1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、，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
7、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
8、，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、SW
9、02、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、31.25
10、K、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
11、。 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。
