2022年通信原理多种信号的产生 .pdf

深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称：信号与系统实验实验项目名称：实验一 通信原理多种信号的产生学院：信息工程学院专业：通信工程指导教师：张志朋报告人：班级：3 实验时间：2013.10.11 实验报告提交时间：2013.10.25 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - 实验 1-1 模拟信号源实验一、实验目的1了解本模块中函数信号产生芯片的技术参数；2了解本模块在后续实验系统中的作用；3熟悉本模块产生的几种模拟信号的波形和参数调节方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G 2频率计 1 台320M双踪示波器1 台4小电话单机1 部三、实验原理本模块主要功能是产生频率、幅度连续可调的正弦波、三角波、方波等函数信号（非同步函数信号），另外还提供与系统主时钟同源的2KHZ正弦波信号（同步正弦波信号）。在实验系统中，可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM 、PCM 、ADPCM 、CVSD（M ）等实验的音频信号源。本模块位于底板的左边1.非同步函数信号它由集成函数发生器XR2206和一些外围电路组成，XR2206芯片的技术资料可到网上搜索得到。函数信号类型由三档开关K01 选择，类型分别为三角波、正弦波、方波等；峰峰值幅度范围010V，可由 W03调节；频率范围约500HZ 5KHZ ，可由 W02调节；直流电平可由W01调节（一般左旋到底） 。非同步函数信号源结构示意图，见图1-1 。图 1-1 非同步函数信号源结构示意图2.同步正弦波信号同步信号源结构示意图，见图1-3。2KHz方波信号经低通滤波器滤出基波产生，2KHZ正弦波在P04 可输出。可作为PAM 、PCM 、ADPCM、CVSD （M ）等模块的音频信号源，其编码数据可在普通模拟示波器上形成稳定的波形，便于实验者观测。K01 U01 U02 跟随放大器XR2206 电路三角波正弦波方波P03 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - - 18W01用来改变输出同步正弦波的幅度。同步信号源结构示意图，见图1-3 。图 1-3 同步函数信号源结构示意图3. 模拟电话输入电路本模块提供了两路用户电话接口，图1-5 是其电路结构示意图。J02A/ J02B是电话机的水晶头接口，U01是 PBL38614专用电话集成电路。它的工作原理是：当对电话机的送话器讲话时，该话音信号从PBL38614 的 TR 对应的引脚输入，经U01内部二四线转换处理后从T 端输出。 T 端的模拟电话输出信号经P05/ P07 铜铆孔送出，可作为语音信号输出用。当接收对方的话音时，送入U01芯片 R端的输入信号可由P06/P08 铜铆孔送入。此时，在电话听筒中即可听到送入信号的声音。图 1-5 用户电话结构示意图四、实验设置K01：非同步函数信号类型选择，正弦波、三角波、方波。W01 ：非同步函数信号的直流电平调节，调节范围至少为02V，视信号幅度而定，一般调节为 0V（左旋到底）。W02 ：非同步函数信号的频率调节，一般使用频率值范围为14KHZ 。W03 ：非同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为04V。P03：非同步函数信号的输出连接铆孔。W04: 同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为04V。P04：同步正弦波信号的输出连接铆孔。J02A：用户电话A的水晶头接口。南 京 润 众 科技 有 限 公 司U01 J02AB P05/P07 PBL38614 电话接口芯片P06/P08 TR T R 南京 润 众科技有 限 公司U03 4U01 跟随放大器P04 CPLD 器 件低通滤波器U04 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - P05: 用户电话 A语音发送信号输出铆孔。P06: 用户电话 A语音接收信号输入铆孔。J02B：用户电话B的水晶头接口。P07: 用户电话 B语音发送信号输出铆孔。P08: 用户电话 B语音接收信号输入铆孔。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“ G ”号的位置插座上 （具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表” ） 。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。3. 非同步函数信号源测试：频率计和示波器监测P03 测试点，按上述设置测试非同步函数信号源输出信号波形，记录其波形参数。4同步正弦波信号源测试：频率计和示波器监测P04 测试点，按上述设置测试同步正弦波信号源输出信号波形，记录其波形参数。5用户电话测试：1）电话模块接上电话单机，说话或按住某个数字键不放，用示波器测试其发端波形。2）用信号连接线连接P03与 P06/P08 两铆孔， 即将函数信号送入电话的接收端，调节信号的频率和幅度，听听筒中发出的声音。六、实验结果1. 频率计和示波器监测P03测试点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - 2. 频率计和示波器监测P04测试点3. 电话模块接上电话单机，说话或按住某个数字键不放名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - 实验 1-2 CPLD 可编程逻辑器件实验一、实验目的1了解 ALTERA 公司的 CPLD可编程器件EPM240 ；2了解本模块在实验系统中的作用及使用方法；3掌握本模块中数字信号的产生方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G 220M双踪示波器1 台3频率计 1 台三、实验原理CPLD可编程模块（芯片位号：4U01）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。