通信原理硬件仿真实验报告 实验一 我的

1、数字通信原理实验报告实验一 数字基带信号一、 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码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。二、 实验内容1、 用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。 2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。三、

2、 实验步骤1、 熟悉信源模块和HDB3编译码模块的工作原理，使直流稳压电源输出+5V，-12V电压。2、 用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。 接通信源单元的+5V电源，用FS作为示波器的外同步信号，进行下列观察： （1）示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）； （2）用K1产生代码×1110010（×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。3、 用示波器

3、观察HDB3编译单元的各种波形。（3）将K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的AMI码和HDB3码。AMI码： HDB3码：（4）将K1、K2、K3置于任意状态，K4置A或H端，CH1接NRZ-OUT，CH2分别接（AMI）HDB3-D、BPF、BS-R和NRZ ，观察这些信号波形。观察时应注意： 当输入码为.0101 0101 1111 1111 0000 0000时输出波形（AMI）HDB3-D码的波形：AMI、HDB3码是占空比等于0.5的双极性归零码，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的单极性归零码。 NRZ的输出波形

4、如图：NRZ信号（译码输出）迟后于NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。BS-R的输出波形：BS-R是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的TTL电平信号。四、 实验报告要求 1、根据实验观察和纪录回答：（1）不归零码和归零码的特点是什么？答：不归零码的0电平和1电平宽度相等，归零码的0电平和1电平宽度不等，而且，1电平的宽度小于0电平的宽度，即不归零码的占空比等于0.5，而归零码的占空比小于0.5。（2）与信源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同？为什么？答：不一定，例如：源代码： 1000 1000 0011 0000AMI码: 1000 -1000 00+1-1 0

5、000HDB3码：1000 -1000 V0+1-1 +B00+V AMI码的编码规则是：代码0仍变换为传输码0,而代码1交替的变换为传输码的+1和-1。而HDB3 码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码规则为：先检查二进制代码中有没有连0串的情况，当没有四个或四个以上连0串则按照AMI码的编码规则对消息进行编码；当出现四个或四个以上的连0串时则将每四个0划分为一小段，每小段的第四个0变换成与前一个非0符号同极性的符号这个符号称为破坏符号，用V表示（+1对应+V，-1对应-V）为了使附加的符号V不会破坏“极性交替反转”造成无直流特性，还必须保证相邻的两个V符号也应该使极性交替的。这一点，当相邻

6、的两个V之间有奇数个非0符号时可以保证；但是当有偶数个非0符号时就得不到保证了，这是就要再将该小段的第一个0变成+B或-B，B符号的极性与前一个非0符号相反，并让后面的非0符号从V开始再交替变换。2、设代码为全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出AMI及HDB3码的代码和波形。 答：当代码为1111 1111 1111 1111 1111 1111 时：AMI码：+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 + 1 -1 + 1 -1 +1 1 +1 -1 +1 -1 +1 -1HDB3码：+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1

7、 -1 +1 -1 +1 -1 + 1 -1 + 1 -1 +1 1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 当代码为0000 0000 0000 0000 0000 0000时： AMI码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 HDB3码：000-v +B00+v -B00-v +B00+v -B00-v +B00+v 当代码为0111 0010 0000 1100 0010 0000时： AMI码：0+1-1+1 00-10 0000 +1-100 00+10 0000HDB3码：0+1-1+1 00-10 00-v0 +1-1+B0 0+v-10 00-v03、总结从H

8、DB3码中提取位同步信号的原理。3.在HDB3码的一个非零码元内，存在从0到1（或从1到0）的阶跃，且相邻非零码元的阶跃之间的间隔刚好等于码元速率的倒数。根据这些阶跃可以得到位同步信息。4.基带码的功率谱密度公式为：Psf=fsP1-PG1f-G2f2+m=-fsPG1mfs+1-PG2mfs2(f-mfs)对于单极性归零码，G1(f)=Ts2sinfTs2fTs2，G2f=0。因此它的功率谱密度为：Psf=fsP1-PTs2sinfTs2fTs22+14m=-P2(f-2mfs)其中P为非零码出现的概率。功率谱中，在2mfs处存在冲激，通过带通滤波器提取出该频率分量，再分频即可得到位同步信号

9、。该冲激的大小为P24。连零码越长，AMI码出现非零码元的概率越小，及P越小，提取2mfs频率分量越困难。由于HDB3码通过V码和B码打破了连零，不会减小非零码出现的概率，因此长连零不会影响HDB3码位同步信号的提取。实验二 数字调制一、 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、掌握用键控法产生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。4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。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

