试验一循环码编译码器试验.docx
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试验一循环码编译码器试验
通信原理实验实验指导
实验项目：
序号
实验项目名称
学时
实验要求
实验类型
每组人数
1
模拟乘法器幅度调制实验
2
必修
验证
1
2
HDB3编码与译码实验
2
必修
验证
1
3
FSK数字频率调制与解调实验
2
必修
验证
1
4
PSK、QPSK调制与解调实验
2
必修
验证
1
5
PAM脉冲调幅解调实验
2
必修
验证
1
6
PCM脉冲编译码实验
2
必修
验证
1
7
循环码编译码实验
2
必修
验证
1
8
数字同步技术实验
2
必修
综合
1
实验一模拟乘法器幅度调制实验
一、实验目的
1．学习幅度调制的原理。
2．掌握用集成模拟乘法器构成调幅电路的原理。
3．掌握集成模拟乘法器MC1496用于调幅电路的方法。
二、实验原理
（一）幅度调制原理
调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅呈调制信号的规律变化；而检波则是从调幅波中取出低频信号。
振幅调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带调制（DSB）信号，抑制载波和一个边带的单边带调制（SSB）信号。
把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上（例如晶体二极管和晶体三极管），经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。
设载波信号为，调制信号为，则调幅信号的表达式为式中，m为调幅系数，；为载波信号；为上边带信号；为下边带信号。
它们的波形及频谱如图1所示。
由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此，信息传输效率较低，称这种调制为有载波调制。
为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。
双边带调幅波的表达式为
单边带调幅波的表达式为或
（二）集成模拟乘法器
集成模拟乘法器是完成两个模拟量
（电压或电流）相乘的电子器件。
高频电
子线路中的振幅调制、同步检波、混频、
倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，
均可视为两个信号相乘或包含相乘的过
程。
采用集成模拟乘法器实现上述功能比图1（a）调幅波波形（b）调幅波频谱
采用分立器件要简单得多，而且性能优越。
在无线通信、广播电视等方面有广泛地应用。
集成模拟乘法器的常见产品有MC1495/1496、LM1595/1596等。
三、实验仪器
（一）实验模板
1．模拟乘法器幅度调制实验AM
（二）内置仪器
1．函数信号发生器
2．高频信号发生器
3．等精度频率计
（三）外置仪器
1．双踪示波器
2．万用表
四、实验步骤
1．静态工作点的测量
电阻R6、R7、R8及R10、R11提供静态偏置电压，保证乘法器内部的各个晶体管工作在放大状态，所以阻值的选取应满足（式1）（式2）的要求。
对于图3所示电路参数，静态时（），测量器件各引脚的电压如下：
引脚⑧⑩①④⑥②③⑤⑦
电压/V6.06.00.00.08.68.6-0.7-0.7-6.80-8.0
R1、R2与电位器RW1组成平衡调节电路，改变RW1的值可以使乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制。
2．抑制载波振幅调制
端输入载波信号，其频率fc=5MHz，峰-峰值VCP-P=40mV（可以根据器件性能，增大）。
。
端输入调制信号，其频率，先使峰-峰值。
调节RW1，使输出=0（此时V4=V1）。
再逐渐增加，则输出信号的幅度逐渐增大，当为几百毫伏时，出现如图4（a）所示的抑制载波的调幅信号；此时约几十毫伏。
若继续增大音频输出幅度，则出现过调制波形，此时调节RW1仍可得到平衡调幅波（但此时V4≠V1）。
由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出波形出现载波漏信号。
脚①和④分别接电阻R3和R4，以抑制载波漏信号和改善温度性能。
如果的波形上、下不对称，则可在R3或R4或⑧脚的支路中串入100Ω电位器，调节该电位器即可改善波形对称性。
图4调幅器输出波形
（a）抑制载波的双边带调幅波（b）有载波调幅波
3．有载波振幅调制
端输入载波信号，fc=5MHz，VCP-P=40mV。
时，调节平衡电位器RW1,使输出信号中有载波输出，此时，约十几毫伏（此时V4≠V1）。
再从端输入调制信号，其，当由零逐渐增大时，则输出信号的幅度发生变化，当为几百毫伏时，出现如图4（b）所示的有载波调幅信号的波形，调幅系数m为式中，Vmmax为调幅波幅度的最大值；Vmmin为调幅波幅度的最小值。
五、实验报告
1．根据调幅波的定义，推导调幅波的频谱表达式。
并说明双边带调幅波、单边带调幅波、抑制载波振幅调制、有载波振幅调制的定义。
2．记录抑制载波振幅调制的、、数据，记录输出波形图。
3．记录有载波振幅调制的、、数据，记录输出波形图。
实验二
（1）HDB3编码实验
一、实验目的
1．了解线路编码的码型选择原则。
2．掌握HDB3码的编码规则及其特性。
3．掌握HDB3码接口变换的实现方法。
二、实验原理
在数字通信系统中，有时不经过数字基带信号与信道信号之间的变换，只由终端设备进行信息与数字基带信号之间的变换，然后直接传输数字基带信号。
数字基带信号的形式有许多种，在基带传输中经常采用AMI码（符号交替反转码）和HDB3码（三阶高密度双极性码）。
1．传输码型
在数字复用设备中，内部电路多为一端接地，输出的信码一般是单极性非归零信码。
这种码在电缆上长距离传输时，为了防止引进干扰信号，电缆的两根线都不能接地（即对地是平衡的），这里就要选用一种适合线路上传输的码型，通常有以下几点考虑：
（1）在选用的码型的频谱中应该没有直流分量，低频分量也应尽量少。
这是因为终端机输出电路或
再生中继站都是经过变压器与电缆相连接的，而变压器是不能通过直流分量和低频分量的。
（2）传输型的频谱中高频分量要尽量少。
这是因为电缆中信号线之间的串话在高频部分更为严重，
当码型频谱中高频分量较大时，限制了信码的传输距离或传输质量。
（3）码型应便于再生定时电路从码流中恢复位定时。
若信号连“0”较长，则等效于一段时间没有收脉冲，恢复位定时就困难，所以应该使变换后的码型中连“0”较少。
（4）设备简单，码型变换容易实现。
（5）选用的码型应使误码率较低。
双极性基带信号波形的误码率比单极性信号低。
根据这些原则，在传输线路上通常采用AMI码和HDB3码。
2．AMI码
用“0”和“1”代表空号和传号。
AMI码的编码规则是“0”码不变，“1”码则交替地转换为+1和-1。
当码序列是100100011101时，AMI码为：
+100-1000+1-1+10-1。
通常脉冲宽度为码元宽度的一半，这种码型交替出现正、负极脉冲，所以没直流分量，低频分量也很少，它的频谱如图1所示，AMI码的能量集中于f0/2处（f0为码速率）。
AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。
但是，AMI码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。
3．HDB3码及变换规则
为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的码。
HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。
它的编码原理是这样的：
先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连“0”串时，则按AMI规则编码，当出现4个连“0”码时，以码型取代节“000V”或“B00V”代替四连“0”码。
选用取代节的原则是：
用B脉冲来保证任意两个相连取代节的V脉冲间“1”的个数为奇数。
当相邻V脉冲间“1”码数为奇数时，则用“000V”取代，为偶数个时就用“B00V”取代。
在V脉冲后面的“1”码和B码都依V脉冲的极性而正负交替改变。
为了讨论方便，我们不管“0”码，而把相邻的信码“1”和取代节中的B码用B1B2......Bn表示，Bn后面为V，选取“000V”或“B00V”来满足Bn的n为奇数。
当信码中的“1”码依次出现的序列为VB1B2B3...BnVB1时，HDB3码为+-+-...--+或为-+-+...++-。
例如，信码为：
10110000000110000001
若前一个破坏点为V-，且它至第一个连“0”串前有奇数个B，则HDB3码为：
若前一个破坏点为V+，且它至第一个连“0”串前有偶数个B，则HDB3码为：
图4特定信码的HDB3编码方法
这里B+、B-分别表示符合极性交替规则的正脉冲和负脉冲。
V+和V-分别表示破坏极性交替规则的正脉冲和负脉冲，由此可见HDB3码的波形不是唯一的，它与出现四连“0”码之前的状态有关。
由于HDB3码能较好地满足传输码型的各项要求，所以常被用于远端接口电路中。
在△M编码、PCM编码和ADPCM编码等终端机中或多种复接设备中，都需要HDB3码型变换电路与之相配合。
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。
从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。
这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必定是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。
三、实验仪器
（一）实验模板
1．多级伪随机码发生实验HDB31
2．HDB3编码实验HDB32
（二）内置仪器
1．等精度频率计
（三）外置仪器
1．双踪示波器
四、实验步骤
（一）准备“多级伪随机码发生实验”（HDB31）模块，用示波器检查“全一码”、“全零码”、“3级伪码”、“4级伪码”、“5级伪码”及2048K时钟的输出状态（各级伪码时钟确定在2048KHz）。
（二）“HDB3编码实验”（HDB32）模块的J2输入2048KHz时钟信号，J1依次输入“全一码”、“全零码”、“3级伪码”、“4级伪码”、“5级伪码”及2048K时钟的输出状态（各级伪码时钟确定在2048KHz）。
1．“全一码”输入：
用双踪示波器检查TP11的“全一码”和TP12的“全一码”的HDB3编码，编码应符合AMI码的编码规则。
2．“全零码”输入：
用双踪示波器检查TP11的“全零码”和TP12的“全零码”的HDB3编码，编码应符合HDB3码的编码规则。
3．“3级伪码”输入：
用双踪示波器检查TP11的“3级伪码”和TP12的“3级伪码”的HDB3编码，编码应符合AMI码的编码规则。
4．“4级伪码”输入：
用双踪示波器检查TP11的“4级伪码”和TP12的“4级伪码”的HDB3编码，编码应符合AMI码的编码规则。
5．“5级伪码”输入：
用双踪示波器检查TP11的“5级伪码”和TP12的“5级伪码”的HDB3编码，编码应符合HDB3码的编码规则。
6．用“3级伪码”或“3级伪码”的HDB3编码作对照参考，对TP1～TP12各测试点的波形进行观察、记录，并结合逻辑电路进行分析。
五、实验报告
1．写出AMI码和HDB3码的编码规则。
2．结合AMI码和HDB3码编码规则，对五种信码编码（画在方格纸上），和测试结果行比较。
3．结合编码框图，对电原理图各部分电路进行分析。
实验二
（2）HDB3译码实验
一、实验目的
1．了解HDB3译码电路基本原理和实现方法。
2．掌握HDB3接口电路接收端位同步恢复原理。
3．完成HDB3编码电路与译码电路联试。
二、实验原理
1．从HDB3编码原理可知信码的V脉冲总是与前一个非零脉冲同极性。
因此，在接收到的脉冲序列中可以很容易
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