通信原理实验18.docx

通信原理实验18.docx

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通信原理实验18

通信原理

实验报告

学院：

信息工程学院

专业：

通信工程

学号：

201416416

姓名：

李瑞鹏

实验一带通信道模拟及眼图实验

一、实验目的

1、了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义；

2、掌握眼图观测的方法并记录研究。

二、实验器材

1、主控&信号源、9号、13号、17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

带通信道模拟框图

2、实验原理框图

带通信道是将直接调制的PSK信号和经过升余弦滤波后调制的PSK信号送入带通信道，比较两种状况的眼图。

然后，改变带通信道的带宽重复观测。

四、实验步骤

概述：

该项目是通过分别改变噪声幅度和带通信道频率范围，观测信道的眼图输出变化情况，了解和分析信道输出原因.

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：

PN15

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17：

TH1（信道输入）

调制输出经过信道模拟

模块17：

TH2（信道输出）

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17：

TH2（信道输出）

模块9：

TH7（解调输入）

送入解调单元

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【信道模拟及眼图观测实验】→【250KHz~262KHz带通信道】。

3、此时系统初始状态为：

PN15为8K。

4、实验操作及波形观测。

（1）以CLK时钟信号为触发源对比观测LPF-BPSK观测点，观察输出眼图波形。

（2）调节17号板W1噪声幅度调节，调节噪声幅度，观察眼图波形变化。

17号模块测试点TP4可以观察添加的白噪声。

（3）在主控菜单中改变带通信道频率范围，观察输出眼图变化，并分析原因。

五、实验报告

1、完成实验并思考实验中提出来的问题。

2、分析实验电路工作原理，简述其工作过程。

3、整理信号在传输过程中的各点波形。

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）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP2（HDB3-A1），观察基带码元的奇数位的变换波形。

（3）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP3（HDB3-B1），观察基带码元的偶数位的变换波形。

（4）用示波器分别观测模块8的TP2（HDB3-A1）和TP3（HDB3-B1），可从频域角度观察信号所含256KHz频谱分量情况；或用示波器减法功能观察HDB3-A1与HDB3-B1相减后的波形情况,，并与HDB3编码输出波形相比较。

（5）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？

（6）用示波器分别观测TP4（HDB3-A2）和TP8（HDB3-B2），从时域或频域角度了解HDB3码经电平变换后的波形情况。

（7）用示波器分别观测模块8的TH7（HDB3输入）和TH6（单极性码），从频域角度观测双极性码和单极性码的256KHz频谱分量情况。

（8）用示波器分别观测编码输入的时钟和译码输出的时钟，观察比较恢复出的位时钟波形与原始位时钟信号的波形。

思考：

此处输入信号采用的单极性码，可较好的恢复出位时钟信号，如果输入信号采用的是双极性码，是否能观察到恢复的位时钟信号，为什么？

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。

（1）

（2）（3）

（4）

（5）（6）

（7）

（8）

实验项目三HDB3码对连0信号的编码、直流分量以及时钟信号提取观测

概述：

本项目通过设置和改变输入信号的码型，观测HDB3归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况，进一步了解HDB3码特性。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

模块2：

DoutMUX

模块8：

TH3（编码输入-数据）

基带信号输入

模块2：

BSOUT

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。

将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置为，使DoutMUX输出码型中含有连4个0的码型状态。

（或自行设置其他码值也可。

）

3、此时系统初始状态为：

编码输入信号为256KHz的32位拨码信号。

4、实验操作及波形观测。

（1）观察含有长连0信号的HDB3编码波形。

用示波器观测模块8的TH3（编码输入-数据）和TH1（HDB3输出），观察信号中出现长连0时的波形变化情况。

注：

观察时注意码元的对应位置。

思考：

HDB3编码与AMI编码波形有什么差别？

（2）观察HDB3编码信号中是否含有直流分量。

将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为0000000000，用示波器分别观测编码输入数据和编码输出数据，编码输入时钟和译码输出时钟，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。

保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为111111111111111111111111，观察拨码过程中编码输入数据和编码输出数据波形的变化情况。

思考：

HDB3码是否存在直流分量？

（3）观察HDB3编码信号所含时钟频谱分量。

将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分别观测编码输入数据和编码输出数据，再分别观测编码输入时钟和译码输出时钟，观察记录波形。

再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1，观察记录波形。

思考：

数据和时钟是否能恢复？

注：

有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。

在恢复时钟方面HDB3码与AMI码比较有哪一个更好？

比较不同输入信号时两种码型的时钟恢复情况并联系其编码信号频谱分析原因。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

