通信原理实验报告(河南农业大学理学院)

1、 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

2、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(

3、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

4、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

5、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

6、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-A

7、1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：P

8、N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

9、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

10、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

11、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

12、 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，

13、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T

14、H6，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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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

21、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

22、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

23、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

24、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256 KHz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

25、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

26、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，

27、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

28、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

29、)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