海南大學(xué)通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院編2015年9月2目 錄 實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)2實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制9實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字解調(diào)12實(shí)驗(yàn)四 時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)16實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、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HD

2、B3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、 實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元和HDB3編譯碼單元。1、接好電源線，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。用信源單元的FS作為示波器的外同步信號(hào)，示波器探頭的地端接在實(shí)驗(yàn)板任何位置的GND點(diǎn)均可。2、用示波器觀察數(shù)字信源單元上的各種信號(hào)波形。示波器的兩個(gè)通道探頭分別接信源單元的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）；圖1.NRZ-OUT和BS-OUT圖2.對(duì)照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài) 3、用示波器觀

3、察HDB3編譯單元的各種波形。（1）示波器的兩個(gè)探頭CH1和CH2分別接信源單元的NRZ-OUT和HDB3單元的（AMI）HDB3，將信源單元的K1、K2、K3每一位都置1，觀察全1碼對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。圖3.全1碼對(duì)應(yīng)的AMI碼圖4.全1碼對(duì)應(yīng)的HDB3碼（2）再將K1、K2、K3置為全0，觀察全0碼對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。觀察AMI碼時(shí)將HDB3單元的開(kāi)關(guān)K4置于A端，觀察HDB3碼時(shí)將K4置于H端，觀察時(shí)應(yīng)注意AMI、HDB3碼是占空比等于0.5的雙極性歸零碼。編碼輸出HDB3（AMI）比輸入NRZ-OUT延遲了4個(gè)碼元。圖5.全0碼對(duì)應(yīng)的AMI碼圖6.全0碼對(duì)應(yīng)的HDB3碼

4、（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。圖7.對(duì)應(yīng)的AMI碼圖8.對(duì)應(yīng)的HDB3碼（4） 將K1、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4先置A（AMI）端再置H（HDB3）端，CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的（AMI-D）HDB3-D、BPF、BS-R和NRZ ，觀察這些信號(hào)波形。圖9-1.K4置A（AMI）端、CH2接（AMI-D）HDB3-D圖9-2.K4置H（HDB3）端、CH2接（AMI-D）HDB3-D圖10-1.K4置A（AMI）端、CH2接BPF圖10-2.K4置H（HDB3

5、）端、CH2接BPF圖11-1.K4置A（AMI）端、CH2接BS-R圖11-2.K4置H（HDB3）端、CH2接BS-R圖12-1.K4置A（AMI）端、CH2接NRZ圖12-2.K4置H（HDB3）端、CH2接NRZ觀察時(shí)應(yīng)注意： HDB3單元的NRZ信號(hào)（譯碼輸出）滯后于信源模塊的NRZ-OUT信號(hào)（編碼輸入）8個(gè)碼元。 AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的單極性歸零碼。 BPF信號(hào)是一個(gè)幅度和周期都不恒定的正弦信號(hào)，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)。 信源代碼連0個(gè)數(shù)越多，越難于從AMI碼中提取位同步信號(hào)（或者說(shuō)要求帶通濾波的Q值越高，因而越難于實(shí)

6、現(xiàn)），而HDB3碼則不存在這種問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)中若24位信源代碼中連零很多時(shí)，則難以從AMI碼中得到一個(gè)符合要求的位同步信號(hào)，因此不能完成正確的譯碼（由于分離參數(shù)的影響，各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的現(xiàn)象可能略有不同。一般將信源代碼置成只有1個(gè)“1”碼的狀態(tài)來(lái)觀察譯碼輸出）。若24位信源代碼全為“0”碼，則更不可能從AMI信號(hào)（亦是全0信號(hào)）得到正確的位同步信號(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？（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：（1）不歸零碼的脈寬等于碼元寬度； 歸零碼的脈寬小于碼元的寬度。 （2）與信源代碼中的“1

7、”碼對(duì)應(yīng)的AMI 碼及HDB3 碼不一定相同。 因?yàn)樾旁创a中的“1”碼對(duì)應(yīng)的AMI 碼“1”、“-1”相間出現(xiàn)，而HDB3 碼中的“1”， “-1”不但與信源代碼中的“1”碼有關(guān)，而且還與信源代碼中的“0”碼有關(guān)。 如以下例子：可以看到消息碼中的最后兩個(gè)“1”，在AMI碼和HDB3中是不同的。 消息碼： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI 碼： 1 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 1 HDB3碼： 1 0 -1 1 0 0 0 V -B 0 0 -V 0 1 0 -12. 設(shè)代碼為全1，全0及0111 0010 0000 110

8、0 0010 0000，給出AMI及HDB3碼的代碼和波形。 答：見(jiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的（1）（2）（3）。40實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、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。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)步驟本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元。 1、熟悉數(shù)字

9、調(diào)制單元的工作原理。接好電源線，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源開(kāi)關(guān)，用數(shù)字信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)。2、示波器CH1接信源單元的(NRZ-OUT)AK，CH2接數(shù)字調(diào)制單元的BK，信源單元的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，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的關(guān)系）。4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個(gè)信號(hào)與AK的關(guān)系（注意“1”碼與

10、“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(méi)有影響的）。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。 答： 絕對(duì)碼 ：11111，00000，10011010 相對(duì)碼 ：10101，00000，11101100 或 01010，11111，00010011 2、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(huà)出2DPSK及2PSK信號(hào)波形。 實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握2DPSK相干解調(diào)原理。2. 掌握2FSK過(guò)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相干解調(diào)器各點(diǎn)波形。2. 用示波器觀察2FSK過(guò)零