工作原理:

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。

工作过程：

（1）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。

（2）观测HDB3非归零码编译码相关测试点，了解HDB3编译码规则。

（3）设置和改变输入信号的码型，观测HDB3归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况，进一步了解HDB3码特性。

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；

工作原理：

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。

工作过程：

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。

采用非相干解调法对FSK调制信号进行解调，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。

2、分析FSK调制解调原理。

实验四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？

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。

其编码规则是用相邻码元的跳变和不变来表示，与码元本身的电位或极性无关，即跳变为+E，不变为-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9号模块的“基带信号”为触发观测“DBPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。

观测“DBPSK解调输出”的变化。

SIN波形

3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，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；

工作原理：

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。

工作过程：

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。

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。

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。

2、通过实验波形，分析DBPSK调制解调原理。

实验五π/4DQPSK调制及解调实验

一、实验目的

1、了解π/4DQPSK调制解调的原理及特性。

二、实验器材

1、主控&信号源模块、10号、11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

π/4DQPSK调制框图

π/4DQPSK解调框图

2、实验框图说明

π/4DQPSK调制实验框图中，基带信号先经过差分变换得到相对码，再串并变换处理输出NRZ-I和NRZ-Q两路信号；然后分别经过相位映射处理，形成I-OUT和Q-out成形输出；再分别与10.7M正交载波相乘后叠加，最后输出π/4DQPSK调制信号。

π/4DQPSK解调实验框图中，接收信号分别与正交载波进行相乘，经过低通滤波处理，然后将两路信号进行相位轨迹检测，经低通滤波处理后得到模拟信号，最后通过码元再生电路以及差分逆变换电路恢复出原始的基带信号。

其中，解调所用两路载波是译码端本地VCO分频所得正交载波。

四、实验步骤

实验项目一π/4DQPSK调制

概述：

本项目是观测π/4DQPSK调制信号的时域或频域波形，了解调制信号产生机理及成形波形的星座图。

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10：

TH3（DIN1）

信号输入

信号源：

CLK

模块10：

TH1（BSIN）

时钟输入

模块10：

TH7（I-Out）

模块10：

TH6（I-In）

I路成形信号加载频

模块10：

TH9（Q-Out）

模块10：

TH8（Q-In）

Q路成形信号加载频

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【π/4DQPSK数字调制解调】→【星座图观测及“硬调制”】。

3、此时系统初始状态为：

PN序列输出频率16KHz，载频为10.7MHz。

4、实验操作及波形观测。

（1）示波器探头CH1接10号模块TP8（NRZ-I），CH2接10号模块TP9（NRZ-Q），观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形。

（2）示波器探头CH1接10号模块TP8（NRZ-I），CH2接10号模块TH7（I-Out），对比观测I路信号成形前后的波形。

（3）示波器探头CH1接10号模块TP9（NRZ-Q），CH2接10号模块TH9（Q-Out），对比观测Q路信号成形前后的波形。

（4）示波器探头CH1接10号模块TH7（I-Out），CH2接10号模块TH9（Q-Out），调节示波器为XY模式，观察π/4DQPSK星座图。

（5）示波器探头CH1接10号模块TH7（I-Out），CH2接10号模块TP3（I），对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形。

（6）示波器探头CH1接10号模块TH9（Q-Out），CH2接10号模块TP4（Q），对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形。

（7）示波器探头CH1接10模块的TP1，观测I路和Q路加载频后的叠加信号，即π/4DQPSK调制信号。

注：

适当调节电位器W1和W2使IQ两路载频幅度相同且最大不失真。

实验项目二π/4DQPSK非相干解调

概述：

本项目是对比观测π/4DQPSK解调信号和原始基带信号的波形，了解π/4DQPSK相干解调的实现方法。

1、关电，保持实验项目一中的连线不变，继续按表格所示进行以下连线。

源端口

目的端口

连线说明

模块10：

P1（调制输出）

模块11：

P1（解调输入）

已调信号送入解调端

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【π/4DQPSK数字调制解调】→【星座图观测及“硬调制”】。

3、此时系统初始状态为：

PN序列输出频率16KHz，载频为10.7MHz。

4、实验操作及波形观测。

（1）示波器探头CH1接10号模块TH3（DIN1），CH2接11号模块TH4（Dout），适当调节11号模块压控偏置电位器W1，同时按复位开关键S3，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形。

注：

当解调输出和基带信号码