通信原理实验报告河南农业大学理学院.docx

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通信原理实验报告河南农业大学理学院

通信原理实验

报告

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

完成日期：

实验一AMI码型变换实验

一、实验目的

1、了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。

2、掌握AMI码的编译规则。

3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。

二、实验器材

1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块

2、双踪示波器一台

3、连接线若干

三、实验原理

1、AMI编译码实验原理框图

AMI编译码实验原理框图

2、实验框图说明

AMI编码规则是遇到0输出0，遇到1则交替输出+1和-1。

实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后，得到AMI-A1和AMI-B1两路信号，再通过电平转换电路进行变换，从而得到AMI编码波形。

AMI译码只需将所有的±1变为1，0变为0即可。

实验框图中译码过程是将AMI码信号送入到电平逆变换电路，再通过译码处理，得到原始码元。

四、实验步骤

实验项目一AMI编译码（256KHz归零码实验）

概述：

本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证AMI编译码规则。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN

模块8：

TH3（编码输入-数据）

基带信号输入

信号源：

CLK

模块8：

TH4（编码输入-时钟）

提供编码位时钟

模块8：

TH11（AMI编码输出）

模块8：

TH2（AMI译码输入）

将数据送入译码模块

模块8：

TH5（单极性码）

模块13：

TH7（数字锁相环输入）

数字锁相环位同步提取

模块13：

TH5（BS2）

模块8：

TH9（译码时钟输入）

提供译码位时钟

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】→【256K归零码实验】。

将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：

编码输入信号为256K的PN序列。

小龚

（1）用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH11（AMI输出），观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证AMI编码规则。

注：

观察时注意码元的对应位置。

（2）用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录AMI译码波形与输入信号波形。

思考：

译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？

编译码延时小于3个码元宽度

实验项目二AMI编译码（256KHz非归零码实验）

概述：

本项目通过观测AMI非归零码编译码相关测试点，了解AMI编译码规则。

1、保持实验项目一的连线不变。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】→【256K非归零码实验】。

将模块13的开关S3分频设置拨为0100，即提取256K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：

编码输入信号为256KHz的PN序列。

4、实验操作及波形观测。

参照项目一的256KHz归零码实验项目的步骤，进行相关测。

小龚

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

AMI码的全称是传号交替反转码。

它是一种将消息代码0和1按如下规则进行编码的码：

代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的+1、–1、+1、–1… 由于AMI码的传号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。

由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

实验二HDB3码型变换实验

一、实验目的

1、了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。

2、掌握HDB3码的编译规则。

3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。

二、实验器材

1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块

2、双踪示波器一台

3、连接线若干

三、实验原理

1、HDB3编译码实验原理框图

HDB3编译码实验原理框图

2、实验框图说明

我们知道AMI编码规则是遇到0输出0，遇到1则交替输出+1和-1。

而HDB3编码由于需要插入破坏位B，因此，在编码时需要缓存3bit的数据。

当没有连续4个连0时与AMI编码规则相同。

当4个连0时最后一个0变为传号A，其极性与前一个A的极性相反。

若该传号与前一个1的极性不同，则还要将这4个连0的第一个0变为B，B的极性与A相同。

实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后，得到HDB3-A1和HDB3-B1两路信号，再通过电平转换电路进行变换，从而得到HDB3编码波形。

同样AMI译码只需将所有的±1变为1，0变为0即可。

而HDB3译码只需找到传号A，将传号和传号前3个数都清0即可。

传号A的识别方法是：

该符号的极性与前一极性相同，该符号即为传号。

实验框图中译码过程是将HDB3码信号送入到电平逆变换电路，再通过译码处理，得到原始码元。

四、实验步骤

实验项目一HDB3编译码（256KHz归零码实验）

概述：

本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证HDB3编译码规则。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN

模块8：

TH3（编码输入-数据）

基带信号输入

信号源：

CLK

模块8：

TH4（编码输入-时钟）

提供编码位时钟

模块8：

TH1（HDB3输出）

模块8：

TH7（HDB3输入）

将数据送入译码模块

模块8：

TH5（单极性码）

模块13：

TH7（数字锁相环输入）

数字锁相环位同步提取

模块13：

TH5（BS2）

模块8：

TH9（译码时钟输入）

提供译码位时钟

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】→【256K归零码实验】。

将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：

编码输入信号为256K的PN序列。

4、实验操作及波形观测。

（1）用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH1（HDB3输出），观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证HDB3编码规则。

注：

观察时注意码元的对应位置。

（2）用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录HDB3译码波形与输入信号波形。

思考：

译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？

波形相比延迟了五个时钟周期

实验项目二HDB3编译码（256KHz非归零码实验）

概述：

本项目通过观测HDB3非归零码编译码相关测试点，了解HDB3编译码规则。

1、保持实验项目一的连线不变。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】→【256K非归零码实验】。

将模块13的开关S3分频设置拨为0100，即提取256K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：

