通信原理实验指导书(6)

生电路如图5-6所示。该电路用一比较器对解调获得的基带信号进行零电平判决，再由一触发器对判决信号进行抽样再生，所不同的是，这种码元定时是由位同步提供的。这样，解调、同步和码再生就组成了一个较完整的数字通信接收系统 。

四、实验内容

注意：

在连接实验平台和实验板的电源时请务必关断电源的开关。

连线：

1. 连接实验平台和实验板的电源+5V、-5V、+12V和GND，切勿连接错误！

2. 连接实验板的码定时信号输出插孔（1.4）（图5-2调制电路部分）和实验平台伪随机序列的第一路输入插孔（伪随机序列区）；

3. 连接实验平台伪随机序列的第一路输出插孔（伪随机序列区）和实验板m序列输入插孔（1.5）； 4. 连接实验板的调制信号输出插孔（OUT）和实验板的解调信号输入插孔（IN）（图5-3 解调电路部分）；

5. 将实验平台第一路伪随机序列设置开关M1-123置为“010”（设置开关的7-9位）。

实验内容：

1. 方波源

测量方波源信号——点（1.1）的频率，记录波形。本实验的主时钟信号由一个多谐振荡器提供，输出频率约为11800Hz。 2. 分频链的分频比

可变分频比的分频链由多级D触发器构成，当信码为“1”时，使载波信号为主振的4分频；

当信码为“0”时，使载波信号为主振的8分频。观察可变分频比的分频链输出测量点（1.2）——1475Hz，测量点（1.3）——2950Hz，按相位关系记录测量点（1.1）、（1.2）、（1.3）的波形。 3. 码定时分频链及m序列发生器

这两部分是为了向FSK提供信码而设置的。码定时分频链由五级D触发器组成32分频电路，

4

在测量点（1.4）处可测得频率370Hz的对称方波。m序列发射器为四级D触发器组成的2-1=15位的伪随机序列，在测量点（1.5）处可观察m序列。记录测量点（1.4）、（1.5）的波形。 4. FSK调制

改变信码输出连接点“K-0”、“K-1”、“K-M”，当“K-0”连接时，为“0”码（即低电平）输

入调制；当“K-1”连接时，为“1”码（即高电平）输入调制；当“K-M”连接时，为m序列输入调制。分别在测量点（1.6）处观测FSK调制后的波形。记录当为m序列输入时，在测量点（1.6）处用示波器观察到得两种不同频率的调频波，与m序列对齐相位关系，画出其调频波形。

5. 限幅放大

限幅放大器对FSK信号进行限幅是为了将其变换成方波以提取过零点信息。本实验采用通用

电压比较器LM311做过零再生。在测量点（2.1）观测经过限幅后的方波信号。 6. 微分整流

为了提取过零点信息采用微分整流的方法，在测量点（2.2）处观测过零脉冲，每个过零点

对应一个脉冲。 7. 展宽

为了把过零点的窄脉冲展宽成具有一定宽度的脉冲，本实验采用单稳态来形成宽脉冲。在测

量点（2.3）处可以观测到与过零点对应的宽脉冲。 8. 有源低通

由于FSK调制采用不同的载频代表不同的信息，过零点的多少反映了调制端的基本信息。因

此，采用一个有源低通滤波器对过零信号进行滤波，即把过零信息中的基带信号提取出来。经过滤波后的过零点多的信号输出高电压，过零点少的信号输出低电压。在测量点（2.4）处观测恢复出来的基带信号，利用测量点（1.4）——码定时信号作为示波器的同步信号可看到眼图。利用测量点（2.9）——接收端提取的位同步信号作为示波器的同步信号也可看到眼图。 9. 判决

