现代通信原理实验教案

第一篇：现代通信原理实验教案

现代通信原理

实验教案

杨 斌

实验一 数字基带信号及传输

一、实验目的：

1．了解单极性码、双极性码、归零码、非归零码等基带信号的产生原理及其波形的特点。

2．掌握ＡＭＩ码、ＨＤＢ３码、双相码的编码规则。3．掌握插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。4．学会设计简单的时分多路信号传输系统。

二、实验内容：

1．用示波器观察单极性非归零码（ＮＲＺ），传号交替反转码（ＡＭＩ），三阶高密度双极性码(HDB3)。

2．改变码序列，比较其单极性码，ＡＭＩ码，ＨＤＢ３码波形，并验证是否符合其编码规则。3．观察ＨＤＢ３编码中的四连零检测、补Ｖ、加Ｂ补奇、单／双极性变换的波形，并验证是否符合编码规则。

4．观察并比较单、双极性码（非归零、归零）、时钟信号、时序信号及双相码的波形和相位特点。

5．分析电路，设计实验方案，产生100％占空比的AMI码，比较100％占空比AMI码与50％占空比AMI码的功率谱。（选作）6．分析电路，设计实验方案，产生不同码速率的信息。（选作）7．尝试用信源电路的组合，产生其它码型。（选作）

三、预习要求：

1．复习教材中有关基带信号及时分复用的内容。2．认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。

3．熟悉有关器件的功能及其应用方法以及两模块框图的信号流程和设计原理。4．对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。

四、实验仪器：、两路3A直流稳压电源

一台

2、双踪示波器

一台

3、频率计

一台

4、数字信源模块

一块

5、HDB3编译码模块

一块

6、频谱仪

一台（选做）2

五、基本实验参考实验步骤： 1．熟悉信源模块的工作原理。

2．调整直流电源输出分别为＋１２Ｖ，－１２Ｖ。3．用示波器观察数字信源模块上的各种波形。

（1）接通电源

用示波器观察两个通道探头分别接Ｐ１０的２５６kHZ时钟和Ｔ２０的单极性归零码并观察其波形。

（2）用Ｕ２１产生Ｘ１１１００１０（Ｘ为任意码，１１１００１０为７位帧同步码）、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ２４产生任意信息代码，并观察本实验中集中插入帧同步码时分复用信号帧结构以及ＮＲＺ码的特点。

（3）用示波器观察P１９~P２１，P２２，P２３各点的波形。

（4）用示波器观察AMI码与单极性归零码的关系。（5）观察T１、T２、T３、T４四路时序信号的相位关系。（6）观察单极性非归零码与双相码的波形关系。

七、实验报告要求：

１．根据实验观察和记录各点波形（用座标纸绘），并分析波形与理论是否相符。２．比较不同信码中的ＡＭＩ码与ＨＤＢ３码波形是否相同，为什么？

３．什么是时序信号，比较各时序信号的相位关系，并分析时序信号在信号合路时的作用。

实验二

HDB3编、译码实验

一、实验目的： １． 加深对HDB3编、译码的工作原理的理解。２． 了解HDB3编码与译码器的电路组成及工作过程。３． 了解HDB3码信号中提取位同步信号（时钟）的方法。

二、实验内容： １． 观察HDB3编码器中的四连零检测、补V、加B补奇、单／双极性变换以及

HDB3码的波形，并验证是否符合编码规则。２． 观察HDB3译码器中的双／单极性变换、Ｖ码检测及扣Ｖ扣Ｂ后的译码波形以及时钟提取电路输出的位同步信号波形。３． 手动加入误码时，观察解码输入和检错显示。４． 当输入信码为外加伪随机信码时，设计实验方案观察输入信码和HDB3码的功率频谱。（选做）５． 设计实验方案，观察与比较100％占空比HDB3码与50％占空比HDB3码的功率谱。（选做）

三、预习及预习报告要求： １． 预习本实验的工作原理和实验内容。２． 对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。

四、实验仪器：、两路3A直流稳压电源

一台

2、双踪示波器

一台

3、频率计

一台

4、数字调制模块

一块

5、数字解调模块

一块

6、频谱仪

一台（选做）

五、实验报告要求：

１．根据实验观察和记录各点波形（用座标纸绘），要求绘出３２位码的完整波形，并分析波形与理论上的是否相符。

２．若把对应的ＡＭＩ码送入ＨＤＢ３译码中会出现什么现象？并说明道理。３．本实验的误码检测电路只能检测哪类误码差错，为什么？ ４．对本实验有何体会，有何改进意见？

实验三 数字调制与解调

2FSK调制与解调

一、实验目的：

1、了解二进制移频键控2FSK信号的产生过程及电路的实现方法。

2、了解非相干解调器过零检测的工作原理及电路的实现方法。

3、了解相干解调器锁相解调法的工作原理及电路的实现方法。

二、实验内容：

1、了解相位不连续2FSK信号的频谱特性，了解频偏△f=(f1-f2)/2不同时，传输2FSK信号所需带宽的情况与2ASK信号带宽进行比较。

2、了解2FSK（相位不连续）调制，非相干、相干解调电路的组成及工作原理。

3、观察2FSK调制，非相干、相干解调各点波形。

4、了解畸变信道模拟电路的原理，畸变信号送入过零检测电路与锁相解调电路，会产生如何结果。（选作）5、2FSK信号保持f1=1024KHz.改变f2使f2-f1=3fs时，改变f2使f2-f1=2fs时解调器解调效果。（选作）

6、改变f1、f2的频率大小，观察不同调制指数下的调制解调效果。（选作）

7、利用实验模块的电路，设计出其它解调方法，并自行验证。（选作）

三、预习要求：

1、复习教材有关2FSK调制与解调的理论。

2、复习模拟锁相环的原理和实验方法。

3、认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。

1、对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。

四、实验仪器：、两路3A直流稳压电源

一台

2、双踪示波器

一台

3、频率计

一台

4、数字调制模块

一块

5、数字解调模块

一块

7、频谱仪

一台（选做）

五、实验报告要求

1、将数字调制器、过零检测器、锁相解调器观察输出波形画出，并给以必要的 说 明。

2、画图时将波形的相位关系正确表示出来，若波形之间产生相位差说明原因。

3、通过实验说明各种解调方法各有什么优缺点。

4、本实验有何收获，请提出改进意见。

2PSK、2DPSK调制与解调

一、实验目的

1、了解2PSK、2DPSK的调制原理及电路的实现方法；

2、掌握绝对码、相对码相互变换方法；

3、了解2PSK调制与解调存在的相位含糊问题；

4、了解2PSK、2DPSK的相干解调原理及电路的实现方法

二、实验内容

1、用示波器观察2PSK、2DPSK调制器信号波形与绝对码比较是否符合调制规律；

2、用示波器观察2PSK、2DPSK信号频谱；

3、用示波器观察2PSK、2DPSK信号解调器信号波形；

4、观察相位含糊所产生的后果；

5、观测绝/相、相/绝变换的规律，设计出另一种定义的绝/相、相/绝变换电路，并测试。（选作）

6、设计实验方案，比较不同信道带宽下调制解调的性能。（选作）

7、利用各种实验模块的电路，自行组合出差分非相干解调的实验。（选作）

8、加入噪声后，设计实验方案测试误码情况。（选作）

三、预习要求：

1、复习教材有关2PSK、2DPSK的调制与解调的理论。

2、复习绝/相、相/绝变换的原理。

3、认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。

4、对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。

四、实验仪器

1、两路3A直流稳压电源一台

2、频率计一台

3、双踪示波器一台

4、数字调制模块一块

5、数字解调模块一块

6、频谱仪一台

7、连接线若干

五、实验报告要求

1、画出2DPSK调制器、相干解调器详细方框图。

2、根据实验测试记录依次画绝对码为11101100时2DPSK调制器、相干解调器各点波形，并作必要说明。

实验四 P CM 基带通话系统设计

一、实验目的

1、将所做过的独立实验内容综合运用，组成两个采用PCM的2人可通话的基带传输系统。

2、了解独立实验模块在系统实验中所起的作用。改变独立实验模块的参数，直观感受对系统的影响。

3、掌握独立实验模块之间正确的连接方法。

二、实验内容

1、掌握独立实验模块之间正确的连接方法。

2、连接不用时域均衡器的PCM两人通话的基带传输系统。

3、连接使用时域均衡器的PCM两人通话的基带传输系统。（选作）

4、设计实验方案，用其它线路码进行基带传输系统。（选作）

注意：以上实验信号的流程是单向的。要实现2人通话，将耳机交叉后。

三、预习要求

1、复习教材前面相关各章节的理论。

2、认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。

3、对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。

四、实验仪器

1、两路3A直流电源一台

2、频率计一台

3、示波器一台

4、数字信源模块、数字调制模块、载波、时钟提取模块、数字解调模块、帧同步提取模块、终端模块、PCM编译码模块各一块。

5、连接线若干

五、实验原理

1、不使用时域均衡器模块的基带传输系统：

该系统传输的HDB3码是理想码，即不产生畸变、也不需采取均衡措施。基带传输系统发端：包括PCM编码器、HDB3编码器、复接器等。这些电路都以数字信源模块的时钟相位作为基准，因此PCM编码器所需的时钟、帧同步信号、主时钟都是由信源模块提供。其信号流程图如下：