编码输入信号为256K的PN序列。

4、实验操作及波形观测。

参照前面的256KHz归零码实验项目的步骤，进行相关测试。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

（1）先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4，此时的AMI码就是HDB3码

（2）若AMI码中连0的个数大于4，则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号（+或-）同极性的符号，用V表示（前一非零符号极性为+，则第4个0转换成+V；同理若极性为-，则转换为-V）；

（3）为了不破坏极性交替反转，当相邻V符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成＋B或-B，B符号的极性与前一非零符号的极性相反，并让后面的非零符号从V符号开始再交替变化。

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象

实验三ASK调制及解调实验

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、实验器材

1、主控&信号源、9号模块各一块

2、双踪示波器一台

3、连接线若干

三、实验原理

1、实验原理框图

ASK调制及解调实验原理框图

2、实验框图说明

ASK调制是将基带信号和载波直接相乘。

已调信号经过半波整流、低通滤波后，通过门限判决电路解调出原始基带信号。

四、实验步骤

实验项目一ASK调制

概述：

ASK调制实验中，ASK（振幅键控）载波幅度是随着基带信号的变化而变化。

在本项目中，通过调节输入PN序列频率或者载波频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形，观测每个码元对应的载波波形，验证ASK调制原理。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN

模块9：

TH1（基带信号）

调制信号输入

信号源：

128KHz

模块9：

TH14（载波1）

载波输入

模块9：

TH4（调制输出）

模块9：

TH7（解调输入）

解调信号输入

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【ASK数字调制解调】。

将9号模块的S1拨为0000。

3、此时系统初始状态为：

PN序列输出频率32KHz，调节128KHz载波信号峰峰值为3V。

4、实验操作及波形观测。

（1）分别观测调制输入和调制输出信号：

以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH4，验证ASK调制原理。

（2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。

实验项目二ASK解调

概述：

实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证ASK解调原理。

观测解调输出的中间观测点，如：

TP4（整流输出），TP5（LPF-ASK），深入理解ASK解调过程。

1、保持实验项目一中的连线及初始状态。

2、对比观测调制信号输入以及解调输出：

以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH6，调节W1直至二者波形相同；再观测TP4（整流输出）、TP5（LPF-ASK）两个中间过程测试点，验证ASK解调原理。

3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-ASK，观测眼图。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程；

ASK是一种相对简单的调制方式，幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。

幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。

二进制振幅键控（2ASK），由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。

其中s（t）为基带矩形脉冲。

一般载波信号用余弦信号，而调制信号是把数字序列转换成单极性的基带矩形脉冲序列，而这个通断键控的作用就是把这个输出与载波相乘，就可以把频谱搬移到载波频率附近。

2、分析ASK调制解调原理。

（1）数字调制的概念

一个二进制的ASK 信号可视为一个单极性脉冲序列与一个高频载波的乘积，幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。

载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。

那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。

对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍。

（2）解调也可以分成相干解调与非相干解调两类。

其中相干解调要求接收端提供相干载波。

包络检波法、同步检测法

实验四FSK调制及解调实验

一、实验目的

1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。

2、掌握FSK非相干解调的原理。

二、实验器材

1、主控&信号源、9号模块各一块

2、双踪示波器一台

3、连接线若干

三、实验原理

1、实验原理框图

FSK调制及解调实验原理框图

2、实验框图说明

基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。

四、实验步骤

实验项目一FSK调制

概述：

FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。

本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN

模块9：

TH1（基带信号）

调制信号输入

信号源：

256KHz（载波）

模块9：

TH14（载波1）

载波1输入

信号源：

128KHz（载波）

模块9：

TH3（载波2）

载波2输入

模块9：

TH4（调制输出）

模块9：

TH7（解调输入）

解调信号输入

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。

将9号模块的S1拨为0000。

调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。

3、此时系统初始状态为：

PN序列输出频率32KH。

4、实验操作及波形观测。

（1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。

（2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。

实验项目二FSK解调

概述：

FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。

实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。

观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。

1、保持实验项目一中的连线及初始状态。

2、对比观测调制信号输入以及解调输出：

以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解调输出），验证FSK解调原理。

3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-FSK，观测眼图。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程；

（1）调制电路工作原理：

输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制 168KHz的载频。

当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=256KHz，当基带信号为"0"时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。

此时输出f2=168KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。

 电路中的两路载频（f1,f2）由内时钟信号发生器产生，经过开关送入。

两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关。

（2）解调电路的工作原理：

已调信号经过过零检测识别出信号中载波频率是否发生变化。

经限幅、微分、整流后形成与频率变化相对应的尖脉冲序列，再经过脉冲展宽把这些尖脉冲变换成较宽的矩形脉冲以增大其直流分量，然后经过低通滤波器取出直流分量完成频率——幅度变换。

