通信原理实验一2

通信原理实验报告信号源实验班级：电信0803姓名：韩淑娟学号：2008001247信号源实验一、实验目的 1、了解频率连续变化的各种波形的产生方法。2、掌握用FPGA产生伪随机编码的方法。3、掌握码型变换NRZ码产生的方法4、了解用FPGA进行电路设计的基本方法。5、理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。6、熟练掌握信号源模块的使用方法。二、实验内容 1、观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及7段数码管的显示。2、观察点频方波信号的输出。3、观察点频正弦波信号的输出。4、拨动拨码开关，观察码型可变NRZ码的输出。5、观察位同步信号和帧同步信号的输出。6、改变FPGA程序，扩展其他波形。三、实验仪器 1、信号源模块 2、20M双踪示波器 一台 3、频率计（可选） 一台 4、PC机（可选） 一台 5、连接线 若干 四、实验原理 信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。 1、模拟信号源部分 图1-1 模拟信号源部分原理框图 模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（频率变化范围100Hz10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz1KHz）、方波（频率变化范围100Hz10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz1KHz）以及32KHz、64KHz的点频正弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图1-1所示。 在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U04,并存放在固定的地址中。当单片机U03检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U01中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管SM01SM04显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U04中对应地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过D/A转换器U05和开关电容滤波器U06后得到所需模拟信号。 2、数字信号源部分 数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ码（可通过拨码开关SW01、SW02、SW03改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由U01来完成，通过拨码开关SW04、SW05可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图1-2所示。 图1-2 数字信号源部分原理框图 晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1024KHz、256KHz、64KHz、32KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脉冲信号。可预置分频器的分频值可通过拨码开关SW04、SW05来改变，分频比范围是19999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。数字信号源部分还包括一个NRZ码产生电路，通过该电路可产生以24位为一帧的周期性NRZ码序列，该序列的码型可通过拨码开关SW01、SW02、SW03来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA等实验中，NRZ码将起到十分重要的作用。 五、实验步骤 1、将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER1、POWER2，发光二极管LED01、LED02发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、模拟信号源部分 观察“32K正弦波”和“64K正弦波”输出的正弦波波形，调节对应的电位器的“幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。 按下“复位”按键使U03复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波”、“锯齿波”、“方波”以及发光二极管LED07灭，数码管SM01SM04显示“2000”。 按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。 将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动“频率调节”的旋转编码器，可改变输出信号的频率，观察“模拟输出”点的波形，并用频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动对应电位器“幅度调节”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达5V以上。（注意:发光二极管LED07熄灭，转动旋转编码器时，频率以1Hz为单位变化；按一下旋转编码器，LED07亮，此时旋转旋转编码器，频率以50Hz为单位变化；再按一下旋转编码器，LED07熄灭，频率再次以1Hz为单位变化） 将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。 电位器W02用来调节开关电容滤波器U06的控制电压，电位器W01用来调节D/A转换器U05的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。4、数字信号源部分 拨码开关SW04、SW05的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对应十进制数的1位，以BCD码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为2MHz，分频比变化范围是19999，所以位同步信号频率范围是200Hz2MHz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号频率为15.625KHz，则需将基频信号进行128分频，将拨码开关SW04、SW05设置为00000001 00101000，就可以得到15.625KHz的方波信号。拨码开关SW01、SW02、SW03的作用是改变NRZ码的码型。1位拨码开关就对应着NRZ码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。 将拨码开关SW04、SW05设置为00000001 00000000，SW01、SW02、SW03设置为01110010 00110011 10101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。 改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 观察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各点波形（由于时钟信号为晶振输出的24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）。F=1024khzF=256KHZF=64KHZF=32KHZF=8KHZF=Z8KHZ六、输入、输出点参考说明 1、输出点说明 模拟输出：波形种类、幅度、频率均可调节。 各种波形的频率变化范围如下： 正弦波：100Hz10KHz锯齿波：100Hz1KHz方 波：100Hz10KHz三角波：100Hz1KHz32KHz正弦波： 31.25KHz正弦波输出点。（幅度最大可达5V以上） 64KHz正弦波： 62.5KHz正弦波输出点。（幅度最大可达5V以上） 数字输出： Z8K： 7.8125KHz窄脉冲输出点。 8K： 7.8125KHz方波输出点。 32K： 31.25KHz方波输出点。 64K： 62.5KHz方波输出点。 256K： 250KHz方波输出点。 1024K： 1000KHz方波输出点。 BS： 位同步信号输出点。（方波，频率可通过拨码开关SW04、SW05改变） 2BS： 2倍位同步信号频率方波输出点。 FS： 帧同步信号输出点。（窄脉冲，频率是位同步信号频率的二十四分之一） NRZ： 24位NRZ码输出点。（码型可通过拨码开关SW01、SW02、SW03改变，码速率和位同步信号频率相同） D0-D7： 预留端口，便于二次开发实验自行开发。 七、实验思考题1.位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用?以串行通信为例：一般的波特率设置为9600b/s。并且一帧格式为10b:包括1个起始位，8个数据位，1个停止位。接下来为了确保通信正确，帧同位信号在起始位置位，表示一帧数据开始发送。位同位在每发一个bit置位。这样就相当于帧信号每10个时钟周期置位，位同步信号1个时钟周期置位。发送接收端都设置这个同步信号，就可以正确接收了。