握信號源模塊的使用方法。 二、實驗內(nèi)容 1、觀察頻率連續(xù)可變信號發(fā)生器輸出的各種波形及7段數(shù)碼管的顯示。 2、觀察點頻方波信號的輸出。 3、觀察點頻正弦波信號的輸出。 4、撥動撥碼開關(guān)，觀察碼型可變NRZ碼的輸出。 5、觀察位同步信號和幀同步信號的輸出。 三、實驗儀器 1、信號源模塊 2、20M雙蹤示波器 一臺 3、頻率計（可選） 一臺 4、PC機（可選） 一臺 5、連接線 若干 四、實驗原理 信號源模塊可以大致分為模擬部分和數(shù)字部分，分別產(chǎn)生模擬信號和

2、數(shù)字信號。 1、模擬信號源部分 圖1-1 模擬信號源部分原理框圖模擬信號源部分可以輸出頻率和幅度可任意改變的正弦波（頻率變化范圍100Hz10KHz）、三角波（頻率變化范圍100Hz1KHz）、方波（頻率變化范圍100Hz10KHz）、鋸齒波（頻率變化范圍100Hz1KHz）以及32KHz、64KHz的點頻正弦波（幅度可以調(diào)節(jié)），各種波形的頻率和幅度的調(diào)節(jié)方法請參考實驗步驟。該部分電路原理框圖如圖1-1所示。 在實驗前，我們已經(jīng)將各種波形在不同頻段的數(shù)據(jù)寫入了數(shù)據(jù)存儲器U04,并存放在固定的地址中。當(dāng)單片機U03檢測到波形選擇開關(guān)和頻率調(diào)節(jié)開關(guān)送入的信息后，一方面通過預(yù)置分頻器調(diào)整U01中分頻

3、器的分頻比(分頻后的信號頻率由數(shù)碼管SM01SM04顯示)；另一方面根據(jù)分頻器輸出的頻率和所選波形的種類，通過地址選擇器選中數(shù)據(jù)存儲器U04中對應(yīng)地址的區(qū)間，輸出相應(yīng)的數(shù)字信號。該數(shù)字信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器U05和開關(guān)電容濾波器U06后得到所需模擬信號。 2、數(shù)字信號源部分 數(shù)字信號源部分可以產(chǎn)生多種頻率的點頻方波、NRZ碼（可通過撥碼開關(guān)SW01、SW02、SW03改變碼型）以及位同步信號和幀同步信號。絕大部分電路功能由U01來完成，通過撥碼開關(guān)SW04、SW05可改變整個數(shù)字信號源位同步信號和幀同步信號的速率，該部分電路原理框圖如圖1-2所示。 圖1-2 數(shù)字信號源部分原理框圖 晶振出來的方

4、波信號經(jīng)3分頻后分別送入分頻器和另外一個可預(yù)置分頻器分頻，前一分頻器分頻后可得到1024KHz、256KHz、64KHz、32KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脈沖信號?？深A(yù)置分頻器的分頻值可通過撥碼開關(guān)SW04、SW05來改變，分頻比范圍是19999。分頻后的信號即為整個系統(tǒng)的位同步信號（從信號輸出點“BS”輸出）。數(shù)字信號源部分還包括一個NRZ碼產(chǎn)生電路，通過該電路可產(chǎn)生以24位為一幀的周期性NRZ碼序列，該序列的碼型可通過撥碼開關(guān)SW01、SW02、SW03來改變。在后繼的碼型變換、時分復(fù)用、CDMA等實驗中，NRZ碼將起到十分重要的作用。五、實驗步驟 1、將信號源模塊小心地固定在主

