第一篇：通信原理實驗報告

一、設計目的和意義1、2、3、熟練地掌握matlab在數字通信工程方面的應用。了解信號處理系統的設計方法和步驟。

理解2FSK調制解調的具體實現方法，加深對理論的理解，并實現2FSK的調制解調，畫出各個階段的波形。

4、5、學習信號調制與解調的相關知識。

通過編程、調試掌握matlab軟件的一些應用，掌握2FSK調制解調的方法，激發學習和研究的興趣；

二、設計原理

1．2FSK介紹：

數字頻率調制又稱頻移鍵控（FSK），二進制頻移鍵控記作2FSK。數字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數字消息，即用所傳送的數字消息控制的頻率。

2．2FSK調制原理

2FSK調制就是使用兩個不同的頻率的載波信號來傳輸一個二進制信息序列。可以用二進制“1”來對應于載頻f1，而“0”用來對應于另一相載頻w2的已調波形，而這個可以用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立的頻率源w1、f2進行選擇通。本次課程設計采用的是前面一種方法。如下原理圖：

圖2 調制原理框圖 3．2FSK解調原理

2FSK的解調方式有兩種:相干解調方式和非相干解調方式，本次課程設計采用的是相干解調方式。根據已調信號由兩個載波f1、f2調制而成，相干解調先用兩個分別對f1、f2帶通的濾波器對已調信號進行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應的載波f1、f2相乘進行相干解調，再分別低通濾波、用抽樣信號進行抽樣判決器即可其原理如下：

圖3 相干解調原理框圖

三、詳細設計步驟

本試驗采用兩種方式實現FSK的調制 方式一：

產生二進制隨機的矩形基帶信號，再對基帶信號進行取反，得到反基帶信號。分別用不同頻率的載頻對它們進行調制。2FSK信號便是符號“1”對應于載頻f1，而符號“0”對應于載頻f2（與f1不同的另一載頻）的已調波形，而且f1與f2之間的改變是瞬間完成的。

其表達式為：

e2FSK(t)?{Acos(?1t??n)Acos(?2t??n)

典型波形如下圖所示。由圖可見,2FSK信號可以看作兩個不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時域表達式又可以寫成：s2FSK(t)?[?ang(t?nTs)]cos(?1t??n)?[?ang(t?nTs)]cos(?2t??n)nn_

zak s1(t)1011001t s2(t)tcos(w1t+θn)tcos(w2t+φn)ts1(t)cos(w1t+θn)t s2(t)cos(w2t+φn)t2FSK信號t

圖1 原理框圖 方式一源代碼與實驗結果： clear all close all Fc=10;%載頻

Fs=100;%系統采樣頻率 Fd=1;%碼速率 N=Fs/Fd;df=10;M=2;i=10;%基帶信號碼元數 j=5000;a=round(rand(1,i));%產生隨機序列 t=linspace(0,5,j);f1=10;%載波1頻率 f2=5;%載波2頻率 fm=i/5;%基帶信號頻率 B1=2*f1;%載波1帶寬 B2=2*f2;%載波2帶寬

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%產生基帶信號 st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end st2=t;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%基帶信號求反 for n=1:j;if st1(n)>=1;st2(n)=0;else st2(n)=1;end end;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號');axis([0,5,-1,2]);subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%載波信號 s1=cos(2*pi*f1*t);s2=cos(2*pi*f2*t);subplot(413)plot(s1);title('載波信號1');subplot(414), plot(s2);title('載波信號2');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調制 F1=st1.*s1;%加入載波1 F2=st2.*s2;%加入載波2 figure(2);subplot(311);plot(t,F1);title('s1*st1');subplot(312);plot(t,F2);title('s2*st2');e_fsk=F1+F2;%合成調制信號 subplot(313);plot(t,e_fsk);%畫出調制信號 title('2FSK信號')figure(3)title('加噪后的信號')xlabel('Time');ylabel('Amplitude');e_fsk=awgn(e_fsk,60);%對調制信號加入噪聲 plot(t,e_fsk);

方式二：

直接用2FSK的調制與解調函數dmod與ddemod函數對信號進行調制與解調，用加噪函數awgn對已調信號進行加噪，再用求誤碼率函數symerr 和simbasebandex求出誤碼率和信噪比并畫出其圖像。方式二源代碼與實驗結果：

Fc=10;

%載頻

Fs=100;

%系統采樣頻率

Fd=1;

%碼速率

N=Fs/Fd;

df=10;

numSymb=25;%進行仿真的信息代碼個數 M=2;

%進制數

SNRpBit=60;%信噪比

SNR=SNRpBit/log2(M);

seed=[12345 54321];

numPlot=25;

%產生25個二進制隨機碼

x=randsrc(numSymb,1,[0:M-1]);%產生25個二進制隨機碼

figure(1)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

title('二進制隨機序列')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);%產生調制信號 numModPlot=numPlot*Fs;

t=[0:numModPlot-1]./Fs;

figure(2)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%畫出調制信號 axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('調制后的信號')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

randn('state',seed(2));

y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB');%在已調信號中加入高斯白噪聲

figure(3)

plot(t,y(1:length(t)),'b-');%畫出經過信道的實際信號

axis([min(t)max(t)-1.5 1.5]);

title('加入高斯白噪聲后的已調信號')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%相干解調

z1=ddemod(y,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);

%帶輸出波形的相干M元頻移鍵控解調

figure(4)stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro')axis([0 numPlot-0.5 1.5]);title('相干解調后的信號')xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');figure(5)

stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');

hold on;

stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');

hold off;

axis([0 numPlot-0.5 1.5]);

title('相干解調后的信號原序列比較')legend('原輸入二進制隨機序列','相干解調后的信號')

