通信原理硬件仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)一 我的

1、數(shù)字通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號(hào)波形特點(diǎn)。 2、掌握AMI、HDB3碼的編碼規(guī)則。 3、掌握從HDB3碼信號(hào)中提取位同步信號(hào)的方法。 4、掌握集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。5、了解HDB3（AMI）編譯碼集成電路CD22103。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI）、三階高密度雙極性碼（HDB3）、整流后的AMI碼及整流后的HDB3碼。 2、用示波器觀察從HDB3碼中和從AMI碼中提取位同步信號(hào)的電路中有關(guān)波形。3、用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形。三、

2、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 熟悉信源模塊和HDB3編譯碼模塊的工作原理，使直流穩(wěn)壓電源輸出+5V，-12V電壓。2、 用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號(hào)波形。 接通信源單元的+5V電源，用FS作為示波器的外同步信號(hào)，進(jìn)行下列觀察： （1）示波器的兩個(gè)通道探頭分別接NRZ-OUT和BS-OUT，對(duì)照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（1碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管熄）； （2）用K1產(chǎn)生代碼×1110010（×為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實(shí)驗(yàn)給定的集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點(diǎn)。3、 用示波器

3、觀察HDB3編譯單元的各種波形。（3）將K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000態(tài)，觀察并記錄對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。AMI碼： HDB3碼：（4）將K1、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4置A或H端，CH1接NRZ-OUT，CH2分別接（AMI）HDB3-D、BPF、BS-R和NRZ ，觀察這些信號(hào)波形。觀察時(shí)應(yīng)注意： 當(dāng)輸入碼為.0101 0101 1111 1111 0000 0000時(shí)輸出波形（AMI）HDB3-D碼的波形：AMI、HDB3碼是占空比等于0.5的雙極性歸零碼，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的單極性歸零碼。 NRZ的輸出波形

4、如圖：NRZ信號(hào)（譯碼輸出）遲后于NRZ-OUT信號(hào)（編碼輸入）8個(gè)碼元。BS-R的輸出波形：BS-R是一個(gè)周期基本恒定（等于一個(gè)碼元周期）的TTL電平信號(hào)。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和紀(jì)錄回答：（1）不歸零碼和歸零碼的特點(diǎn)是什么？答：不歸零碼的0電平和1電平寬度相等，歸零碼的0電平和1電平寬度不等，而且，1電平的寬度小于0電平的寬度，即不歸零碼的占空比等于0.5，而歸零碼的占空比小于0.5。（2）與信源代碼中的“1”碼相對(duì)應(yīng)的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什么？答：不一定，例如：源代碼： 1000 1000 0011 0000AMI碼: 1000 -1000 00+1-1 0

5、000HDB3碼：1000 -1000 V0+1-1 +B00+V AMI碼的編碼規(guī)則是：代碼0仍變換為傳輸碼0,而代碼1交替的變換為傳輸碼的+1和-1。而HDB3 碼的全稱是三階高密度雙極性碼。它的編碼規(guī)則為：先檢查二進(jìn)制代碼中有沒有連0串的情況，當(dāng)沒有四個(gè)或四個(gè)以上連0串則按照AMI碼的編碼規(guī)則對(duì)消息進(jìn)行編碼；當(dāng)出現(xiàn)四個(gè)或四個(gè)以上的連0串時(shí)則將每四個(gè)0劃分為一小段，每小段的第四個(gè)0變換成與前一個(gè)非0符號(hào)同極性的符號(hào)這個(gè)符號(hào)稱為破壞符號(hào)，用V表示（+1對(duì)應(yīng)+V，-1對(duì)應(yīng)-V）為了使附加的符號(hào)V不會(huì)破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”造成無直流特性，還必須保證相鄰的兩個(gè)V符號(hào)也應(yīng)該使極性交替的。這一點(diǎn)，當(dāng)相鄰

6、的兩個(gè)V之間有奇數(shù)個(gè)非0符號(hào)時(shí)可以保證；但是當(dāng)有偶數(shù)個(gè)非0符號(hào)時(shí)就得不到保證了，這是就要再將該小段的第一個(gè)0變成+B或-B，B符號(hào)的極性與前一個(gè)非0符號(hào)相反，并讓后面的非0符號(hào)從V開始再交替變換。2、設(shè)代碼為全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，給出AMI及HDB3碼的代碼和波形。 答：當(dāng)代碼為1111 1111 1111 1111 1111 1111 時(shí)：AMI碼：+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 + 1 -1 + 1 -1 +1 1 +1 -1 +1 -1 +1 -1HDB3碼：+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1

