实验一信号源实验.doc

通信原理实验报告（一）
颜平
222011315220096
实验一 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．理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。
3．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
三．实验器材
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
如上原理框图部分，
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100Hz～10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz～1KHz）、方波（频率变化范围100Hz～10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz～1KHz）以及32KHz、64KHz、1MHz的点频正弦波（幅度可以调节）
2． 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SW103、SW104、SW105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U004（EPM7128）来完成，通过拨码开关SW101、SW102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
五、操作方法与实验步骤：

1、将信号源模块小心固定在主机箱中，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LED001、LED002发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。
3、模拟信号源部分
①观察“32K正弦波”、“64K正弦波”、“1M正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器“32K幅度调节”、“64K幅度调节”、“1M幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。
②按下“复位”键使U006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LED007灭，数码管M001~M004显示“2000”。
③按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其他仍熄灭），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，四个波形报指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波、和方波。
④将波形选择为正弦波，转动旋转编码器K001，改变输出信号的频率，观察“模拟输出”点的波形，并注意计算其频率是否与数码管显示的一致。转动电位器“幅度调节1”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达3V以上。
⑤将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波、重复上述实验。
4.数字信号源部分

①拨码开关SW101、SW102的作用是改变分频器的分频比，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1—9999，所以位同步信号频率范围是200Hz~2MHz。
②将拨码开关SW101、SW102设置为00000001 00000000，SW103、SW104、SW105设置为01110010 00110011 10101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。
③改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。
④观察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各点波形。

六．实验波形记录
1．模拟信号源部分
（1）32K正弦波 （2）64K正弦波

（3）1M正弦波 （4）三角波

（5）锯齿波 （6）方波

2．数字信号源部分
（1）BS波形 （2）2BS波形

（3）FS波形 （4）NRZ波形

（5）1024K波形 （6）256K波形

（7）64K波形 （8）32K波形

（9）8K波形 （10）Z8K波形
六．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？
答： 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。位同步在每发一个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。
频谱分析实验

一：实验目的
1、通过对输入模拟信号的观察和分析，加深对福利叶变换和信号频率特性的理解；
2、掌握频谱分析模块的使用方法。
二、实验内容
1、将信号源输出的模拟信号输入本模块，观察频谱；
2、将其他模块输出的信号输入本模块，观察频谱。
三：实验器材
频谱分析模块
信号源模块
20MHz双踪示波器
连接线
四：实验原理
频率分析常常比时域分析更优越，用于复杂信号的分析。傅里叶的基本概念指出:一个任意函数可以被分解为无数多个不同频率正弦信号的和。在此试验中用从DFT演变而来的FFT变换算法进行频谱分析。具体FFT算法原理参考专业书。

实验电路工作原理框图如下所示：

1：低通滤波器
低通滤波器多多作用是抗混叠。在采样前，对输入信号做滤波处理去掉输入信号中频率高于1/2采样频率的信号，以免发生混叠。本实验采用的是二阶巴特沃斯滤波器。
2：A/D转换
将输入的模拟信号进行采样、量化、编码成为数字信号，以数组的方式进行存储，作为FFT的输入序列。
3：DSP处理
对上述中的数字信号输入信号进行FFT处理，得到一个复数值，然后对其取模一进行频谱分析。
4、D/A转换
将现在存储器中的数字信号转换成为模拟信号，以备示波器显示输出频谱图。

五：实验内容
正弦波：

频谱图：

三角波：

三角波频谱图：

方波：

方波频谱图：

实验心得：
频谱分析直接用频谱分析仪分析所得。此处试验只是让我们明白一下实验原理。