通信原理實驗指導(dǎo)書

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1、目錄實驗一　抽樣定理和脈沖調(diào)幅(PAM)實驗……………………1實驗二　脈沖編碼調(diào)制(PCM)實驗…………………………9實驗三　增量調(diào)制(ΔM)編譯碼實驗………………………18實驗四　移相鍵控(PSK)實驗………………………………28實驗五　HDB3碼型變換實驗………………………………40實驗六FSK電力線載波通信實驗…………………………48實驗七　數(shù)字基帶信號處理實驗…………………………60實驗八　通信系統(tǒng)原理課程設(shè)計數(shù)字信號的基帶傳輸…88第95頁實驗一抽樣定理和脈沖調(diào)幅（PAM）實驗一、實驗?zāi)康?、驗證抽樣定理；2、觀察了解PAM信

2、號形成過程，平頂展寬解調(diào)過程；3、了解時分多路系統(tǒng)中的路際串話現(xiàn)象。二、實驗原理和電路說明1、概述在通信技術(shù)中為了獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，就必須充分利用信道的傳輸能力，擴(kuò)大通信容量。因此，采取多路化制式是極為重要的通信手段。最常用的多路復(fù)用體制是頻分多路復(fù)用(FDM)通信系統(tǒng)和時分多路復(fù)用(TDM)通信系統(tǒng)。頻分多路技術(shù)是利用不同頻率的正弦載波對基帶信號進(jìn)行調(diào)制，把各路基帶信號頻譜搬移到不同的頻段上，在同一信道上傳輸。而時分多路系統(tǒng)中則是利用不同時序的脈沖對基帶信號進(jìn)行抽樣，把抽樣后的脈沖信號按時序排列起來，在同一信道中傳輸。利用抽樣脈沖把

3、一個連續(xù)信號變?yōu)殡x散時間樣值的過程稱為“抽樣”，抽樣后的信號稱為脈沖調(diào)幅(PAM)信號。在滿足抽樣定理的條件下，抽樣信號保留了原信號的全部信息。并且，從抽樣信號中可以無失真地恢復(fù)出原信號。抽樣定理在通信系統(tǒng)、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位。數(shù)字通信系統(tǒng)是以此定理作為理論基礎(chǔ)的。在工作設(shè)備中，抽樣過程是模擬信號數(shù)字化的第一步。抽樣性能的優(yōu)劣關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能指標(biāo)。圖1-1單路PCM系統(tǒng)示意圖第95頁作為例子，圖1-1示意地畫出了傳輸一路語音信號的PCM系統(tǒng)。從圖中可以看出要實現(xiàn)對語音的PCM編碼，首先就要對語音信號進(jìn)行抽樣，然后才能

4、進(jìn)行量化和編碼。因此，抽樣過程是語音信號數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)，也是一切模擬信號數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)。為了讓實驗者形象地觀察抽樣過程，加深對抽樣定理的理解，本實驗提供了一種典型的抽樣電路。除此，本實驗還模擬了兩路PAM通信系統(tǒng)，從而幫助實驗者初步了解時分多路的通信方式。2、抽樣定理抽樣定理指出，一個頻帶受限信號m(t)如果它的最高頻率為fH(即m(t)的頻譜中沒有fH以上的分量)，可以唯一地由頻率等于或大于2fH的樣值序列所決定。因此，對于一個最高頻率為3400Hz的語音信號m(t)，可以用頻率大于或等于6800Hz的樣值序列來表示。抽樣頻率fs

5、和語音信號m(t)的頻譜如圖1-2和圖1-3所示。由頻譜可知，用截止頻率為fH的理想低通濾波器可以無失真地恢復(fù)原始信號m(t)，這就說明了抽樣定理的正確性。實際上，考慮到低通濾波器特性不可能理想，對最高頻率為3400Hz的語音信號，通常采用8KHz抽樣頻率，這樣可以留出1200Hz的防衛(wèi)帶，見圖1-4。如果fs＜2fH，就會出現(xiàn)頻譜混迭的現(xiàn)象，如圖1-5所示。圖1-2語音信號的頻譜第95頁圖1-3語言信號的抽樣頻譜和抽樣信號的頻譜在驗證抽樣定理的實驗中，我們用單一頻率fH的正弦波來代替實際的語音信號，采用標(biāo)準(zhǔn)抽樣頻率fs=8KHz,改變

6、音頻信號的頻率fH,分別觀察不同頻率時，抽樣序列和低通濾波器的輸出信號，體會抽樣定理的正確性。圖1-4留出防衛(wèi)帶的語音信號的抽樣頻譜圖1-5fs＜2fH時語音信號的抽樣頻譜第95頁驗證抽樣定理的實驗方框如圖1-6所示。在圖1-8中，連接(TP8)和(TP14)，就構(gòu)成了抽樣定理實驗電路。抽樣電路采用場效應(yīng)晶體管開關(guān)電路。抽樣門在抽樣脈沖的控制下以每秒八千次的速度開關(guān)。T1為結(jié)型場效應(yīng)晶體管，T2為驅(qū)動三極管。當(dāng)抽樣脈沖沒來時，驅(qū)動三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，-5V電壓加在場效應(yīng)晶體管柵極G，只要G極電位負(fù)于源極S的電位，并且

7、UGS

8、>

9、UP

10、

11、，則場效應(yīng)晶體管處于夾斷狀態(tài)，輸出信號為“0”。抽樣脈沖來時，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，發(fā)射極+5V電壓加到驅(qū)動二極管，使之反向偏置。從截止到導(dǎo)通的跳變電壓經(jīng)跨接在二極管兩端的電容加到場效應(yīng)晶體管的G極。使柵極、源極之間的電壓迅速達(dá)到場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通的數(shù)值，并一直達(dá)到使源極電壓等于漏極上的模擬電壓。這樣，抽樣脈沖期間模擬電壓經(jīng)場效應(yīng)晶體管開關(guān)加到負(fù)載上。由于抽樣電路的負(fù)載是一個電阻，因此抽樣的輸出端能得到一串脈沖信號。此脈沖信號的幅度與抽樣時輸入信號的瞬時值成正比例，脈沖的寬度與抽樣脈沖的寬度相同。這樣，脈沖信號就是脈沖調(diào)幅信號。當(dāng)抽樣脈沖寬度遠(yuǎn)

12、小于抽樣周期時，電路輸出的結(jié)果接近于理想抽樣序列。由圖1-6可知，用一低通濾波器即可實現(xiàn)模擬信號的恢復(fù)。為便于觀察，解調(diào)電路由射隨、低通濾波器和放大器組成，低通濾波器的截止頻率為3400Hz。圖1-6抽樣定