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');%誤碼率統計

[errorSym ratioSym]=symerr(x,z1);figure(6)

simbasebandex([0:1:5]);

title('相干解調后誤碼率統計')

實驗總結：

第二篇：通信原理實驗報告

1，必做題目

1.1 無線信道特性分析 1.1.1 實驗目的

1)了解無線信道各種衰落特性；

2)掌握各種描述無線信道特性參數的物理意義；

3)利用MATLAB中的仿真工具模擬無線信道的衰落特性。

1.1.2 實驗內容

1)基于simulink搭建一個QPSK發送鏈路，QPSK調制信號經過了瑞利衰落信道，觀察信號經過衰落前后的星座圖，觀察信道特性。仿真參數：信源比特速率為500kbps，多徑相對時延為[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相對平均功率為[0-3-6-9]dB，最大多普勒頻移為200Hz。例如信道設置如下圖所示：

移動通信系統

1.1.3 實驗作業

1)根據信道參數，計算信道相干帶寬和相干時間。

fm=200;t=[0 4e-06 8e-06 1.2e-05];p=[10^0 10^-0.3 10^-0.6 10^-0.9];t2=t.^2;E1=sum(p.*t2)/sum(p);E2=sum(p.*t)/sum(p);rms=sqrt(E1-E2.^2);B=1/(2*pi*rms)T=1/fm

2)設置較長的仿真時間（例如10秒），運行鏈路，在運行過程中，觀察并分析瑞利信道輸出的信道特征圖（觀察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截圖來分析）Impulse Response(IR)

移動通信系統

從沖擊響應可以看出，該信道有四條不同時延的路徑。多徑信道產生隨機衰落，信道沖擊響應幅值隨機起伏變化。可以看出，該信道的沖激響應是多路沖激響應函數的疊加，產生嚴重的碼間干擾。Frequency Response(FR)

頻率響應特性圖不再是平坦的，體現出了多徑信道的頻率選擇性衰落。

移動通信系統

IR Waterfall

頻率展寬后，信號的沖激響應不再平坦，是由于多徑信道中不同信道的疊加影響

Doppler Spectrum

由于多普勒效應，接受信號的功率譜展寬擴展到fc-fm至fc+fm范圍。

移動通信系統

3)觀察并分析信號在經過瑞利衰落信道前后的星座圖變化（截圖并解釋）。

前

標準的QPSK星座圖，4個相位 后

移動通信系統

信號經過多徑信道后，相位和幅值均發生了隨機變化，信號不再分布在四個點附近，可以看出信號質量很差。說明多徑信道對信號產生了巨大的干擾。PSK/QPSK通信鏈路搭建與誤碼性能分析

1.2BPSK/QPSK通信鏈路搭建與誤碼性能分析 1.2.1實驗目的

掌握基于simulink的BPSK、QPSK典型通信系統的鏈路實現，仿真BPSK/QPSK信號在AWGN信道、單徑瑞利衰落信道下的誤碼性能。

1.2.2實驗作業

1)基于simulink搭建BPSK/QPSK通信鏈路，經過AWGN信道，接收端相干解調，仿真并繪出BPSK和QPSK信號在EbN0為0~10dB時（間隔：

移動通信系統

1dB）誤碼性能曲線。仿真參數：

a)仿真點數：106

b)信源比特速率：1Mbps。

Bpsk通信鏈路

QPSK通信鏈路

BPSK AWGN參數

移動通信系統

QPSK AWGN參數

用bertool畫出BPSK信號的誤碼率曲線（0~10dB）

移動通信系統

由此可見BPSK和QPSK的在同一Eb/No時誤比特率基本一樣，這與理論分析一致

2)在1的基礎上，信號先經過平坦（單徑）瑞利衰落，再經過AWGN信道，假設接收端通過理想信道估計獲得了信道衰落值（勾選衰落信道模塊的“Complex path gain port”）。仿真并繪出BPSK和QPSK信號在EbN0為0~40dB時（間隔：5dB）誤碼性能曲線。信道仿真參數：最大多普勒頻移為100Hz。

BPSK通信鏈路

移動通信系統

QPSK通信鏈路

瑞利單徑信道參數

移動通信系統

QPSK AWGN參數

移動通信系統

BPSK AWGN參數

BPSK/QPSK 0-40db誤碼率曲線

BPSK和QPSK在同一Eb/No的誤比特率基本一致，這和理論基本一致

移動通信系統

2、分組題目

2.1SIMO系統性能仿真分析 2.1.1實驗目的

1.掌握基于simulink的單發多收（SIMO）16QAM仿真通信鏈路；

2.仿真SIMO 16QAM信號在單徑瑞利衰落信道下，不同接收分集數、不同合并方式下的誤比特率性能。

2.1.2實驗內容

1.掌握單發多收的原理，利用分集技術，搭建單發多收通信系統框圖。2.利用MATLAB中simulink所包含的通信系統模塊搭建基于各種分集技術類型的單發多收通信鏈路。

3.比較分析不同接收分集數、不同合并方式下的誤比特率性能。

2.1.3實驗原理

移動信道的多徑傳播引起的瑞利衰落、時延擴展以及伴隨接收機移動過程產生的多普勒頻移使接收信號受到嚴重的衰落；陰影效應會使接收的信號過弱而造成信號的中斷；信道存在噪聲和干擾，也會使接收信號失真而造成誤碼。因此，在移動通信系統中需要采取一些數字信號處理技術來改善接收信號的質量。其中，多天線分集接收技術就是一個非常重要且常見的方法。

分集接收的基本思想就是把接收到的多個衰落獨立的信號加以處理，合理地利用這些信號的能量來改善接收信號的質量。

分集技術總體來說分為兩類，針對陰影衰落的宏觀分集和針對微觀衰落的微觀分集。本實驗主要注重微觀分集。分集技術對信號的處理包含兩個過程，首 先是要獲得M個相互獨立的多徑信號分量，然后對它們進行處理以獲得信噪比 的改善，這就是合并技術。合并方式共分為三種，選擇合并、等增益合并和最大 比值合并。

選擇合并是最簡單的一種，在所接收的多路信號中，合并器選擇信噪比最高的一路輸出。最大比值合并會將所有路信號的能量和信息都利用上，會明顯改善

移動通信系統

合并器輸出的信噪比。基于這樣的考慮，最大比值合并把各支路信號加權后合并。各路信號權值用數學方法得出。等增益合并性能上不及最大比值合并，但是卻容易實現得多，其主要思想是將各路信號賦予相同權值相加。2.1.4 實驗仿真 2.1.4.1實驗框圖

系統整體框圖

移動通信系統

接收分集

二分集等增益合并

移動通信系統

三分集等增益合并

二分集選擇合并

三分集選擇合并

移動通信系統

二分集最大比值合并

三分集最大比值合并

2.1.4.2 仿真結果

從圖中可以看到，通過等增益合并方式能夠顯著的減小誤碼率，并且隨著Eb/N0 的增加而更好的顯示出性能優越；相對比不同的分集數可看出，分集數的增加能 有效地減小誤碼率。

移動通信系統

由圖可看到，三種合并方式都能顯著地減小誤碼率，在分集數為二的情況下，效果最好的是最大比值合并，等增益次之，都優于選擇合并；

2.1.5 實驗結論

移動信道的多徑傳播引起的瑞利衰落、時延擴展以及伴隨接收機移動過程產生的多普勒頻移使接收信道受到嚴重的衰落，所以必須采取相應的抗衰落的措施來提高系統性能。在本次課程設計中，我們小組學習研究了對三種不同分集合并技術在改善系統性能方面的效果的課題實驗。通過仿真實驗得出的不同分集的誤碼率，分集技術能有效地減小誤碼率從而提高系統性能；而通過對誤碼率曲線的分析，可以看出：對于三種分集合并技術，等分集前提下，最大比值合并優于等增益合并優于選擇合并；而對于同一合并技術，增加分集數能優化其性能。

2.2直接序列擴頻系統性能分析

2.2.1實驗目的

1）了解直接序列擴頻系統的原理

2）基于simulink搭建直接序列擴頻仿真通信鏈路，仿真分析在不同信道條件下的誤比特率性能。

3）觀察體會直接序列擴頻對誤碼率的改善程度 2.2.2 實驗內容

1)搭建基于simulink搭建直接序列擴頻仿真通信鏈路，觀察頻譜和波形 2）仿真分析在不同信道條件下的誤比特率性能。

移動通信系統

2.2.3實驗原理

所謂直接序列擴頻，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發送端去擴展信號的頻譜。而在接收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。

直擴系統的抗干擾能力是由接收機對干擾的抑制產生的，如果干擾信號的帶寬與信息帶寬相同（即窄帶），此干擾信號經過發送機偽噪聲碼調制后將展寬為與發送信號相同的帶寬，而其譜密度卻降低了若干倍。相反，直擴信號經偽噪聲碼解擴后變成了窄帶信息，從而使增益提高了若干倍。

實驗原理框圖

伯努利信源b(t)x(t)s(t)信道r(t)e(t)Tby(Tb)dt?判決0y(t)c(t)cos(wct)c(t)cos(wct)

直接序列擴頻通信系統

2.2.4實驗仿真

直接序列擴頻simulink仿真通信鏈路

a.伯努利序列參數和PN序列參數: 伯努利信源100bps

移動通信系統

PN序列2kbps

移動通信系統

b.擴頻前后頻譜變化: 擴頻前頻譜：

類似sinc函數的頻譜

擴頻后頻譜：

頻譜明顯展寬 功率譜密度降低

移動通信系統

擴頻調制后波形：

移動通信系統

解擴解調波形：

c.誤比特率

AWGN信道（仿真點數1e6）

移動通信系統

BPSK理論誤碼率（-7到10dB的誤比特率曲線)

通過兩者對比，我們可以發現直接序列擴頻通信系統對Eb/No的改善近似為13dB，這和理論分析出的值接近。

第三篇：通信原理實驗報告

通信原理實驗報告

中南大學

《通信原理》實驗報告

姓 名 班 級 學 號

課程名稱 指導教師

通信原理 董健

通信原理實驗報告

目錄

通信原理實驗報告

實驗一 數字基帶信號

一、實驗目的

1、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點。

2、掌握AMI、HDB3碼的編碼規則。

3、掌握從HDB3碼信號中提取位同步信號的方法。

4、掌握集中插入幀同步碼時分復用信號的幀結構特點。

5、了解HDB3（AMI）編譯碼集成電路CD22103。

二、實驗內容

1、用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、傳號交替反轉碼（AMI）、三階高密度雙極性碼（HDB3）、整流后的AMI碼及整流后的HDB3碼。

2、用示波器觀察從HDB3碼中和從AMI碼中提取位同步信號的電路中有關波形。、用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形

三、實驗步驟

1、熟悉數字信源單元和HDB3編譯碼單元的工作原理。接好電源線，打開電源開關。

2、用示波器觀察數字信源單元上的各種信號波形。

用信源單元的FS作為示波器的外同步信號，示波器探頭的地端接在實驗板任何位置的GND點均可，進行下列觀察：

（1）示波器的兩個通道探頭分別接信源單元的NRZ-OUT和BS-OUT，對照發光二極管的發光狀態，判斷數字信源單元是否已正常工作（1碼對應的發光管亮，0碼對應的發光管熄）；

通信原理實驗報告

（2）用開關K1產生代碼×1110010（×為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產生任意信息代碼，觀察本實驗給定的集中插入幀同步碼時分復用信號幀結構，和NRZ碼特點。