基带传输系统收端：包括HDB3译码器、时钟提取电路、帧同步提取模块、终端模块，这些电路都是后面模块以前面模块的时钟相位作为基准。因此，PCM译码器需要外时钟、外帧同步信号。而主时钟可根据集成电路的要求，采用异步时钟。我们采用PCM模块自身的主时钟2048KHz。其信号流程如下图：

2、使用时域均衡器的基带传输系统：

该系统所传输的HDB 3码产生畸变。这是模拟传输线传输中的由于时延、衰减等等造成的信码畸变。在收端必须采用均衡的办法加以弥补。其信号流程如下图：

基带传输系统发端时相同的，收端则增加了时域均衡器。在时域均衡器内有信码畸变电路，它应该属于传输线部分。除此之外还有时钟提取电路，它真实的反映了收端时钟的产生过程。在收端同样是后面的模块以前面模块的时钟相位为基准。

使用时域均衡器模块的基带传输系统实验，应该复习时域均衡器模块实验的内容和方法，当信码畸变电路固定后，正确调整可变系数求和电路，使得眼图波形张开最大。改变时钟延时使其处于最佳取样时刻，否则会产生大量误码使信号中断。

六、实验步骤

1、连接好整个系统的电源线和信号线

2、连接不使用时域均衡器的基带传输系统

3、采用数等衬言源模块、时域均衡器模块，复习正确调试时域均衡器的方法

4、连接使用时域均衡器的基带传输系统

七、实验报告

1、画出发端、收端关键波形，且绘出相位关系

2、画出可通话2DPSK方框原理图

3、分析联调时所遇问题，写出是如何解决。

第二篇：通信原理实验二

通信原理实验二

数字锁相环

一实验目的

1、了解数字锁相环的基本概念

2、熟悉数字锁相环与模拟锁相环的指标

3、掌握全数字锁相环的设计

二 实验仪器

1、JH5001 通信原理综合实验系统 2、20MHz 双踪示波器

3、函数信号发生器

三 实验原理和电路说明

数字锁相环的结构如图2.2.1 所示，其主要由四大部分组成：参考时钟、多模分频器（一般为三种模式：超前分频、正常分频、滞后分频）、相位比较（双路相位比较）、高倍时钟振荡器（一般为参考时钟的整数倍，此倍数大于20）等。数字锁相环均在FPGA 内部实现，其工作过程如图2.2.2 所示。

在图2.2.1，采样器1、2 构成一个数字鉴相器，时钟信号E、F 对D 信号进行采样，如果采样值为01，则数字锁相环不进行调整（÷64）；如果采样值为00，则下一个分频系数为（1/63）；如果采样值为11，则下一分频系数为（÷65）。数字锁相环调整的最终结果使本地分频时钟锁在输入的信道时钟上。

在图2.2.2 中也给出了数字锁相环的基本锁相过程与数字锁相环的基本特征。在锁相环开始工作之前的T1 时该，图2.2.2 中D 点的时钟与输入参考时钟C 没有确定的相关系，鉴相输出为00，则下一时刻分频器为÷63 模式，这样使D 点信号前沿提前。在T2 时刻，鉴相输出为01，则下一时刻分频器为÷64 模式。由于振荡器为自由方式，因而在T3 时刻，鉴相输出为11，则下一时刻分频器为÷65 模式，这样使D 点信号前沿滞后。这样，可变分频器不断在三种模式之间进行切换，其最终目的使D 点时钟信号的时钟沿在E、F 时钟上升沿之间，从而使D点信号与外部参考信号达到同步。在该模块中，各测试点定义如下：

1、TPMZ01：本地经数字锁相环之后输出时钟（56KHz）

2、TPMZ02：本地经数字锁相环之后输出时钟（16KHz）

3、TPMZ03：外部输入时钟÷4 分频后信号（16KHz）

4、TPMZ04：外部输入时钟÷4 分频后延时信号（16KHz）

5、TPMZ05：数字锁相环调整信号

四 实验内容以及观测结果

准备工作：用函数信号发生器产生一个64KHz 的TTL 信号送入数字数字信号测试端口J007（实验箱左端）。1.锁定状态测量

用示波器同时测量TPMZ03、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03 同步；

由上图可看出，将64KHz 的TTL 信号送入端口J007时，TPMZ03、TPMZ02上升沿对齐，环路锁定。

2.数字锁相环的相位抖动特性测量 数字锁相环在锁定时，输出信号存在相位抖动是数字锁相环的固有特征。测量时，以TPMZ03 为示波器的同步信号，用示波器测量TPMZ02，仔细调整示波器时基，使示波器刚好容纳TPMZ02 的一个半周期，观察其上升沿。可以观察到其上升较粗（抖动），其宽度与TPMZ02 周期的比值的一半即为数字锁相环的时钟抖动。

由上图可看出上升较粗（抖动）宽度约为0.45格，整个周期约是6.2格，因而数字锁相环的时钟抖动为0.45/(6.2*2)=0.0363。

3.锁定过程观测

用示波器同时观测TPMZ03、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03 同步； 复位通信原理综合实验系统，则FPGA 进行初始化，数字锁相环进行重锁状态。此时，观察它们的变化过程（锁相过程）。

在第一项实验内容锁相状态测量时，观测TPMZ03、TPMZ02 的波形上升沿对齐，环路锁定。复位通信原理综合实验系统，波形随即变为两直线，如上图，然后几秒后又重新恢复锁定状态。4.同步带测量

（1）用函数信号发生器产生一个64KHz 的TTL 信号送入数字信号测试端口J007。用示波器同时测量TPMZ03、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03 同步；正常时环路锁定，该两信号应为上升沿对齐。

（2）缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至TPMZ03、TPMZ02 两点波形失步，记录下失步前的频率。

（3）调整函数信号发生器频率，使环路锁定。缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至TPMZ03、TPMZ02 两点波形失步，记录下失步前的频率。

（4）计算同步带。

同步带=66.12KHz-61.88 KHz=4.24 KHz。

5.捕捉带测量

（1）用函数信号发生器产生一个64KHz 的TTL 信号送入数字信号测试端口J0007。用示波器同时测量TPMZ03、TPMZ02 的相位关系，测量时用TPMZ03同步；在理论上，环路锁定时该两信号应为上升沿对齐。

（2）增加函数信号发生器输出频率，使TPMZ03、TPMZ02 两点波形失步；然后缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至TPMZ03、TPMZ02 两点波形同步。记录下同步一刻的频率。

上图同步一刻的频率是66.03KHz。

（3）降低函数信号发生器输出频率，使TPMZ03、TPMZ02 两点波形失步；然后缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至TPMZ03、TPMZ02 两点波形同步。记录下同步一刻的频率。

（4）计算捕捉带。

捕捉带=66.03-62.07=3.96KHz。

六 实验总结

（1）分析总结数字锁相环与模拟锁相环同步带和捕捉带的大致关系。

对于这次数字锁相环实验，由实验内容2，还有查阅相关资料，可以了解到数字锁相环在锁定时，输出信号存在相位抖动是数字锁相环的固有特征。也正是由于这个相位抖动特性，使得数字锁相环的同步带和捕捉带的带宽相对较窄，有实验内容4、5加以验证，而且同步带与捕捉带大致相等。

第一次实验模拟锁相环，同步带，捕捉带的宽度都很大，而且我测得的同步带带宽要比捕捉带带宽大了约5KHz，数字锁相环的同步带捕捉带还没有5KHz。（2）实验心得体会

这次实验是紧承着上一次实验的，我觉得自己做实验过程中没有遇到太大障碍，就是在实验原理方面掌握的不是太好,自己觉得对双踪示波器和函数信号发生器的操作还是挺熟练的，没有在波形显示上遇到问题。

第三篇：通信原理实验二

实验二：PCM系统仿真

班级： 学号： 姓名： 实验室： 实验时间： 指导老师：

实验目的：

1、掌握脉冲编码调制原理；

2、理解量化级数、量化方法与量化信噪比的关系。

3、理解非均匀量化的优点。

实验内容：

对模拟信号进行抽样和均匀量化，改变量化级数和信号大小，根据MATLAB仿真获得量化误差和量化信噪比。

实验步骤：

1)产生一个周期的正弦波x(t)cos 2 pi t ，以1000Hz频率进行采样，并进行8级均匀量化，用plot函数在同一张图上绘出原信号和量化后的信号。代码及图见附录。

2)以32Hz的抽样频率对x(t)进行抽样，并进行8级均匀量化。绘出正弦波波形(用plot函数)、样值图，量化后的样值图、量化误差图(后三个用stem函数)。代码及图见附录。

3)以2000Hz对x(t)进行采样，改变量化级数，分别仿真得到编码位数为2～8位时的量化信噪比，绘出量化信噪比随编码位数变化的曲线。另外绘出理论的量化信噪比曲线进行比较。代码及图见附录。

