整理通信原理实验讲义1.docx

1、整理通信原理实验讲义1实验一 数字基带信号系统实验一、 实验目的1、 了解插入帧同步码信号的帧结构特点。2、 了解数字绝对波形输出特点。3、 了解单极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。二、 实验原理 数字信源块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方块图如图1-1所示。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB,帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光

2、二极管指示。发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。 S1 S2 CLK S3 S4 FS NRZ S5 NRZ-OUT BS BS-OUT图1-1 数字信源方框图 红色二极管 绿色二极管 绿色二极管 无定 帧同步码 数据1 数据2义位 图1-2帧结构 帧同步码 数据1 数据2 MAR-OUT FS图1-3 FS、NRZ-OUT波形三、 实验内容 用示波器观察数字信源中晶振信号试点，信源位同步信号，信源帧同步信号，NRZ信号（绝对码）。 本模块有以下测试点及输入输出点：CLK 晶振信号测试点BSOUT 信源位同步信号输出点/测试点(2个)FS 信源帧同步信号输出点/测试点NRZOUT（AK）

3、 NRZ信号（绝对码）输出点/测试点（4个）四、 实验步骤 本实验使用数字信源单元。1、 熟悉数字信源单元的工作原理，检查直流稳压电源输出正常的+5V，+12V、-12V电压，关直流稳压电源。将与直流稳压电源相连（若未连接好请通知指导教师）的实验专用的电源四芯插头正确的插入实验板左上角的四芯插座中。打开直流稳压电源，实验中不再改变电源输出参数。（以后的实验中接通电源均照此操作！）2、 用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。01110010 11110000 00001111(1.) 示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZOUT和BSOUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否

4、已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄。）(2.) 用开关K1产生代码X1110010（X为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。五、 实验仪器1、 通信原理教学实验系统2、 虚拟示波器、RVO2100L3、 计算机、TCL实验二 HDB3编译码系统实验一 实验目的：1了解单极性码，双极性码，归零码，不归零码等基带信号波形特点。2掌握AMI，HDB3码的编码规则。3掌握从HDB3码信号中提取同步信号的方法。二 实验内容：1用示波器观察从HDB3码中和AMI码中提取同步信号的电路中有关

5、波形。2用示波器观察HDB3，AMI绎码器输出波形。三 基本原理：本实验使用HDB3编译码模块原理框图如图所示。本模块内部使用+5V和-5V电压，其中-5V电压由-12V电源经三端稳压器7905变换得到。本单元有以下信号测试点： NRZ 译码器输出信号 BS-R 锁相环输出的位同步信号 （AMI）HDB3 编译码输出信号 BPF 带通滤波器输出信号 （AMI-D）HDB3-D （AMI）HDB3整流输出信号下面简单介绍 AMI，HDB3码编码规则AMI码的编码规则是：信息代码1变为带有符号的1码即+1或-1，1的符号交换反转；信息代码0的为0码。AMI码对应的波形是占空比为0.5的双极性归零码

6、。HDB3码的编译规律是：4个连0信息码用取代节000V或B00V 代替，当两个相邻V码中间有奇数个信息1码时取代节为000V，有偶数个信息1码时取代节为B00V，其他的信息0码仍为0码；信息码的1码变为带有符号的1码即+1或-1；HDB3码中1，B的符号符合交替反转原则，但相邻V码的符号又是交替反转的；HDB3码是占空比为0.5的双极性归零码。 整流器 NRZ-IN +H-OUT +H BS-IN -H-OUT HDB3 -H (AMI) NRZ (AMI) BS-R BPF 图1-6 HDB3编译码方框图 帧同步码 数据1 数据2 MAR-OUT FS 图1-5 FS、NRZ-OUT波形四

7、 实验步骤：用示波器观察HDB3编译单元的各种波形（1） 示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的（AMI）HDB3，将信源单元的K1，K2，K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码和HDB3码；再将K1，K2，K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。观察AMI码和将HDB3单元的开关K4置于A端，观察HDB3码时将K4置于H端，观察时应注意AMI，HDB3码是占空比等于0.5的双极性归零码。（2） 将K1，K2，K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察记录对应的AMI码和HDB3码。（3） 将K1，K2，K3

8、置于任意状态，K4先置A（AMI）端再置H（HDB3）端，CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的（AMI-D）HDB3-D，BPF，BS-R和NRZ，观察这些信号波形。观察时应注意：HDB3单元的NRZ信号（译码输出）滞后于信源模块的NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。AMI-D，HDB3-D是占空比等于0.5的单极性归零码。BPF信号是一个幅度和周期都不恒定的正铉信号，BS-R是一个周期基本恒定（等于一个码源周期）的TTL电平信号。信源代码连0个数越多，越难于从AMI码中提取位同步信号（或者说要求带通滤波的Q值越高，因而越难于实现），而HDB3码则不存在这种问题。五

9、、实验仪器1、 虚拟示波器、RV0-2100L2、 计算机、TCL现代通信原理教学实验系统六、思考问题1、归零和不归零码的特点是什么？2、与信源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3 是否一定相同？为什么？1、 3、总结从HDB3码中提取位同步信号原理。实验三 数字调制系统实验一 实验目的： 1掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2掌握用控制法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。 3掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。二 实验内容： 1用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2用示波器观察2ASK、2FSK、2DPSK信号

10、波形。三 基本原理： 本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS（以在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用控制法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。调制模块内部只用+5V电压。 数字调制单元的原理方框图如图所示。 CAR 2DPSK CAR/2 2FSK CAR NRZ 2ASK AK BK BS 图2-1 数字调制方框图 本单元有以下测试点及输入输出点： AK 绝对码测试点（与NRZ相同） CAR 2DPSK信号载波测试点 BK 相对码测试点 2DPSK 2DPSK信号测试点/

11、输出点 2FSK 2FSK信号测试点/输出点 2ASK 2ASK信号测试点 放大器的发射极和集电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号就是2PSK、2DPSK的两个载波。 2PSK信号的相位与信息代码的关系是：前后两元相异时，2PSK信号相位变化180度，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号相位变化180度。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可称为“1变0不变”。 应该说的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。实

12、际工程中，2PSK或2DPSK信号载波频率与码速度之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系，但不管是那种关系，上述结论总是成立的。四 实验步骤： (BK:010111110100110010000111) (AK:111100000111010101100010) 本实验使用数字信源单元及数字调制单元。1、 熟悉数字调制单元的工作原理，检查直流稳压电源正常后接通实验板电源。2、 用数字信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号，示波器CH1接信源单元的（NRZ-OUT）AK，CH2接数字调制单元的BK，信源单元的K1、K2、K3置于任意状态（非全0），观察AK、BK波形，总结绝对码至相对码变换规

13、律以及从相对码置绝对码的变换规律。3、 示波器CH1接2DPSK，CH2分别接AK及BK，观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系（此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系）。注意：2DPSK信号的幅度比较小，要调节示波器的幅度旋钮，而且信号本身幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。4、 示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；观察这两个信号与AK的关系（注意“1”码与“0”码对应的2FSK信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的）。五、实验仪器1、 通信原理教学实验系统2、 虚拟示波器、RV0-2100L3、 计算机、

14、TCL六 实验报告要求1 设绝对码全1 ，全0或1001 1010，求相对码。2 设绝对码全1，全0或1001 1010，求绝对码。3 设信息代码为1001 1010，载频分别为码元速率的1倍和1.5倍，画出2DPSK及2PSK信号波形。4 总结绝对码至相对码的变换规律，相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。5 总结2DPSK信号的相位变化与信息代码（即绝对码）之间的关系以及2DPSK信号的相位变化与相对码之间的关系（即2PSK的相位变化与信息代码之间的关系）。实验四 数字解调系统实验一、 实验目的1 掌握2DPSK相干解调原理。2 掌握2FSK过零检测解调器原理。二、

15、 实验内容1 用示波器观察2DPSK相干解调器各相干波形。2 用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。三、 实验原理可用相干解调或差分相干解调法(相位比较法)调解2DPSK信号。在相位比较法中，要求载波频率为码速度的整数倍，当次关系不能满足时只能用相干解调法。本实验系统中，2DPSK载波频率等码速度的13倍，两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用的最多。实验采用相干调解法解调2DPSK信号。在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。本实验系统中为简化实验设施，发端即数字调制的输出端没有带通滤波器、信道是理想的

16、，故解调器输入端就没加带通滤波器。 2DPSK AK-IN MU LPF CM-OUT BK OUTCAR-IN Vc BS-IN 四、 实验步骤（AK码元信号为：111100*101100010）（BK码元信号为：010*）本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、2DPSK调制单元及2FSK调制单元，他们之间的信号连接方式如图所示，其中实线是指以在电路板上布好的，虚线是实验中要连接的。实际通信系统中，解调器需要的同步信号来自位同步提取单元。本实验中尚未用位同步提取单元，所以位同步信号直接来自数字信源。在做2DPSK解调实验时，位同步信号送给2DPSK解调单元，做2FSK解调实验时

17、则送到2FSK解调单元。1、 复习前面的实验内容并熟悉2DPSK解调单元及2FSK解调单元及2FSK解调单元的工作原理，检查电源无误后接通实验板电源。将数字信源单元中的BS-OUT分别同时与2DPSK、2FSK解调单元中BS-IN相连2、 检查数字信源模块、数字调制模块及载波同步模块是否工作正常，使载波同步模块提取的相干载波CAR-OUT与2PSK信号的载波CAR同相（或反相）。3、 2DPSK解调实验（1） 将数字信源单元的BS-OUT连接到2DPSK解调单元的BS-IN点，以信源单元的FS信号作为示波器外同步信号，将示波器的CH1接数字调制单元的BK，CH2（请用衰减X10探头）接2DPS

18、K解调单元的MU。MU与BK同相或反相，其波形应接近4-3所示的理论波形。（2） 示波器的CH2接2DPSK解调单元的LPF，可看到LPF与MU同相。当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与 0电平对称否则不对称。（3） 示波器CH1接Vc,调节电位器R39,使Vc为LPF的中值（当BK中“1”与“0”等概时LPF的中值为0电平）此即为抽样判决器的最佳门限。（4） 观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字调制单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK、AKOUT信号之间的关系。（5） 断开、接通电源若干次，使C

19、AR信号与CAR-OUT信号的相位关系出现跳变，重新进行步骤（4）中的观察。4、2FSK解调实验 将数字信源单元的BSOUT接换到2FSK解调单元的BSIN点，示波器探头CH1接数字调制单元中AK，CH2分别接2FSK解调单元中的FD、LPF、CM及AKOUT，观察2FSK过零检测解调器的解调过程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形应接进图44所示的理论波形，若相差较大可微调节电位器R48。五、实验仪器3、 虚拟示波器、RV0-2100L4、 计算机、TCL现代通信原理教学实验系统六、实验报告要求 1、设绝对码为1001101，相干载波频率等于码速率的1.5倍，根据实验观察得到的规

20、律，画出CAROUT与CAR同相、反相时2DPSK相干解调MU、LPF、BS、BK、AK波形示意图，总结2DPSK克服相位模糊现象的机理。 2、设信息代码为1001101，2DPSK的两个载频分别为码速率的四倍和两倍，根据实验观察得到的 ，画出2FSK过零检测解调器输入的2FSK波形及FD、LPF、BS、AK波形（设低通滤波器及整形2都无倒相作用）。实验五 PCM编译码实验一、 实验目的1 掌握PCM编译码原理。2 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。二、 实验内容1 用示波器观察两倍音频信号的编码结果，观察PCM基群信号。2 改变音频信号的幅度，观察和测试译码器输出信号的噪声比变化情况。

21、3 改变音频信号的频率，观察和测试译码器输出信号幅度变化情况。三、 实验仪器5、 虚拟示波器、RV0-2100L6、 计算机、TCL现代通信原理教学实验系统四、 基本原理1 点到点PCM多路电话通讯原理图6-1 点到点PCM多路电话通信原理框图脉冲编码调制（PCM）技术与增量调制（M）技术已经在数字通讯系统中得到广泛应用。当信道噪声比较小时一般用PCM，否则一般用 M。 点到点PCM多路电话通讯原理可用图6-1表示。对于基带通讯系统，广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等。对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调治器、解调器、发滤波器、收滤波器等。2 PCM编译码模块原理 本模块的原理方框图

22、及电路图如图6-2所示。图6-2 PCM编码原理方框图 该模块上有以下测试点和输出点： PCM-BS PCM基群时钟信号（位同步信号）测试点 PCM-FS 信号时隙同步信号测试点 B-IN 输入到编码器B的信号测试点 B-OUT 信号B译码输出信号测试点 A-IN 输入到编码器A的信号测试点 A-OUT 信号A译码输出信号测试点 A-TXD 信号A的PCM编码输出/测试点 A-RXD 信号A的PCM译码输入/测试点 TXD-A PCM集群A通道输入点 RXD-A PCM集群分接A通道输出点 B-TXD 信号B的PCM编码输出/测试点 B-RXD 信号B的PCM译码输入/测试点 TXD-B PC

23、M集群B通道输入点 RXD-B PCM集群分接B通道输出点 PCM-OUT PCM集群信号复接端输出/测试点 PCM-IN PCM集群信号分接端输入/测试点五、 实验步骤1、熟悉PCM编译码模块。实验接线：1） 非集群实验接线方法： 左模拟信号源的输出-正弦波PCM编译码单元的A-IN 右模拟信号源的输出-正弦波PCM编译码单元的B-IN PCM编译码单元A-TXDPCM编译码单元B-RXD规划审批机关在审批专项规划草案时，应当将环境影响报告书结论以及审查意见作为决策的重要依据。 PCM编译码单元A-RXDPCM编译码单元B-TXD2） 集群通信实验接线方法 左模拟信号源的输出-正弦波PCM编

24、译码单元的A-IN8.编制安全预评价报告 右模拟信号源的输出-正弦波PCM编译码单元的B-IN 环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。 PCM编译码单元A-TXDPCM编译码单元B-RXD安全评价是落实“安全第一，预防为主，综合治理”方针的重要技术保障，是安全生产监督管理的重要手段。 PCM编译码单元A-RXDPCM编译码单元B-TXD（5）公众意见采纳与不采纳的合理性；2.、 用示波器观察 A_IN、B_IN,调节模块中的两个电位器，使正弦信号A_IN、B_IN的频率范围在8KHz以下。3、 用示波器观察PCM编码输出信号。 用示波器CH1接PCM_FS,(

25、示波器扫描周期不超过FS的周期，以便观察到一个完整的帧信号)CH2接 PCM_OUT,观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及PCM信号的帧结构（注意：本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙，FS的脉冲宽度等于一个时隙宽度）。2）购买环境替代品。4、用示波器观察PCM译码输出信号（三）环境标准和环境影响评价技术导则 示波器的CH1接STA，CH2接SRA，观察这两个信号是否相同（有相位差）。第五章环境影响评价与安全预评价六 实验结果（1）生产力变动法 1、 整理实验记录，画出量化信噪比与编码器输入信号幅度之间的关系曲线以及译码输出信号幅度与编码输入信号频率之间的关系曲线。 内涵资产定价法基于这样一种理论，即人们赋予环境的价值可以从他们购买的具有环境属性的商品的价格中推断出来。