通信原理實驗報告

3、用示波器觀察HDB3編譯單元的各種波形。仍用信源單元的FS信號作為示波器的外同步信號。

（1）示波器的兩個探頭CH1和CH2分別接信源單元的NRZ-OUT和HDB3單元的AMI-HDB3，將信源單元的K1、K2、K3每一位都置1，觀察全1碼對應的AMI碼（開關K4置于左方AMI端）波形和HDB3碼（開關K4置于右方HDB3端）波形。再將K1、K2、K3置為全0，觀察全0碼對應的AMI碼和HDB3碼。觀察時應注意AMI、HDB3碼的碼元都是占空比為0.5的雙極性歸零矩形脈沖。編碼輸出AMI-HDB3比信源輸入NRZ-OUT延遲了4個碼元。

全1碼對應的AMI碼

全1碼對應的HDB3碼

通信原理實驗報告

全0碼對應的AMI碼

（2）將K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000態，觀察并記錄對應的AMI碼

通信原理實驗報告

和HDB3碼。

AMI碼

HDB3碼

通信原理實驗報告

（3）將K1、K2、K3置于任意狀態，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的DET、BPF、BS-R和NRZ，觀察這些信號波形。

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的DET

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的DET HDB3

通信原理實驗報告

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的BPF

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的BPF

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的BS-R

通信原理實驗報告

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的BS-R

通信原理實驗報告

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的NRZ

CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的NRZ

通信原理實驗報告

四、根據實驗現象回答

1.根據實驗觀察和紀錄回答：

（1）不歸零碼和歸零碼的特點是什么？

不歸零碼特點：脈沖寬度τ 等于碼元寬度Ts 歸零碼特點：τ ＜Ts（2）與信源代碼中的“1”碼相對應的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什么？ 與信源代碼中的“1”碼對應的AMI 碼及HDB3 碼不一定相同。因信源代碼中的 “1”碼對應的AMI 碼“1”、“-1”相間出現，而HDB3 碼中的“1”，“-1”不但與信源代碼中的“1”碼有關，而且還與信源代碼中的“0”碼有關。

舉例： 信源代碼：

***001 AMI: 10000-110000-1000001 HDB3：10001-11-100-100010-1 2.總結從HDB3碼中提取位同步信號的原理。HDB3位同步信號

整流窄帶帶通濾波器整形移相

HDB3中不含有離散譜fS(fS在數值上等于碼速率)成分。整流后變為一個占空比等于0.5的單極性歸零碼，其連0個數不超過3，頻譜中含有較強的離散譜fS成分，故可 通過窄帶帶通濾波器得到一個相位抖動較小的正弦信號，再經過整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信號。

通信原理實驗報告

實驗二 數字調制

一、實驗目的

1、掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關系。

2、掌握用鍵控法產生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。

3、掌握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關系。

4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜與數字基帶信號頻譜之間的關系。

二、實驗內容

1、用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形。

2、用示波器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號波形。

3、用頻譜儀觀察數字基帶信號頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜。

三、實驗步驟

本實驗使用數字信源單元及數字調制單元。

1、熟悉數字調制單元的工作原理。接通電源，打開實驗箱電源開關。將數字調制單元單刀雙擲開關K7置于左方N（NRZ）端。

2、用數字信源單元的FS信號作為示波器的外同步信號，示波器CH1接信源單元的(NRZ-OUT)AK（即調制器的輸入），CH2接數字調制單元的BK，信源單元的K1、K2、K3置于任意狀態（非全0），觀察AK、BK波形，總結絕對碼至相對碼變換規律以及從相對碼至絕對碼的變換規律 AK波形

通信原理實驗報告

BK波形

3、示波器CH1接2DPSK，CH2分別接AK及BK，觀察并總結2DPSK信號相位變化與絕對碼的關系以及2DPSK信號相位變化與相對碼的關系（此關系即是2PSK信號相位變化與信源代碼的關系）。注意：2DPSK信號的幅度比較小，要調節示波器的幅度旋鈕，而且信號本身幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。

CH1接2DPSK，CH2接AK

通信原理實驗報告

CH1接2DPSK，CH2接BK

4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個信號與AK的關系（注意“1”碼與“0”碼對應的2FSK信號幅度可能不相等，這對傳輸信息是沒有影響的）示波器CH1接AK、CH2接2FSK

通信原理實驗報告

示波器CH1接AK、CH2接2ASK

四、實驗總結

1、設絕對碼為全

1、全0或1001 1010，求相對碼。

2、設相對碼為全

1、全0或1001 1010，求絕對碼。

3、設信息代碼為1001 1010，假定載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2DPSK及2PSK信號波形。

4、總結絕對碼至相對碼的變換規律、相對碼至絕對碼的變換規律并設計一個由相對碼至絕對碼的變換電路。

通信原理實驗報告

實驗三 模擬鎖相環與載波同步

一、實驗目的

1.掌握模擬鎖相環的工作原理，以及環路的鎖定狀態、失鎖狀態、同步帶、捕捉帶等基本概念。

2.掌握用平方環法從2DPSK信號中提取相干載波的原理及模擬鎖相環的設計方法。

3.了解相干載波相位模糊現象產生的原因。

二、實驗內容

1.觀察模擬鎖相環的鎖定狀態、失鎖狀態及捕捉過程。2.觀察環路的捕捉帶和同步帶。

3.用平方環法從2DPSK信號中提取載波同步信號，觀察相位模糊現象。

三、實驗步驟

本實驗使用數字信源單元、數字調制單元和載波同步單元。

1.熟悉載波同步單元的工作原理。接好電源線，打開實驗箱電源開關。

2.檢查要用到的數字信源單元和數字調制單元是否工作正常（用示波器觀察信源NRZ-OUT(AK)和調制2DPSK信號有無，兩者邏輯關系正確與否）。

3.用示波器觀察載波同步模塊鎖相環的鎖定狀態、失鎖狀態，測量環路的同步帶、捕捉帶。

（1）觀察鎖定狀態與失鎖狀態

打開電源后用示波器觀察ud，若ud為直流，則調節載波同步模塊上的可變電容C34，ud隨C34減小而減小，隨C34增大而增大（為什么？請思考），這說明環路處于鎖定狀態。用示波器同時觀察調制單元的CAR和載波同步單元的CAR-OUT，可以看到兩個信號頻率相等。若有頻率計則可分別測量CAR和CAR-OUT頻率。在鎖定狀態下，向某一方向變化C34，可使ud由直流變為交流，CAR和CAR-OUT頻率不再相等，環路由鎖定狀態變為失鎖。