7、 -1 +1 -1 +1 -1 + 1 -1 + 1 -1 +1 1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 當(dāng)代碼為0000 0000 0000 0000 0000 0000時(shí)： AMI碼：0000 0000 0000 0000 0000 0000 HDB3碼：000-v +B00+v -B00-v +B00+v -B00-v +B00+v 當(dāng)代碼為0111 0010 0000 1100 0010 0000時(shí)： AMI碼：0+1-1+1 00-10 0000 +1-100 00+10 0000HDB3碼：0+1-1+1 00-10 00-v0 +1-1+B0 0+v-10 00-v03、總結(jié)從H

8、DB3碼中提取位同步信號(hào)的原理。3.在HDB3碼的一個(gè)非零碼元內(nèi)，存在從0到1（或從1到0）的階躍，且相鄰非零碼元的階躍之間的間隔剛好等于碼元速率的倒數(shù)。根據(jù)這些階躍可以得到位同步信息。4.基帶碼的功率譜密度公式為：Psf=fsP1-PG1f-G2f2+m=-fsPG1mfs+1-PG2mfs2(f-mfs)對(duì)于單極性歸零碼，G1(f)=Ts2sinfTs2fTs2，G2f=0。因此它的功率譜密度為：Psf=fsP1-PTs2sinfTs2fTs22+14m=-P2(f-2mfs)其中P為非零碼出現(xiàn)的概率。功率譜中，在2mfs處存在沖激，通過帶通濾波器提取出該頻率分量，再分頻即可得到位同步信號(hào)

9、。該沖激的大小為P24。連零碼越長(zhǎng)，AMI碼出現(xiàn)非零碼元的概率越小，及P越小，提取2mfs頻率分量越困難。由于HDB3碼通過V碼和B碼打破了連零，不會(huì)減小非零碼出現(xiàn)的概率，因此長(zhǎng)連零不會(huì)影響HDB3碼位同步信號(hào)的提取。實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握絕對(duì)碼、相對(duì)碼概念及它們之間的變換關(guān)系。 2、掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的方法。 3、掌握相對(duì)碼波形與2PSK信號(hào)波形之間的關(guān)系、絕對(duì)碼波形與2DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的頻譜與數(shù)字基帶信號(hào)頻譜之間的關(guān)系。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、用示波器觀察絕對(duì)碼波形、相對(duì)碼波形。 2、用示波

10、器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號(hào)波形。3、用頻譜儀觀察數(shù)字基帶信號(hào)頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的頻譜。三、 實(shí)驗(yàn)步驟 1、熟悉數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元的工作原理. 2、用數(shù)字信源模塊的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)，示波波CH1接AK，CH2接BK，信源模塊的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼變換規(guī)律以及從相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律。3、示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號(hào)相位變化與絕對(duì)碼的關(guān)系以及2DPSK信號(hào)相位變化與相對(duì)碼的關(guān)系（此關(guān)系即是2PSK信號(hào)相位變化與信源代碼

11、的關(guān)系）。注意：2DPSK信號(hào)的幅度比較小，要調(diào)節(jié)示波器的幅度旋鈕，而且信號(hào)本身幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。 4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-OUT；觀察這兩個(gè)信號(hào)與AK的關(guān)系（注意“1”碼與“0”碼對(duì)應(yīng)的2FSK信號(hào)幅度可能不相等，這對(duì)傳輸信息是沒有影響的）。四、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1、將k1,k2,k3置于0101 0101 1111 1111 1111 1111時(shí)AK，BK的輸出波形如下圖：2、 示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分別接AK及BK，AK的波形如下圖：BK的波形如下圖：3、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-

12、OUT；觀察這兩個(gè)信號(hào)與AK的關(guān)系2FSK-OUT的波形如下圖所示：2ASK-OUT的輸出波形入下圖所示：四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、設(shè)絕對(duì)碼為全1、全0或1001 1010，求相對(duì)碼。 解：絕對(duì)碼為1111 1111時(shí)相對(duì)碼為： ： 1 1 1 1 1 1 1 1 ：（0） 1 0 1 0 1 0 1 0 絕對(duì)碼為0000 0000時(shí)相對(duì)碼為： ： 0 0 0 0 0 0 0 0 ：（0） 0 0 0 0 0 0 0 0絕對(duì)碼為1001 1010時(shí)相對(duì)碼為： ： 1 0 0 1 1 0 1 0 ：（0） 1 1 1 0 1 1 0 02、設(shè)相對(duì)碼為全1、全0或1001 1010，求絕對(duì)碼。 解：