5、機箱中，確保電源接觸良好。 2、插上電源線，打開主機箱右側(cè)的交流開關(guān)，再按下開關(guān)POWER1、POWER2，發(fā)光二極管LED01、LED02發(fā)光，按一下復(fù)位鍵，信號源模塊開始工作。（注意，此處只是驗證通電是否成功，在實驗中均是先連線，后打開電源做實驗，不要帶電連線） 3、模擬信號源部分 觀察“32K正弦波”和“64K正弦波”輸出的正弦波波形，調(diào)節(jié)對應(yīng)的電位器的“幅度調(diào)節(jié)”可分別改變各正弦波的幅度。 32k正弦波 64k正弦波1M 按下“復(fù)位”按鍵使U03復(fù)位，波形指示燈“正弦波”亮，波形指示燈“三角波”、“鋸齒波”、“方波”以及發(fā)光二極管LED07滅，數(shù)碼管SM01SM04顯示“2000”。

6、正弦波 鋸齒波 三角波 方波 按一下“波形選擇”按鍵，波形指示燈“三角波”亮（其它仍熄滅），此時信號輸出點“模擬輸出”的輸出波形為三角波。逐次按下“波形選擇”按鍵，四個波形指示燈輪流發(fā)亮，此時“模擬輸出”點輪流輸出正弦波、三角波、鋸齒波和方波。 將波形選擇為正弦波時（對應(yīng)發(fā)光二極管亮），轉(zhuǎn)動“頻率調(diào)節(jié)”的旋轉(zhuǎn)編碼器，可改變輸出信號的頻率，觀察“模擬輸出”點的波形，并用頻率計查看其頻率與數(shù)碼管顯示的是否一致。轉(zhuǎn)動對應(yīng)電位器“幅度調(diào)節(jié)”可改變輸出信號的幅度，幅度最大可達5V以上。（注意:發(fā)光二極管LED07熄滅，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)編碼器時，頻率以1Hz為單位變化；按一下旋轉(zhuǎn)編碼器，LED07亮，此時旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)

7、編碼器，頻率以50Hz為單位變化；再按一下旋轉(zhuǎn)編碼器，LED07熄滅，頻率再次以1Hz為單位變化） 將波形分別選擇為三角波、鋸齒波、方波，重復(fù)上述實驗。 電位器W02用來調(diào)節(jié)開關(guān)電容濾波器U06的控制電壓，電位器W01用來調(diào)節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器U05的參考電壓，這兩個電位器在出廠時已經(jīng)調(diào)好，切勿自行調(diào)節(jié)。三角波 鋸齒波方波4、數(shù)字信號源部分 撥碼開關(guān)SW04、SW05的作用是改變分頻器的分頻比（以4位為一個單元，對應(yīng)十進制數(shù)的1位，以BCD碼分別表示分頻比的千位、百位、十位和個位），得到不同頻率的位同步信號。分頻前的基頻信號為2MHz，分頻比變化范圍是19999，所以位同步信號頻率范圍是200Hz2

8、MHz。例如，若想信號輸出點“BS”輸出的信號頻率為15.625KHz，則需將基頻信號進行128分頻，將撥碼開關(guān)SW04、SW05設(shè)置為00000001 00101000，就可以得到15.625KHz的方波信號。撥碼開關(guān)SW01、SW02、SW03的作用是改變NRZ碼的碼型。1位撥碼開關(guān)就對應(yīng)著NRZ碼中的一個碼元，當(dāng)該位開關(guān)往上撥時，對應(yīng)的碼元為1，往下?lián)軙r，對應(yīng)的碼元為0。 將撥碼開關(guān)SW04、SW05設(shè)置為00000001 00000000，SW01、SW02、SW03設(shè)置為01110010 00110011 10101010，觀察BS、2BS、FS、NRZ波形。BS 2BSFS NRZ 改變各撥碼開關(guān)的設(shè)置，重復(fù)觀察以上各點波形。 觀察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各點波形（由于時鐘信號為晶振輸出的24MHz方波，所以整數(shù)倍分頻后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K信號，電路板上的標識為近似值，這一點請注意）。1024K 256K64K 32K8K Z8K六、思考題:問：位同步信號和幀同步信號在整個通信原理系統(tǒng)中起什么作用?答：以串行通信為例：一般的波特率設(shè)置為9600b/s。