接通電源后ud也可能是差拍信號，表示環路已處于失鎖狀態。失鎖時ud的最大值和最小值就是鎖定狀態下ud的變化范圍（對應于環路的同步范圍）。環路處于失鎖狀態時，CAR和CAR-OUT頻率不相等。調節C34使ud的差拍頻率降低，當頻率降低到某一程度時ud會突然變成直流，環路由失鎖狀態變為鎖定狀態。

4.觀察環路的捕捉過程

先使環路處于失鎖定狀態，慢慢調節C34，使環路剛剛進入鎖定狀態后，關閉電源開關，然后再打開電源，用示波器觀察ud，可以發現ud由差拍信號變為直流的變化瞬態過程。ud的這種變化表示了環路的捕捉過程。

通信原理實驗報告

5.觀察相干載波相位模糊現象

使環路鎖定，用示波器同時觀察調制單元的CAR和載波同步單元的CAR-OUT信號，反復斷開、接通電源可以發現這兩個信號有時同相、有時反相。

通信原理實驗報告

四、實驗總結

1.總結鎖相環鎖定狀態及失鎖狀態的特點。

答：模擬鎖相環鎖定的特點：輸入信號頻率與反饋信號的頻率相等，鑒相器輸出電壓為直流。模擬鎖相環失鎖的特點：鑒相器輸出電壓為不對稱的差拍電壓。2.設K0=18 HZ/V，根據實驗結果計算環路同步帶ΔfH及捕捉帶ΔfP。答：代入指導書“3式”計算得：v1?12v，則

fH?18?6?108Hz；v2?8v，則fp?18?4?72Hz

3.由公式?n?RCKdKo及??6811?n計算環路參數ωn和ζ，式中 Kd=6

2(R25?R68)C114

-6 V/rad，Ko=2π×18 rad/s.v，R25=2×10?，R68=5×10?，C11=2.2×10F。（fn=ωn/2π應遠小于碼速率，ζ應大于0.5)。

答：?n??n2??18?6.5fn??17.6Hz遠小于碼速率 ；?111rad43?62?(2?10?5?10)?2.2?105?103?2.2?10?6170.5（波特）；???111?0.6

24.總結用平方環提取相干載波的原理及相位模糊現象產生的原因。

答：平方運算輸出信號中有2fc離散譜，模擬環輸出信號頻率等于2fc，二分頻，濾波后得到干擾波；?2電路有兩個初始狀態，導致提取的相干載波有兩種相反的相位狀態 5.設VCO固有振蕩頻率f0 不變，環路輸入信號頻率可以改變，試擬訂測量環路同步帶及捕捉帶的步驟。

答：環路處于鎖定狀態后，慢慢增大C34，使ud增大到鎖定狀態下的最大值ud1（此值不大于+12V）；

① ud增大到鎖定狀態下的最大值ud1值為： 4.8 V

通信原理實驗報告

②

繼續增大C34，ud變為交流（上寬下窄的周期信號）。③ 環路失鎖。再反向調節減小C34，ud的頻率逐漸變低，不對稱程度越來越大。

④ 直至變為直流。記環路剛剛由失鎖狀態進入鎖定狀態時鑒相器輸出電壓為ud2；繼續減小C34，使ud減小到鎖定狀態下的最小值ud3；

環路剛剛由失鎖狀態進入鎖定狀態時鑒相器輸出電壓為ud2為：2.4 V ud減小到鎖定狀態下的最小值ud3為 ：1.6 V ⑤ 再繼續減小C34，ud變為交流（下寬上窄的周期信號），環路再次失鎖。然后反向增大C34，記環路剛剛由失鎖狀態進入鎖定狀態時鑒相器輸出電壓為ud4。環路剛剛由失鎖狀態進入鎖定狀態時鑒相器輸出電壓為ud4的值為：4.4 V

通信原理實驗報告

實驗四 數字解調與眼圖

一、實驗目的

1.掌握2DPSK相干解調原理。

2.掌握2FSK過零檢測解調原理。

二、實驗內容

1.用示波器觀察2DPSK相干解調器各點波形。

2.用示波器觀察2FSK過零檢測解調器各點波形。3．用示波器觀察眼圖。

三、實驗步驟

1.復習前面實驗的內容并熟悉2DPSK解調單元及2FSK解調單元的工作原理，接通實驗箱電源。將數字調制單元單刀雙擲開關K7置于左方NRZ端。

2.檢查要用到的數字信源、數字調制及載波同步單元是否工作正常，保證載波同步單元處于同步態！

3.2DPSK解調實驗

（1）將數字信源單元的BS-OUT用信號連線連接到2DPSK解調單元的BS-IN點,以信源單元的FS信號作為示波器外同步信號，將示波器的CH1接數字調制單元的BK，CH2（建議使用示波器探頭的x10衰減檔）接2DPSK解調單元的MU。MU與BK同相或反相，其波形應接近圖4-3所示的理論波形。