13、相對(duì)碼為1111 1111時(shí)絕對(duì)碼為： 1 1 1 1 1 1 1 1： 0 0 0 0 0 0 0相對(duì)碼為0000 0000時(shí)絕對(duì)碼為： ： 0 0 0 0 0 0 0 0： 0 0 0 0 0 0 0相對(duì)碼為1001 1010時(shí)絕對(duì)碼為： ： 1 0 0 1 1 0 1 0 ： 1 0 1 0 1 1 13、設(shè)信息代碼為1001 1010，載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2DPSK及2PSK信號(hào)波形。 解：2DPSK2PSK4、總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼的變換規(guī)律、相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律并設(shè)計(jì)一個(gè)由相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換電路。答:由絕對(duì)碼變換到相對(duì)碼就是根據(jù)公式，再由相對(duì)碼變到絕對(duì)碼就是根

14、據(jù)公式因此要設(shè)計(jì)一個(gè)由相對(duì)碼變到絕對(duì)碼就用一個(gè)加法器然后把它的輸出端接回到一個(gè)輸入端，另一個(gè)輸入端接就可以實(shí)現(xiàn)了。絕對(duì)碼至相對(duì)碼的變換規(guī)律：假設(shè)絕對(duì)碼為00111001，則相對(duì)碼為0（參考位）00101110、或1（參考位）11010001；可看出變換規(guī)律為：絕對(duì)碼對(duì)應(yīng)的相對(duì)碼根據(jù)不僅與絕對(duì)碼有關(guān)，也與參考位有關(guān)，遇0則保持，遇1則變位。相對(duì)碼是保持位，則絕對(duì)碼為0；相對(duì)碼是變化位，則絕對(duì)碼為1。5、總結(jié)2DPSK信號(hào)的相位變化與絕對(duì)碼的關(guān)系以及2DPSK信號(hào)的相位變化與相對(duì)碼的關(guān)系（即2PSK的相位變化與信息代碼之間的關(guān)系）。答： 2DPSK的同一相位并不對(duì)應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)，而前后碼元相

15、對(duì)相位的差才唯一確定信息符號(hào)，2DPSK沒有PSK的倒現(xiàn)象。2DPSK的相位與絕對(duì)碼的關(guān)系，絕對(duì)碼為0，2DPSK的相位不變，絕對(duì)碼為1，2DPSK的相位倒；2DPSK的相位與相對(duì)碼的關(guān)系，相對(duì)碼為0，2DPSK的相位為0相，相對(duì)碼為1，2DPSK的相位為相。實(shí)驗(yàn)四 數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握2DPSK相干解調(diào)原理2、掌握2FSK過零檢測(cè)解調(diào)原理二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、用示波器觀察2DPSK波形2、用示波器觀察2FSK波形三、實(shí)驗(yàn)步驟1、接通M6數(shù)字信源模塊，M4數(shù)字調(diào)制模塊的電源，并檢查其是否正常工作。2、2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn) （1）將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK ,CH2接2DPSK解

16、調(diào)單元的MU。MU與BK同相或反相，器波形應(yīng)接近理論波形。 （2）示波器的CH2接LPF，可看到LPF與MU反相。當(dāng)一幀內(nèi)BK中“1”碼“0”碼個(gè)數(shù)相同時(shí)，LPF的正、負(fù)極性信號(hào)與0電平對(duì)稱，否則不對(duì)稱。 （3）段開、接通電源若干次，使數(shù)字調(diào)制單元CAR信號(hào)與載波同步單元CAR-OUT信號(hào)同相，觀察數(shù)字單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字調(diào)制單元張AK信號(hào)與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK、AK-OUT信號(hào)之間的關(guān)系。 （4）再斷開、接通電源若干次，使CAR信號(hào)與CAR-OUT信號(hào)反相，重新進(jìn)行步驟（3）中的觀察。在進(jìn)行上述各步驟時(shí)應(yīng)注意運(yùn)放是一個(gè)反相

17、放大器3、2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn) 示波器探頭CH1結(jié)束自解調(diào)單元中的AK,CH2分別接2FSK解調(diào)單元中的DW1、DW2、FD、LPF、CM及AK-OUT，觀察2FSK過零檢測(cè)解調(diào)器的解調(diào)過程四、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1、2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (1)、觀察基帶信號(hào)（BK）和2DPSK乘以載波的信號(hào)（MU）： (2)、觀察基帶信號(hào)與MU信號(hào)通過低通濾波器后的波形（LPF）：(3)、當(dāng)數(shù)字調(diào)制單元的載波與解調(diào)單元中的同步載波同相時(shí)，觀察AK和BK與解調(diào)各階段波形：BK與MU：BK與LPF：BK與BK-OUT：AK與MU：AK與LPF：AK與BK-OUT：AK與AK-OUT：(4)、當(dāng)數(shù)字調(diào)制單元的載波與解調(diào)單元中的同步載波反相時(shí)，觀察AK和BK與解調(diào)各階段波形：BK與MU：BK與LPF：BK與BK-OUT：AK與MU：AK與LPF：AK與AK-OUT：AK與BK-OUT：2、2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果DW1輸