如下图2-1 所示：TDI1TMS1TCK1TDO1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7I/O8I/O1 5I/O1 6I/O1 7I/O1 8I/O1 9I/O2 0I/O2 1I/O2 6I/O2 7I/O2 8I/O2 9I/O3 0I/O3 3I/O3 4I/O3 5I/O3 6I/O3 7I/O3 8I/O3 9I/O4 0I/O4 1I/O4 2I/O4 7I/O4 8I/O4 9I/O50I/O51I/O52I/O53I/O54I/O55I/O56I/O57I/O58I/O61I/O66I/O67I/O68I/O69I/O70I/O71I/O72I/O73I/O74I/O75I/O76I/O77I/O78I/O81I/O82I/O83I/O84I/O85I/O86I/O87I/O88I/O89I/O90I/O91I/O92I/O95I/O96I/O97I/O98I/O99I/O100I/O1GND11GND65GND10GND32GND46GND60GND79GND93VCCINT13VCCINT63VCCIO19VCCIO131VCCIO145VCCIO259VCCIO280VCCIO294TDI2 3TMS2 2TCK2 4TDO2 5GCLK012GCLK114GCLK262GCLK364DEV-OE43DEV-CLR444 U01EPM240GNDGNDDVDD1234567891 04 J03SIP5 X2GNDGNDVCC4 R023 34 R013 34 R054.7 K4 R044.7 K4 R034.7 KTDI1TDO1TCK1TMS1DVDDC1 OC2 OC8 OC1 6OC3 2OC6 4OC1 28 OC2 56 OC2 048 OC4 096 OFSX0 OFSX1 OC1 024 OBCLKXOCVSDCLKOHDB3CLKTOHDB3CLKRODATAOUTOCLKOUTONOISEODATADPSKOA0A1A2A3D0D1D2D3D4D5D6D7123456781 61 51 41 31 21 11 094 SW 018 bitGNDD0D1D2D3D4D5D6D74 P014 P02DATAOUTCLKOUT1234567894 RS0 2CON9DVDD基带数据和时钟输出4 P03DATADPSKGND123454 RS0 11 0KDVDDA0A1A2A34 R081 004 R071 004 R061 00TEMP1 0TEMP2 0TEMP0 0CODE 1 0CODE 2 0TEMP3 ATEMP4 ATEMP5 ATEMP6 A123451 098764 SW 02功能选择4 R171 0KA4A4DVDDSYCL KC0 300.1 uGNDDVDDNC1GND2OUT3VCC4JZ0 11 6.3 84 MHZ图 2-1 CPLD 可编程模块电路原理图它由 CPLD可编程器件ALTERA 公司的 EPM240 、下载接口电路 （4J03）和一块晶振 （JZ01）组成。晶振用来产生16.384MHz 系统内的主时钟， 送给 CPLD 芯片生成各种时钟和数字信号。本实验要求实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，理论联系实践， 提高实际操作能力。m序列是最被广泛采用伪随机序列之一，除此之外，还用到其它伪随机码，如Gold 序列等，本模块采用m序列码作为系统的数字基带信号源使用，在示波器上可形成稳定的波形，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - 方便学生观测分析。下面介绍的m序列原理示意图和仿真波形图都是在MAX+PLUS II软件环境下完成。其中，RD输入低电平脉冲，防止伪随机码发生器出现连0 死锁，其对应仿真波形的低电平脉冲。CLK为时钟脉冲输入端。OUT为 m序列伪随机码输出。下图 2-1 、图 2-2 为三级 m序列发生器原理图和其仿真波形图。在实验模块中的clk 为2KHZ时钟，输出测试点为4P02，m序列输出测试点为4P01。图 2-1 三级 m序列发生器原理图（M=7 ）图 2-2 三级 m序列仿真波形图下图 2-3 、图 2-4 为四级 m序列发生器原理图和其仿真波形图。图 2-3 四级 m序列发生器原理图（M=15 ）图 2-4 四级 m序列仿真波形图下图 2-5 、图 2-6 为五级 m序列发生器原理图和其仿真波形图。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - 图 2-5 五级伪随机码发生器原理图图 2-6 五级伪随机码仿真波形图图 2-7 中介绍是异步四级2 分频电路， 其特点是电路简单，但由于其后级触发器的触发脉冲要待前级触发器的状态翻转之后才能产生，因此其工作速率较低。在对分频输出时钟的相位关系要求严格的情况下，一般采用同步分频法，具体实现原理请同学自己整理。图2-8为异步四级2 分频电路仿真波形图。实验模块上的输出测试点4TP01就是多级分频的2KHZ时钟。图 2-7 四级 2 分频原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - 图 2-8 四级 2 分频仿真波形图另外，在本模块上设计了一个8 位的拨码器和一个5 位的拨码器。 8 位的拨码器用来设置 8 比特的数字信号源，5 位的拨码器用来控制数字信号的速率、码型和其它模块的工作时钟，具体设置可参见“前言”中的拨码开关设置说明。本模块上的EPM240 芯片的编译环境是quartusII软件。四、实验设置本模块加电后即运行，输出各种数字信号和时钟，通过底板送到各个实验模块。 4P01：输出 m序列或 4SW01 设置的 8 比特串行数据，由4SW02拨码器控制。4P02：4TP01对应的码元时钟。4P03: 4TP01 对应的相对码。4TP01：4P01 对应的一些码型变换，由4SW02 拨码器控制。4TP02：4TP01对应的码型变换时钟。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“ G”号的位置插座上 （具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”） 。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。