（2）示波器的CH2接2DPSK解調單元的LPF，可看到LPF與MU同相。當一幀內BK中“1”碼“0”碼個數相同時，LPF的正、負極性信號電平與0電平對稱，否則不對稱

通信原理實驗報告

（3）示波器的CH1接VC，調節電位器R39，保證VC處在0電平（當BK中“1”與“0”等概時LPF的中值即為0電平），此即為抽樣判決器的最佳門限。

（4）觀察數字調制單元的BK與2DPSK解調單元的MU、LPF、BK之間的關系，再觀察數字信源單元中AK信號與2DPSK解調單元的MU、LPF、BK、AK-OUT信號之間的關系。BK與 2DPSK 的MU

BK與 2DPSK 的LPF

通信原理實驗報告

BK與 2DPSK 的BK

AK與 2DPSK 的MU

通信原理實驗報告

AK與 2DPSK 的LPF

AK與 2DPSK 的BK

通信原理實驗報告

AK與 2DPSK 的AK-OUT

（6）將數字調制單元單刀雙擲開關K7置于右方（M序列）端，此時數字調制器輸入的基帶信號是偽隨機序列（本系統中是M序列）信號。用示波器觀察2DPSK解調單元LPF點，即可看到無噪聲狀態下的眼圖。

通信原理實驗報告

4.2FSK解調實驗

將數字調制單元單刀雙擲開關K7還原置于左方NRZ端。將數字信源單元的BS-OUT用信號連線換接到2FSK解調單元的BS-IN點,示波器探頭CH1接數字調制單元中的AK，CH2分別接2FSK解調單元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，觀察2FSK過零檢測解調器的解調過程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形應接近圖4-4所示的理論波形。

AK與 2FSK的 FD

AK與 2FSK的 LPF

通信原理實驗報告

AK與 2FSK的 AK-OUT

四、實驗總結

1.設絕對碼為1001101，根據實驗觀察得到的規律，畫出如果相干載波頻率等于碼速率的1.5倍，在CAR-OUT與CAR同相、反相時2DPSK相干解調MU、LPF、BS、BK、AK波形示意圖，總結2DPSK克服相位模糊現象的機理。

當相干載波為-cosωt時，MU、LPF及BK與載波為cosωt時的狀態反相，但AK仍不變（第一位與BK的起始電平有關）。2DPSK系統之所能克服相位模糊現象，是因為在發端將絕對碼變為了相對碼，在收端又將相對碼變為絕對碼，載波相位模糊可 使解調出來的相對碼有兩種相反的狀態，但它們對應的絕對碼是相同的。

第四篇：通信原理實驗報告

通信原理實驗報告

1、實驗名稱：

2、實驗目的：

3、實驗步驟：（詳細記錄你的實驗過程）

例如：（1）安裝MATLAB6.5軟件；

（2）學習簡單編程，畫圖plot（x,y）函數等

（3）進行抽樣定理驗證：首先確定余弦波形，設置其幅度？、頻率？和相位？等參數，然后畫出該波形；進一步，設置采樣頻率？。。畫出抽樣后序列；再改變余弦波形的參數和抽樣頻率的值，改為。。。，當抽樣頻率？>=余弦波形頻率2倍時，怎么樣？否則的話，怎么樣。。

具體程序及圖形見附錄1（或者直接放在這里，寫如下。）

（4）通過DSP軟件驗證抽樣定理

該軟件主要有什么功能，首先點“抽樣”，選取各種參數：a, 矩形波，具體參數，出現圖形

B，余弦波，具體參數，出現圖形

然后點擊“示例”中的。。。。。。具體參數，圖形。。

4、思考題

5、實驗心得

6、附錄1

有附錄1的話有這項，否則無。

第五篇：通信原理信號源實驗報告

信號源實驗實驗報告(本實驗包括 CPLD 可編程數字信號發生器實驗與模擬信號源實驗,共兩個實驗。)一、實驗目的 1、熟悉各種時鐘信號的特點及波形。

2、熟悉各種數字信號的特點及波形。

3、熟悉各種模擬信號的產生方法及其用途。

4、觀察分析各種模擬信號波形的特點。

二、實驗內容 1、熟悉 CPLD 可編程信號發生器各測量點波形。

2、測量并分析各測量點波形及數據。

3、學習CPLD 可編程器件的編程操作。

4、測量并分析各測量點波形及數據。

5、熟悉幾種模擬信號的產生方法,了解信號的來源、變換過程與使用方法。

三、實驗器材 1、信號源模塊

一塊 2、連接線

若干 3、20M 雙蹤示波器

一臺 四、實驗原理((一))D CPLD 可編程數字信號發生器實驗實驗原理

CPLD 可編程模塊用來產生實驗系統所需要的各種時鐘信號與各種數字信號。它由 CPLD可編程器件 ALTERA 公司的 EPM240T100C5、下載接口電路與一塊晶振組成。晶振 JZ1 用來產生系統內的 32、768MHz 主時鐘。

1、CPLD 數字信號發生器 包含以下五部分: 1)時鐘信號產生電路 將晶振產生的32、768MH Z 時鐘送入CPLD內計數器進行分頻,生成實驗所需的時鐘信號。通過撥碼開關 S4 與 S5 來改變時鐘頻率。有兩組時鐘輸出,輸出點為“CLK1”與“CLK2”,S4

控制“CLK1”輸出時鐘的頻率,S5 控制“CLK2”輸出時鐘的頻率。

2)偽隨機序列產生電路 通常產生偽隨機序列的電路為一反饋移存器。它又可分為線性反饋移存器與非線性反饋移存器兩類。由線性反饋移存器產生出的周期最長的二進制數字序列稱為最大長度線性反饋移存器序列,通常簡稱為 m 序列。