经过有源低通滤波后，过零点被转换成基带模拟信号，将这个信号送入一个判决器，就得到

了数字信号。由于有源低通对基带模拟信号进行了反向输出，因此判决后的数字信号与发送端的信号是反相的。在测量点（2.5）处观测判决后的数字信号。 10. 微分整流

为了在经过判决得到的数字信号中提取位定时信息，对基带信号进行微分整流，目的在于提

取过零点信息。在测量点（2.6）处可以观测经过微分整流后的过零点脉冲。 11. 有源带通

基带信号为不归零的脉冲，不含位同步信息，经过上述的变换后，就得到了含有位同步信息

的脉冲，有源带通就是为了把位同步信息提取出来。由于单T有源网络的Q值不高，因此输出地正弦波相对于信码在连“1”或连“0”处会出现衰减振荡，但不影响回复同步脉冲。在测量点（2.7）处可以观测到衰减振荡。 12. 判决

为了得到位定时信号，将有源带通滤波器输出地模拟信号送入判决器，将衰减振荡信号转换

为满足TTL电平要求的位定时信号。在测量点（2.8）可以观测到经过判决后的位定时信号。 13 .整形与延迟

为了使位同步对解调信号的抽样获得良好效果，还需要使波形更符合TTL电平的跳变规则，

另外必须使位同步脉冲的跳变沿避开解调信号的跳变沿，因此需要采用适当整形、延迟的方法。本实验采用若干非门完成此功能。在测量点（2.9）处可以观测到经过延迟的位定时信号。

以测量点（1.4）为同步信号，同时观察（1.4）和（2.9），比较发送端的码定时信号和接收

端提取的位同学信号的频率是否一致。 14. 抽样

抽样定时采用D触发器完成，最后输出的信码与发信码相比较应无误码。在测量点（2.10）

可以观测到最后输出地恢复新。

五、实验报告

1. 整理FSK调制解调过程中各点的实验数据和波形。 2. 描述FSK系统的组成及各部分的作用。 3. 实现FSK调制和解调是否还有其他方法？

4. 估算本实验调制器后如果需要增加一级带通滤波器，滤波器的中心频率是多少？带宽是多少？ 5. 为什么利用FSK波形的过零点可以检测出信码？

6. 从信码中直接提取位同步是如何使信码变换成含有位同步信息的？ 7. 通过本实验还有什么收获和体会？

附录：

TCM-P通信原理教学实验装置简介

本实验装置配合通信原理理论课程的教学工作，使学生对通信原理课程中的模拟系统、数字系统、基带传输、频带传输、模拟信号数字传输等知识点都有一定的感性认识。 注：在连接实验平台和实验板的电源时，请务必关闭电源开关

a）电源：

i. 输入电压：市电AC220V±10%

ii. 内置开关电源输出：DC +5V(2A)、-5V(0.1A)、+12V(0.3A)、-12V(0.3A)、GND iii. 功耗：市电AC220V瞬间峰值电流1A，常态最大功耗25W

b）模拟信号输出：

c）数字信号输出（TTL电平）

DIP开关1-5位设置 00000 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010

iv. 两路可调码长和码速率的伪随机序列：15bits、31bits、32bits、1000 码（DIP开关

时隙 无 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DIP开关1-5位设置 01011 01100 01101 01110 01111 10000 10001 10010 10011 10100 10101 时隙 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 DIP开关1-5位设置 时隙 10110 10111 11000 11001 11010 11011 11100 11101 11110 11111 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 i. 六路时钟信号：4.096MHz、2.048MHz、1.024MHz、/4.096MHz、/2.048MHz、/1.024MHz ii. 四路时钟脉冲：32KHz、8KHz、/32KHz、/8KHz

iii. 两路可调时隙脉冲：8KHz、/8KHz（DIP开关1-5位控制，1-31时隙） i. 两路同频：2Hz-200KHz ii. 峰峰值（Vp-p）：0-24V iii. 正弦波、方波、三角波

7-9、10-12位控制）

DIP开关7-9位设置 000 001 010 011 100-111 测量点及连接点说明表：