3拨码器 4SW02设置“ 00000” ，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。4拨码器 4SW02 设置“ 00001” ，用示波器测试4P01、4P02、4P03测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。5拨码器 4SW02设置“ 00010” ，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。6拨码器 4SW02 设置“ 00011” ，用示波器测试4P01、4P02、4P03测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。7拨码器4SW02设置“ 01110”或“ 01111” ，改变拨码器4SW01设置，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。8. 关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - 六、实验结果1.拨 码 器4SW02 设 置 “ 00000 ”， 用 示 波 器 测 试4P01 、 4P02测 试 点2. 拨码器 4SW02设置“ 00001” ，用示波器测试4P01、4P02、4P03测试点上 4P01下 4P02 上 4P01下 4P03 3. 拨码器 4SW02设置“ 00010” ，用示波器测试4P01、4P02 测试点 4P01下 4P02 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - 实验 1-3 接收滤波放大器实验一、实验目的1理解终端接收滤波器作用；2掌握接收滤波器与功放模块的使用方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G 220M双踪示波器1 台3信号连接线2 根三、实验原理本实验模块位于底板的右边，由低通滤波器、 低频功放、 喇叭等组成。 可作为 PAM 、PCM 、CVSD等通信模块的接收终端。其组成结构示意图，如图3-1 所示。图 3-1 终端滤波放大器结构示意图外加信号通过P14铆孔送入低通滤波器电路，“时钟与基带数据发生模块”上的拨码器4SW02可设置低通滤波器的多种截止频率。经过低通滤波器滤波后的信号，可在P15 测试点进行观测。滤波后的信号接着送入LM386构成的低功率放大器， 驱动小喇叭播放出声音， W09可调节喇叭音量大小。实验者通过本模块喇叭播放功能，可感性的判断音频信号经编解码信道的传输质量。四、实验设置4SW02 ：设置滤波器的截止频率。设置和参考截止频率如下（4SW02拨码器：往上为1，往下为 0） ：01010：滤波器截止频率2.5K 01011：滤波器截止频率5.2K 01100：滤波器截止频率10.3K K04：小喇叭开关。W09 ：音频功率放大器输出功率的调节电位器，注意音量不可调节太大。P14：外加模拟信号输入连接铆孔。低通滤波器功率放大器P15 P14 K04 4SW02 拨码器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - P15：经滤波器滤波后输出连接铆孔（若语音信号不需要经过滤波，可直接从 P15 输入到功放）。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“ G”号的位置插座上 （具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”） 。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。3滤波器测试用信号源选择与调节：采用非同步函数信号选择正弦波档，用示波器和频率计监测P03 测试点，调节W02使其频率最低，峰峰值4V左右。如用其它音频信号源亦可。4信号线连接：用专用导线将P03、 P14 两铆孔连接，将测试信号送入后面的 “接收端滤波放大模块” 。5截止频率2.6K 滤波器测试：设置“时钟与基带数据发生模块”上的4SW02 拨码器为01010 用示波器监测P15 测试点，调节W02 ，测试其滤波器截止频率并作记录。6截止频率6K滤波器测试：设置“时钟与基带数据发生模块”上的4SW02 拨码器为01011 用示波器监测P15 测试点，调节W02 ，测试其滤波器截止频率并作记录。注： 1）测试过程中可将喇叭关闭，避免噪声干扰；测试的数据可作为后续实验参考。2）当进行CVSD编译码和复接、解复接等后续实验时，将默认滤波器截止频率为3.4KHZ。因此，本实验中4SW02 拨码器应设置为01111。六、实验结果1. 用示波器和频率计监测P03测试点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - - 2. 4SW02拨码器为 01011 用示波器监测P15 测试点，调节W02 ，测试其滤波器截止频率并作记录上 P03下 P15(截止时 ) 3. 4SW02拨码器为 01011 用示波器监测P15 测试点，调节W02 ，测试其滤波器截止频率并作记录上 P03 下 P15( 截止时 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 14 页 - - - - - - - - - 实验结论：1. 双音多频的拨号键盘是4 4 的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如1相当于697 和 1209赫兹(Hz) 。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。2. 绝对码跟它前面的一个相对码作比较!如果绝对码是1,则得出的相对码是前一个相对码相反的 !如果绝对码是0,则不变 . 3.低通滤波器的截止频率为信号降低为原来0.707 倍时所对应的频率值指导教师批阅意见：成绩评定：指导教师签字：年月日备注：注： 1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10 日内。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - -