CPLD可编程数字信号发生器实验一、实验目的1、熟悉各种时钟信号的特点及波形。

2、熟悉各种数字信号的特点及波形。

二、实验内容1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形。

2、测量并分析各测量点波形及数据。

三、实验仪器1、通信原理 0 号模块一块2、示波器一台四、实验原理1、CPLD数字信号发生器，包括以下五个部分：①时钟信号产生电路；②伪随机码产生电路；③帧同步信号产生电路；④ NRZ码复用电路及码选信号产生电路；⑤终端接收解复用电路。

2、24位NRZ码产生电路本单元产生NRZ信号，信号速率可根据输入时钟不同自行选择，帧结构如下图所示。

帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16路为2路数据信号，每路8位。

此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。

LED亮状态表示1码，熄状态表示0码。

五、实验框图六、实验步骤1、观测时钟信号输出波形。

信号源输出两组时钟信号，对应输出点为“CLK1”和“CLK2”，拨码开关S4的作用是改变第一组时钟“CLK1”的输出频率，拨码开关S5的作用是改变第二组时钟“CLK2”的输出频率。

拨码开关拨上为1，拨下为0，拨码开关和时钟的对应关系如下表所示按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

1）根据表1-2改变S4，用示波器观测第一组时钟信号“CLK1”的输出波形；2）根据表1-2改变S5，用示波器观测第二组时钟信号“CLK2”的输出波形。

2、用示波器观测帧同步信号输出波形。

信号源提供脉冲编码调制的帧同步信号，在点“FS”输出，一般时钟设置为2.048M、256K，在后面的实验中有用到。

按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

将拨码开关S4分别设置为“0100”、“0111”或别的数字，用示波器观测“FS”的输出波形。

3、用示波器观测伪随机信号输出波形伪随机信号码型为111100010011010，码速率和第一组时钟速率相同，由S4控制。

按如下方式连接示波器和测试点：4、观测NRZ码输出波形信号源提供24位NRZ码，码型由拨码开关S1，S2，S3控制，码速率和第二组时钟速率相同，由S5控制。

按如下方式连接示波器和测试点：示波器通道目标测试点说明通道１PN PN序列启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

1）将拨码开关S1，S2，S3设置为“01110010 11001100 10101010”，S5设为“1010”，用示波器观测“NRZ”输出波形。

`2）保持码型不变，改变码速率（改变S5设置值），用示波器观测“NRZ”输出波形。

3）保持码速率不变，改变码型（改变S1、S2、S3设置值），用示波器观测“NRZ”输出波形。

七、实验结果1．（1）CLK1 0000 CLK1 0001CLK1 0010 CLK1 0011CLK1 0100 CLK1 0101（2）CLK2 0000 CLK2 0001CLK2 0010随着时钟频率的变小，即周期逐渐变大2、S4 0100 S4 0111频率越小产生的脉冲就越多，存在整数倍的关系，与位数有关系。

2.048MHZ 是256HZ的8倍，即2的3次方，波形是其三倍。

3、S4 0000S4 改为0001一定时间之后图形出现循环，每个周期内0和1出现的概率相等。

4、（1）（2）S5 改为0001（3）模拟信号源实验一、实验目的1、熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。

2、观察分析各种模拟信号波形的特点。

二、实验内容1、测量并分析各测量点波形及数据。

2、熟悉几种模拟信号的产生方法，了解信号的来源、变换过程和使用方法。

三、实验仪器1、通信原理 0 号模块一块2、示波器一台四、实验原理滤波器三部分组成。

模拟信号源电路用来产生实验所需的各种低频信号：同步正弦波信号、非同步信号、音乐信号和载波信号。

1、同步正弦波信号1）功用同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，可用在PAM抽样定理、增量调制、PCM编码实验，作为模拟输入信号。

2）电路原理图2-1为同步正弦信号发生器的电路图。

它由2KHz方波信号产生器（图中省略了）、同相放大器和低通2KHz的方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。

“2K同步正弦波”为其测量点。

U19A及周边的电阻组成一个的同相放大电路，起到隔离和放大作用。

U19C及周边的阻容网络组成一个截止频率为2K的二阶低通滤波器，滤除方波信号里的高次谐波和杂波，得到正弦波信号。

调节W1改变同相放大器的放大增益，从而改变输出正弦波的幅度（0～5V）。

2、非同步信号源非同步信号源利用混合信号SoC型8位单片机C8051F330，采用DDS(直接数字频率合成)技术产生。

通过波形选择器S6选择输出波形，对应发光二极管亮。

它可产生频率为180Hz~18KHz的正弦波、180Hz~10KHz的三角波和250Hz~250KHz 的方波信号。

按键S7、S8分别可对各波形频率进行增减调整。

非同步信号输出幅度为0~4V，通过调节W4改变输出信号幅度。

可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的模拟输入信号。

图2-2 非同步信号发生器电路3、载波产生电路1）功用载波产生电路用来产生数字调制所需的正弦波信号，频率有64KHz和128KHz两种。

2）工作原理64K载波产生电路如图2-4所示，128K载波产生电路如图2-5所示64KHz(128KHz)的方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。

“64K同步正弦波”（“64K”同步正弦波）为其测量点。

U17A(U18A)及周边的电阻组成一个的同相放大电路，起到隔离和放大作用。

U17D(U18D)及周边的阻容网络组成一个截止频率为64K（128KHz）的二阶低通滤波器，滤除方波信号里的高次谐波和杂波，得到正弦波信号。

调节W2(W3)改变同相放大器的放大增益，从而改变输出正弦波的幅度（0～5V）。

图2-4 64K载波产生电路图2-5 128K载波产生电路五、实验步骤1、按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

用示波器测量“2K同步正弦波”输出波形、调节W1 可改变信号输出幅度。

同理，观测“64K同步正弦波”、“128K同步正弦波”各点输出的波形，对应的电位器W2，W3可分别改变各正弦波的幅度。

2、用示波器测量“非同步模拟信号”输出波形。

按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

1）按键S6选择为“正弦波”，改变W4，调节信号幅度（调节范围为0～4V），用示波器观察输出波形。

2）保持信号幅度为3V，改变S7、S8，调节信号频率（调节范围为180Hz~18KHz），用示波器观察输出波形。

3）将波形分别选择为三角波、方波，重复上面两个步骤。

六、结果分析各图形所对应的W1、W2、W3、W4、W5可分别改变图形的幅值，逆时针旋转幅值将会变大，但是改变频率并不影响图形的幅值。

1、2K 同步正弦波64K 同步正弦波128K 同步正弦波2、（1）正弦波未调整时幅度3V保持不变，改变频率（2）方波未调整时改变频率后（3）三角波未调整时改变频率后振幅键控（ASK）调制与解调实验一、实验目的1、掌握用键控法产生ASK信号的方法。

2、掌握ASK非相干解调的原理。

二、实验内容1、观察ASK调制信号波形2、观察ASK解调信号波形。

三、实验仪器1、通信原理 0 号模块一块2、通信原理 3 号模块一块3、通信原理 4 号模块一块4、通信原理 7 号模块一块5、示波器一台四、实验原理调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。

由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控（2FSK）、二进制移相键控(2PSK)三种最基本的数字频带调制信号，而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。

1）2ASK调制原理在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。

使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK）。

2ASK信号典型的时域波形如图9-1所示，其时域数学表达式为：（9-1）式中，A为未调载波幅度，Wc为载波角频率，an为符合下列关系的二进制序列的第n个码元：（9-2）综合式9-1和式9-2，令A＝1，则2ASK信号的一般时域表达式为：（9-3）式中，Ts为码元间隔，g(t)为持续时间 [－Ts/2，Ts/2] 内任意波形形状的脉冲（分析时一般设为归一化矩形脉冲），而S(t)就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。

图9-1 2ASK信号的典型时域波形2ASK信号的产生方法比较简单。

首先，因2ASK信号的特征是对载波的“通－断键控”，用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门，由二进制序列S(t)控制门的通断，S(t)＝1时开关导通；S(t)＝0时开关截止，这种调制方式称为通－断键控法。

其次，2ASK信号可视为S(t)与载波的乘积，故用模拟乘法器实现2ASK调制也是很容易想到的另一种方式，称其为乘积法。

2）2ASK解调原理。

2ASK解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法，相应的接收系统原理框图如图9-2所示：（a）非相干方式（b）相干方式五、实验框图六、实验步骤1、ASK调制实验1）按照下表进行实验连线：2）按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

3）S4拨为1100，PN设置为8K伪随机序列。

以信号输入点“ASK-NRZ”的信号为内触发源，用示波器观察点“ASK-OUT”输出，即为PN码经过ASK调制后的波形。

4）通过信号源模块上的拨码开关S4控制产生PN码的频率，改变送入的基带信号，重复上述实验；也可以改变载波频率来实验。

2、ASK解调实验1）关闭仿真开关，接着上面ASK调制实验继续连线：2）按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

3）将模块7上的拨码开关S2拨为“ASK-NRZ”频率的16倍（利用锁相环法提取输入信号的同步时钟），如：“ASK-NRZ”选8K时，S2选128K，即拨“1000”。

观察模块4上信号输出点“ASK-DOUT”处的波形，把电位器W3顺时针拧到最大，并调节的电位器W1（改变判决门限），直到在“ASK-DOUT”处观察到稳定的PN 码。

3）观察ASK解调输出“OUT1”处波形，并与信号源产生的PN码进行比较。

调制前的信号与解调后的信号形状一致，相位有一定偏移。