以 15 位 m 序列為例,說明 m 序列產生原理。

在圖 1-1 中示出一個 4 級反饋移存器。若其初始狀態為(0 1 2 3, , , a a a a)＝(1,1,1,1),則在移位一次時 1 a 與 0 a 模 2 相加產生新的輸入41 1 0 a ? ? ?,新的狀態變為(1 2 3 4, , , a a a a)＝(0,1,1,1),這樣移位 15 次后又回到初始狀態(1,1,1,1)。不難瞧出,若初始狀態為全“0”,即“0,0,0,0”,則移位后得到的仍然為全“0”狀態。這就意味著在這種反饋寄存器中應避免出現全“0”狀態,不然移位寄存器的狀態將不會改變。因為 4 級移存器共有 24 =16 種可能的不同狀態。除全“0”狀態外,剩下 15 種狀態可用,即由任何 4 級反饋移存器產生的序列的周期最長為 15。

a 3 a 2 a 1 a 0+輸出 圖 1-1位 m 序列產生 信號源產生一個 15 位的 m 序列,由“PN”端口輸出,可根據需要生成不同頻率的偽隨機碼,碼型為 1111,頻率由 S4 控制,對應關系如表 1-2 所示。

3)幀同步信號產生電路 信號源產生 8K 幀同步信號,用作脈沖編碼調制的幀同步輸入,由“FS”輸出。

4)NRZ 碼復用電路以及碼選信號產生電路 碼選信號產生電路:主要用于 8 選 1 電路的碼選信號;NRZ 碼復用電路:將三路八位串行信號送入 CPLD,進行固定速率時分復用,復用輸出一路 24 位 NRZ 碼,輸出端口為“NRZ”,碼速率由撥碼開關 S5 控制,對應關系見表 1-2。

5)終端接收解復用電路 將 NRZ 碼(從“NRZIN”輸入)、位同步時鐘(從“BS”輸入)與幀同步信號(從“FSIN”輸入)送入 CPLD,進行解復用,將串行碼轉換為并行碼,輸出到終端光條(U6 與 U4)顯示。

2、24 位 NRZ 碼產生電路

本單元產生 NRZ 信號,信號速率根據輸入時鐘不同自行選擇,幀結構如圖 1-2 所示。幀長為 24 位,其中首位無定義(本實驗系統將首位固定為 0),第 2 位到第 8 位就是幀同步碼(7位巴克碼 1110010),另外 16 位為 2 路數據信號,每路 8 位。此 NRZ 信號為集中插入幀同步碼時分復用信號。光條(U1、U2 與 U3)對應位亮狀態表示信號 1,滅狀態表示信號 0。

× 1 1 1 0 0 1 0 × × × × × × × × × × × × × × × ×無定義位幀同步碼 數據1 數據2 圖 1-2 幀結構 1)并行碼產生器 由手動撥碼開關 S1、S2、S3 控制產生幀同步碼與 16 路數據位,每組發光二極管的前八位對應 8 個數據位。撥碼開關撥上為 1,撥下為 0。

2)八選一電路 采用 8 路數據選擇器 74LS151,其管腳定義如圖 1-3 所示。真值表如表 1-1 所示。

表 1-1 74LS151 真值表 C B A STR Y L L L L D0 L L H L D1 L H L L D2 L H H L D3 H L L L D4 H L H L D5 H H L L D6 H H H L D7 × × × H L 圖 1-3

74LS151 管腳定義 74LS151 為互補輸出的 8 選 1 數據選擇器,數據選擇端(地址端)為 C、B、A,按二進制譯碼,從 8 個輸入數據 D0～D7 中選擇一個需要的數據。STR 為選通端,低電平有效。

本信號源采用三組 8 選 1 電路,U12,U13,U15 的地址信號輸入端 A、B、C 分別接 CPLD 輸出的 74151_A、74151_B、74151_C 信號,它們的 8 個數據信號輸入端 D0～D7 分別與 S1,S2,S3輸出的 8 個并行信號相連。由表 1-1 可以分析出 U12,U13,U15 輸出信號都就是以 8 位為周期的串行信號。

((二))模擬信號源實驗 實驗原理

模擬信號源電路用來產生實驗所需的各種低頻信號:同步正弦波信號、非同步信號與音樂信

號。

(一)同步信號源(同步正弦波發生器)1、功用 同步信號源用來產生與編碼數字信號同步的 2KHz 正弦波信號,可用在 PAM 抽樣定理、增量調制、PCM 編碼實驗,作為模擬輸入信號。在沒有數字存貯示波器的條件下,用它作為編碼實驗的輸入信號,可在普通示波器上觀察到穩定的編碼數字信號波形。

2、電路原理 圖 2-1 為同步正弦信號發生器的電路圖。它由 2KHz 方波信號產生器(圖中省略了)、同相放大器與低通濾波器三部分組成。

C25333321411U19ATL0841098U19CTL084R1920KC35472W1100K2K1TP32KC7104C19104C14104+12V-12VR76k8R106k8R96k8R1510kTH1TH 圖 2-1

同步正弦波產生電路 2KHz 的方波信號由 CPLD 可編程器件 U8 內的邏輯電路通過編程產生。

“2K 同步正弦波”為其測量點。U19A 及周邊的電阻組成一個的同相放大電路,起到隔離與放大作用,。U19C 及周邊的阻容網絡組成一個截止頻率為 2K 的二階低通濾波器,濾除方波信號里的高次諧波與雜波,得到正弦波信號。調節 W1 改變同相放大器的放大增益,從而改變輸出正弦波的幅度(0～5V)。

(二)非同步信號源 非同步信號源利用混合信號SoC型8位單片機C8051F330,采用DDS(直接數字頻率合成)技術產生。通過波形選擇器 S6 選擇輸出波形,對應發光二極管亮。它可產生頻率為180Hz~18KHz 的正弦波、180Hz~10KHz 的三角波與 250Hz~250KHz 的方波信號。按鍵 S7、S8分別可對各波形頻率進行增減調整。