4)在编码位数为8和12时采用均匀量化，在输入信号衰减为0～50 dB时，以均匀间隔5 dB仿真得到均匀量化的量化信噪比，绘出量化信噪比随信号衰减变化的图形。注意，输入信号减小时，量化范围不变；抽样频率为2000 Hz。代码及图见附录。

实验思考题：

1.图2-3表明均匀量化信噪比与量化级数(或编码位数)的关系是怎样的？

答：量化信噪比随着量化级数的增加而提高，当量化级数较小是不能满足通信质量的要求。

2.分析图2-5，A律压缩量化相比均匀量化的优势是什么？

答：量化信噪比随着量化级数的增加而提高，当量化级数较小是不能满足通信质量的要求

心得体会：

附录：

ＰＣＭ代码：

输入信号和量化信号代码及波形：

采样样值和8级均匀量化后的样值，量化误差代码及波形

均匀量化信噪比随编码位数变化

量化信噪比随信号衰减的变化情况

第四篇：通信原理实验感想

通信原理实验感想

郝昆 1243064

首先对这学期做的通信原理实验做一个总结。这学期我们做了模拟锁相环实验、CMI码型变换实验、验证抽样定理实验、2ASK系统调制与解调实验、2PSK系统解调实验等，通过实验，我们在理论和实际应用方面都有了一定的提高，我们了解了单极性码、双极性码、归零码等波形特点并掌握AMI、HDB3码的编码规则，我们掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系，掌握了相对波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系，并对2ASK、2FSK、2DPSK信号有了进一步了解。通过模拟锁相环的实验，我们熟悉了模拟锁相环的基本工作原理，掌握模拟字锁相环的基本参数及设计。

在通信原理实验的学习中，我们也收获了很多。实验之前要做好预习工作，只有在课前充分了解了实验原理，才能在课上更好的学习，收获的更多、掌握的更多。实验培养了我们的动手能力。实验的每个步骤都必须亲自去做，亲自去调试，动手能力得到了很大提高。实验是检验理论正确与否的试金石，通过实验我们懂得了探索出真知，为了要使你的理论被人接受，你必须用实验来证明。虽然我们的通信原理实验基本上都是验证性实验，但是对于我们这些知识能力还不够的学生来说，这些探索也是很有价值的。对于这些实验，我们在探索中学习、在模仿中理解、在实践中掌握。通信原理实验让我在探索、自我学习中获得知识。

当然，经过一学期通信原理实验课的学习，也发现了自身存在的很多不足。自己的理论知识并不是很强，有些实验结果无法得到透彻的解释；我的思维、思考方式还需要提高，一些复杂的实验时我还不能很快很好的完成，每个实验后相关的思考题也不能得到很好的解决。

最后，我觉得我们做的实验都是验证性试验，虽然对知识的理解会有很大帮助，但缺乏自主创新性，希望以后能在通信原理实验课上适当增加一点微创新性实验。总之，通信原理的实验让我收获很多，希望自己在以后的学习中可以灵活使用这些知识，得到更大提升！

第五篇：通信原理教案

《通信原理》

教案

开课学期：2016/2017学年第2学期 任课教师：张伦 所在系：通信工程

开课班级：04062401-04062404 学时数：36讲授26实验10

信息与通信工程学院

第一章 绪论、第二章 确知信号

授课时间：4学时 教学参考书：《通信原理》 教学内容：

1.1 引言

1.2 通信系统的组成

1.3 通信系统的分类及通信方式

1.4 信息及其度量

1.5 主要性能指标

1.6 数字通信的主要技术问题

授课次序：1（2学时）

教学方法：课堂讲授

教学目的和要求：

1、了解现代通信与信息社会

2、掌握通信系统的组成3、掌握通信系统的分类

4、了解通信技术发展概况 教学组织：

1.1 引言（25分钟）

1.2 通信系统的组成（25分钟）

1.3 通信系统的分类及通信方式（50分钟）

教学重难点：通信系统的分类、通信系统的组成，结合现实讲授。

授课次序：2（2学时）教学方法：课堂讲授 教学目的和要求：

1、熟练掌握通信系统的性能度量

2、熟练掌握消息的信息量度量

3、熟练掌握离散信源的平均信息量

教学组织：

1.4 信息及其度量（50分钟）

1.5 主要性能指标（30分钟）

1.6 数字通信的主要技术问题（20分钟）

教学重难点：

通信系统的性能指标、消息的信息量度量、离散信源的平均信息量

（用类比的方法，结合课件讲授）

提问： 无

作业：习题 4、7。