10、器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。三、 实验步骤 1、熟悉数字信源单元及数字调制单元的工作原理. 2、用数字信源模块的FS信号作为示波器的外同步信号，示波波CH1接AK，CH2接BK，信源模块的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律以及从相对码至绝对码的变换规律。3、示波器CH1接2DPSK-OUT，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

11、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-OUT和2ASK-OUT；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）。四、实验现象1、将k1,k2,k3置于0101 0101 1111 1111 1111 1111时AK，BK的输出波形如下图：2、 示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分别接AK及BK，AK的波形如下图：BK的波形如下图：3、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-

12、OUT；观察这两个信号与AK的关系2FSK-OUT的波形如下图所示：2ASK-OUT的输出波形入下图所示：四、 实验报告要求1、设绝对码为全1、全0或1001 1010，求相对码。 解：绝对码为1111 1111时相对码为： ： 1 1 1 1 1 1 1 1 ：（0） 1 0 1 0 1 0 1 0 绝对码为0000 0000时相对码为： ： 0 0 0 0 0 0 0 0 ：（0） 0 0 0 0 0 0 0 0绝对码为1001 1010时相对码为： ： 1 0 0 1 1 0 1 0 ：（0） 1 1 1 0 1 1 0 02、设相对码为全1、全0或1001 1010，求绝对码。 解：

13、相对码为1111 1111时绝对码为： 1 1 1 1 1 1 1 1： 0 0 0 0 0 0 0相对码为0000 0000时绝对码为： ： 0 0 0 0 0 0 0 0： 0 0 0 0 0 0 0相对码为1001 1010时绝对码为： ： 1 0 0 1 1 0 1 0 ： 1 0 1 0 1 1 13、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。 解：2DPSK2PSK4、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。答:由绝对码变换到相对码就是根据公式，再由相对码变到绝对码就是根

14、据公式因此要设计一个由相对码变到绝对码就用一个加法器然后把它的输出端接回到一个输入端，另一个输入端接就可以实现了。绝对码至相对码的变换规律：假设绝对码为00111001，则相对码为0（参考位）00101110、或1（参考位）11010001；可看出变换规律为：绝对码对应的相对码根据不仅与绝对码有关，也与参考位有关，遇0则保持，遇1则变位。相对码是保持位，则绝对码为0；相对码是变化位，则绝对码为1。5、总结2DPSK信号的相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号的相位变化与相对码的关系（即2PSK的相位变化与信息代码之间的关系）。答： 2DPSK的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相

15、对相位的差才唯一确定信息符号，2DPSK没有PSK的倒现象。2DPSK的相位与绝对码的关系，绝对码为0，2DPSK的相位不变，绝对码为1，2DPSK的相位倒；2DPSK的相位与相对码的关系，相对码为0，2DPSK的相位为0相，相对码为1，2DPSK的相位为相。实验四 数字解调实验一、实验目的1、掌握2DPSK相干解调原理2、掌握2FSK过零检测解调原理二、实验内容 1、用示波器观察2DPSK波形2、用示波器观察2FSK波形三、实验步骤1、接通M6数字信源模块，M4数字调制模块的电源，并检查其是否正常工作。2、2DPSK解调实验 （1）将示波器的CH1接数字调制单元的BK ,CH2接2DPSK解

16、调单元的MU。MU与BK同相或反相，器波形应接近理论波形。 （2）示波器的CH2接LPF，可看到LPF与MU反相。当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号与0电平对称，否则不对称。 （3）段开、接通电源若干次，使数字调制单元CAR信号与载波同步单元CAR-OUT信号同相，观察数字单元的BK与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字调制单元张AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK、AK-OUT信号之间的关系。 （4）再断开、接通电源若干次，使CAR信号与CAR-OUT信号反相，重新进行步骤（3）中的观察。在进行上述各步骤时应注意运放是一个反相

17、放大器3、2FSK解调实验 示波器探头CH1结束自解调单元中的AK,CH2分别接2FSK解调单元中的DW1、DW2、FD、LPF、CM及AK-OUT，观察2FSK过零检测解调器的解调过程四、实验现象1、2DPSK解调实验结果 (1)、观察基带信号（BK）和2DPSK乘以载波的信号（MU）： (2)、观察基带信号与MU信号通过低通滤波器后的波形（LPF）：(3)、当数字调制单元的载波与解调单元中的同步载波同相时，观察AK和BK与解调各阶段波形：BK与MU：BK与LPF：BK与BK-OUT：AK与MU：AK与LPF：AK与BK-OUT：AK与AK-OUT：(4)、当数字调制单元的载波与解调单元中的同步载波反相时，观察AK和BK与解调各阶段波形：BK与MU：BK与LPF：BK与BK-OUT：AK与MU：AK与LPF：AK与AK-OUT：AK与BK-OUT：2、2FSK解调实验结果DW1输