非同步信號輸出幅度為 0~4V,通過調節 W4 改變輸出信號幅度。可利用它定性地觀察通信話路的頻率特性,同時用作增量調制、脈沖編碼調制實驗的模擬輸入信號。

3218 4U10ATL082C4104-12V+12VC31041TP4非 同 步 信 號調 節 幅 度TH8TH3218 4U11ATL082R61100W4100KS6 SW-PBS7 SW-PBS8SW-PBR3010KR6015KC38330PC41100P567U10BTL082C40330PR2722KR2827KR2910KR3347KC26104C24104 +12V-12VC37330PP0.31P0.22P0.13P0.04GND5VDD6RST/C2CK7P2.0/C2D8P1.79P0.420P0.519P0.618P0.717P1.016P1.115P1.214P1.313P1.412P1.511P1.610U5C8051F3303.3VR596203.3VC2CKC2DC33104C30104C43100uD9LEDD10LEDD11LEDR77330R78330R80330R76100R74100R73100波 形 選 擇頻 率

+頻 率

-567U11BTL082R8310KR823.3KselR811KX013X114X215X312X41X55X62X74INH6A11B10C9VEE7X3VCC16GND8U14CD4051sel+12V567U20BTL082R8710KR853.3KR211K567U9BTL082+12V-12VC42330PR8415KR716.8KR233.3KC44200PR2510K3218 4U9ATL082sel1 3218 4U20ATL082R8810KR863.3KR22 1Ksel1+12V-12V(三)音樂信號產生電路 1、功用 音樂信號產生電路用來產生音樂信號,作模擬輸入信號檢查話音信道的開通情況及通話質量。

2、工作原理 D43.3VR34100E410uF/16V1234U21K13PIN1TP10MUSICVCCTH7THC6104C9104+12V-12V3218 4U7AR4751kR524k7R56100kC10 153R628k2R4010k567U7BC22682C11102C20222 圖 2-3 音樂信號產生電路 音樂信號產生電路見圖 2-3。音樂信號由 U21 音樂片厚膜集成電路產生。該片的 1 腳為電源端,2 腳為控制端,3 腳為輸出端,4 腳為公共地端。V CC 經 R34、D4 向 U21 的 1 腳提供 3、3V 電源電壓,當 2 腳通過 K1 輸入控制電壓+3、3V 時,音樂片即有音樂信號從第 3 腳輸出,經低通濾波器輸出,輸出端口為“音樂輸出”(四)載波產生電路 1、功用 載波產生電路用來產生數字調制所需的正弦波信號,頻率有 64KHz 與 128KHz 兩種。

2、工作原理 64K 載波產生電路如圖 2-4 所示,128K 載波產生電路如圖 2-5 所示 64KHz(128KHz)的方波信號由 CPLD 可編程器件 U8 內的邏輯電路通過編程產生。“64K同步正弦波”(“64K”同步正弦波)為其測量點。U17A(U18A)及周邊的電阻組成一個的同相放大電路,起到隔離與放大作用。U17D(U18D)及周邊的阻容網絡組成一個截止頻率為64K(128KHz)的二階低通濾波器,濾除方波信號里的高次諧波與雜波,得到正弦波信號。調節W2(W3)改變同相放大器的放大增益,從而改變輸出正弦波的幅度(0～5V)。

321411U17ATL084C31104W250KR1451KR2447K121314U17DTL0841TP164KC21 470pfC28200pfR354k7R3110K64kC18104C15104C39 102R547k+12V-12VTH2TH 圖 2-4

64K 載波產生電路 321411U18ATL084C32104W350KR1651KR2639k121314U18DTL0841TP2128KC23 330pfC29100pfR363k3R328k2128kC2104C12104C17 470pfR7239k+12V-12VTH3TH 圖 2-5

128K 載波產生電路 五、實驗結果 1、觀測時鐘信號輸出波形。

撥碼開關 時鐘

撥碼開關 時鐘 0000 32、768M 1000 128K 0001 16、384M 1001 64K 0010 8、192M 1010 32K 0011 4、096M 1011 16K 0100 2、048M 1100 8K 0101 1、024M 1101 4K 0110 512K 1110 2K 0111 256K 1111 1K 根據上面表格進行測量:

2、用示波器觀測幀同步信號輸出波形

3、用示波器觀測偽隨機信號輸出波形

4、觀測 NRZ 碼輸出波形 1)將撥碼開關 S1,S2,S3 設置為“01110 10101010”,S5 設為“1010”,用示波器觀測“NRZ”輸出波形。

2)保持碼型不變,改變碼速率(改變 S5 設置值),用示波器觀測“NRZ”輸出波形。

3)保持碼速率不變,改變碼型(改變 S1、S2、S3 設置值),用示波器觀測“NRZ”輸出波形。

1、用示波器測量“2K 同步正弦波”、“64K 同步正弦波”、“128K 同步正弦波”各點輸出的正弦波波形,對應的電位器 W1,W2,W3 可分別改變各正弦波的幅度。

2、用示波器測量“非同步信號源”輸出波形。

1)按鍵 S6 選擇為“正弦波”,改變 W4,調節信號幅度(調節范圍為 0～4V),用示波器觀察輸出波形。

2)保持信號幅度為 3V,改變 S7、S8,調節信號頻率(調節范圍為 180Hz~18KHz),用示波器觀察輸出波形。

3)將波形分別選擇為三角波、方波,重復上面兩個步驟。

3、將控制開關 K1 設為“ON”,令音樂片加上控制信號,產生音樂信號輸出,用示波器在“音樂輸出”端口觀察音樂信號輸出波形。