11、檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形。三、實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元、數(shù)字調(diào)制單元、載波同步單元、2DPSK解調(diào)單元及2FSK解調(diào)單元，它們之間的信號(hào)連結(jié)方式如圖3-5所示,其中實(shí)線是指已在電路板上布好的,虛線是實(shí)驗(yàn)中要連接的。實(shí)際通信系統(tǒng)中，解調(diào)器需要的位同步信號(hào)來(lái)自位同步提取單元。本實(shí)驗(yàn)中尚未用位同步提取單元,所以位同步信號(hào)直接來(lái)自數(shù)字信源。在做2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)，位同步信號(hào)送給2DPSK解調(diào)單元，做2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)則送到2FSK解調(diào)單元。圖3-5 數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)連接圖 1. 復(fù)習(xí)前面實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并熟悉2DPSK解調(diào)單元及2FSK解調(diào)單元的工作原理，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。用數(shù)字信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外

12、同步信號(hào)。2. 2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)（1）將數(shù)字信源單元的BS-OUT連接到2DPSK解調(diào)單元的BS-IN點(diǎn),將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK，CH2接2DPSK解調(diào)單元的MU。MU與BK同相或反相，其波形應(yīng)接近圖3-3所示的理論波形。（2）示波器的CH2接2DPSK解調(diào)單元的LPF，可看到LPF與MU同相。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)電平與0電平對(duì)稱(chēng)，否則不對(duì)稱(chēng)。（3）示波器的CH1接Vc，調(diào)節(jié)電位器R39，使Vc為L(zhǎng)PF的中值（當(dāng)BK中“1”與“0”等概時(shí)LPF的中值為0電平），此即為抽樣判決器的最佳門(mén)限。（4）觀察數(shù)字調(diào)制單元的BK與2DPSK解調(diào)單

13、元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字調(diào)制單元中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。 3. 2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)將數(shù)字信源單元的BS-OUT換接到2FSK解調(diào)單元的BS-IN點(diǎn),示波器探頭CH1接數(shù)字調(diào)制單元中的AK，CH2分別接2FSK解調(diào)單元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，觀察2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器的解調(diào)過(guò)程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形應(yīng)接近圖3-4所示的理論波形，若相差較大可微調(diào)節(jié)電位器R48。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 設(shè)絕對(duì)碼為1001101，相干載波頻率等于碼速率的1.5倍，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察得到的規(guī)律，畫(huà)出CAR-OUT與

14、CAR同相、反相時(shí)2DPSK相干解調(diào)MU、LPF、BS、BK、AK波形示意圖，總結(jié)2DPSK克服相位模糊現(xiàn)象的機(jī)理。 答：2DPSK克服相位模糊現(xiàn)象的機(jī)理：DPSK原碼經(jīng)變換為差分碼序列bk，延遲一碼元為bk-1，接收端正確檢測(cè)后，經(jīng)反變換再恢復(fù)，此時(shí)若本地相干載波反相，則相干解調(diào)后得到bk的反碼，經(jīng)碼型反變換，即可清除相位模糊現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)四 時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的基本原理及數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程。 2.掌握位同步信號(hào)抖動(dòng)、幀同步信號(hào)錯(cuò)位對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?.掌握位同步信號(hào)、幀同步信號(hào)在數(shù)字分接中的作用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.用數(shù)字信源模塊、數(shù)字終端模

15、塊、位同步模塊及幀同步模塊連成一個(gè)理想信道時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)，使系統(tǒng)正常工作。 2.觀察位同步信號(hào)抖動(dòng)對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?3.觀察幀同步信號(hào)錯(cuò)位對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?. 用示波器觀察分接后的數(shù)據(jù)信號(hào)、用于數(shù)據(jù)分接的幀同步信號(hào)、位同步信號(hào)。三、實(shí)驗(yàn)步驟 本次實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源、位同步、幀同步、數(shù)字終端這四個(gè)單元。它們的信號(hào)連接關(guān)系如圖4-6所示，其中實(shí)線表示實(shí)驗(yàn)板上已經(jīng)布好，虛線表示實(shí)驗(yàn)中要手工連接的信號(hào)線（共四根）。 1.復(fù)習(xí)位同步、幀同步的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并熟悉數(shù)字終端單元工作原理，按照?qǐng)D4-6將這四個(gè)模塊連在一起，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。圖4-6 數(shù)字基帶系統(tǒng)連接圖 2.用示波器CH1觀察數(shù)字信

16、源單元NRZ-OUT波形，判斷信源單元是否工作正常。3. 用示波器CH2觀察位同步單元BS-OUT，調(diào)節(jié)位同步單元的可變電容，使位同步信號(hào)BS-OUT對(duì)準(zhǔn)信源的NRZ信號(hào)中間位置并且相位抖動(dòng)最小。 4.將數(shù)字信源單元的K1置于1110010，用示波器CH2觀察幀同步單元FS信號(hào)與信源NRZ信號(hào)的相位關(guān)系，判斷幀同步單元是否工作正常。 5.當(dāng)位同步單元、幀同步單元已正確地提取出位同步信號(hào)和幀同步信號(hào)時(shí)，通過(guò)發(fā)光二極管觀察兩路8bit數(shù)據(jù)已正確地傳輸?shù)绞战K端。6.用示波器觀察分接出來(lái)的兩路8bit周期信號(hào)D1(對(duì)應(yīng)位同步B1)和D2(對(duì)應(yīng)B2)。 7.觀察位同步抖動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。用示波器觀察數(shù)字終端單元的D1或D2信號(hào)，然后緩慢調(diào)節(jié)位同步單元上的可變電容C2（增大位同步抖動(dòng)范圍），觀察D1或D2信號(hào)波形變化情況和發(fā)光二極管的狀況（C2在某一范圍