2、分析FSK调制解调原理。

频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。

在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。

故2FSK可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。

解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行调解然后进行判决得到恢

复出的原始信号。

实验五BPSK调制及解调实验

一、实验目的

1、掌握BPSK调制和解调的基本原理；

2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路；

3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念；

4、熟悉BPSK调制载波包络的变化；

5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法；

二、实验器材

1、主控&信号源、9号、13号模块各一块

2、双踪示波器一台

3、连接线若干

三、实验原理

1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框

PSK调制及解调实验原理框图

2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明

基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。

四、实验步骤

实验项目一BPSK调制信号观测（9号模块）

概述：

BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。

本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN

模块9：

TH1（基带信号）

调制信号输入

信号源：

256KHz

模块9：

TH14（载波1）

载波1输入

信号源：

256KHz

模块9：

TH3（载波2）

载波2输入

模块9：

TH4（调制输出）

模块13：

TH2（载波同步输入）

载波同步模块信号输入

模块13：

TH1（SIN）

模块9：

TH10（相干载波输入）

用于解调的载波

模块9：

TH4（调制输出）

模块9：

TH7（解调输入）

解调信号输入

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。

将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256KHz载波信号峰峰值为3V。

3、此时系统初始状态为：

PN序列输出频率32KHz。

4、实验操作及波形观测。

（1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”；

（2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。

（3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。

思考：

分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？

实验项目二BPSK解调观测（9号模块）

概述：

本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且验证BPSK解调原理。

观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。

1、保持实验项目一中的连线。

将9号模块的S1拨为“0000”。

2、以9号模块测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。

3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。

观测“BPSK解调输出”的变化。

4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。

思考：

“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？

为什么会有相位模糊的情况？

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程；

输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路经过差分编码控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制256KHz的载频。

   解调采用锁相解调，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。

2、分析BPSK调制解调原理。

调制原理是：

基带信号先经过差分编码得到相对码，再根据相对码进行绝对调相，

即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK调制输出。

解调原理是：

对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再经码反变换器变换为绝对码，进而恢复出发送的二进制数字信息。

实验六DBPSK调制及解调实验

一、实验目的

1、掌握DBPSK调制和解调的基本原理；

2、掌握DBPSK数据传输过程，熟悉典型电路；

3、熟悉DBPSK调制载波包络的变化；

4、掌握DBPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法；

二、实验器材

1、主控&信号源、9号、13号模块各一块

2、双踪示波器一台

3、连接线若干

三、实验原理

1、DBPSK调制解调（9号模块）实验原理框图

DBPSK调制及解调实验原理框图

2、DBPSK调制解调（9号模块）实验框图说明

基带信号先经过差分编码得到相对码，再将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始相对码，最后经过差分译码恢复输出原始基带信号。

其中载波同步和位同步由13号模块完成。

四、实验步骤

实验项目一DBPSK调制信号观测（9号模块）

概述：

DBPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。

本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证DBPSK调制原理。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN

模块9：

TH1（基带信号）

调制信号输入

信号源：

256KHz

模块9：

TH14（载波1）

载波1输入

信号源：

256KHz

模块9：

TH3（载波2）

载波2输入

信号源：

CLK

模块9：

TH2（差分编码时钟）

调制时钟输入

模块9：

TH4（调制输出）

模块13：

TH2（载波同步输入）

载波同步模块信号输入

模块13：

TH1（SIN）

模块9：

TH10（相干载波输入）

用于解调的载波

模块9：

TH4（调制输出）

模块9：

TH7（解调输入）

解调信号输入

模块9：

TH12（BPSK解调输出）

模块13：

TH7（数字锁相环输入）

数字锁相环信号输入

模块13：

TH5（BS2）

模块9：

TH11（差分译码时钟）

用作差分译码时钟

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。

将9号模块的S1拨为0100，13号模块的S3拨为0111。

3、此时系统初始状态为：

PN序列输出频率32KHz，调节信号源模块的W3使256KHz载波信号的峰峰值为3V。

4、实验操作及波形观测。

（1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”；

（2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。

（3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。

思考：

分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？

分析：

I和Q处的波形分别为两个相位不同的2ASK，调制输出的是两个2ASK分别于两个相位相差π的载波相乘后再相加的结果

实验项目二DBPSK差分信号观测（9号模块）

概述：

本项目通过对比观测基带信号波形与NRZ-I输出波形，观察差分信号，验证差分变换原理。

1、保持实验项目一中的连线。

2、将9号模块的S1拨为“0100”。

3、以“基带信号”为触发，观测“NRZ-I”。

记录波形，并分析差分编码规则。

分析：

这种编码规则是用相邻码元的跳变和不变来表示消息，而与码元本身的电位或极性无关，即有跳变为+E，无跳变为-E

实验项目三DBPSK解调观测（9号模块）

概述：

本项目通过对比观测基带信号波形与DBPSK解调输出波形，验证DBPSK解调原理。

1、保持实验项目一中的连线。

将9号模块的S1拨为“0100”。

2、以9号模块的“基带信号”为触发，观测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。

以