海南大学 通信原理实验报告

通信原理实验报告海南大学信息科学技术学院编 2015 年 9 月AMI-HDB3 CODECNRZBS-RAMI-HDB3 BPF DETGNDGND CLKBS-OUT(Íâͬ²½)NRZ-OUT(AK)DIGITAL SOURCES-INSDGNDF2D2B2FDBD B1 D1 F1DIGITAL TERMINALGNDCMVCLPFMUBS-INAK-OUTBKAK-OUTBS-INCMLPFFD2DPSK DEMODULATOR2FSK DEMODULATORMUVCOUd CAR-OUTGNDCARRIER SYNCHRONIZERGNDBS-OUTS-INBIT SYNCHRONIZERS-IN BS-IN GAL ¡Â24 THFSFRAME SYNCHRONIZERGNDBS SL0SLA SLB SRB STA SRASTB PCM PCM-APCM-BK4ON DIP8ON DIP8ON DIP8DIP4 STB-SSTB-INSTA-SSTA-INK5K6K8SLB 1 2 5 7R19R20C34R39K1K2K3°ËλÊÖ¶¯¿ª¹Ø¿É±äµçÈݿɱäµçÈݸ´Î»¼üµçλÆ÷µ¥µ¶Ë«ÖÀ¿ª¹ØËÄλÊÖ¶¯¿ª¹ØAHCAR BK 2DPSK 2FSK 2ASKGNDGNDDIGITAL MODULATERA AM MI I- -H HD DB B3 3± ±à àÒ Òë ë Âë ëÊ Êý ý× ×Ö ÖÖ ÖÕ Õ¶ ¶Ë ËÔ ÔØ Ø² ²¨ ¨Í ͬ ¬² ²½ ½Ö Ö¡ ¡Í ͬ ¬² ²½ ½Î λ »Í ͬ ¬² ²½ ½Ê Êý ý× ×Ö ÖÐ ÐÅ ÅÔ Ô´ ´Ê Êý ý× ×Ö Öµ µ÷ ÷Ö ÖÆÆP PC CM M± ±à àÒ Òë ë Âë ë PCM CODEC2 2D DP PS SK K ½ ½â âµ µ÷ ÷ÆÆ÷ ÷2 2F FS SK K ½ ½â âµ µ÷ ÷ÆÆ÷ ÷T TX X- -5 5 Í Í¨ ¨Ð ÐÅ ÅÔ Ô- -À Àí í½ ½Ì ÌÑ Ñ§ §Ê ʵ µÑ Ñé éÏ Ïµ µÍ ͳ ³ ² ²¼ ¼¾ ¾Ö ÖÊ Ê¾ ¾Ò Òâ âÍ Í¼ ¼GNDSRB SRASTASTB -IN -IN-OUT-OUTÁ Á½ ½È ÈË ËÍ Í¨ ¨» »° °½Ó¿Ú(B)MIC(»°Í²)SPEAKER(¶ú»ú)MICSPEAKERGND+12V-12V+5VµçÔ´½ÓÈëM IDB3K7µ¥µ¶Ë«ÖÀ¿ª¹Ø NM R ZÐò ÁÐC2ͨON¶ÏOFFµ µç çÔ Ô´ ´¿ ¿ª ª¹ ¹Ø ØTX-5 HUST EIDIP4K9kHZ8 4 2 _GNDFS½Ó¿Ú(A)0目目 录录实验一 数字基带信号2实验二 数字调制9实验三 数字解调12实验四 时分复用数字基带通信系统161实验一实验一 数字基带信号数字基带信号一、一、 实验目的实验目的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、二、 实验内容实验内容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、三、 实验步骤实验步骤本实验使用数字信源单元和 HDB3 编译码单元。1、接好电源线，打开电源开关。用信源单元的 FS 作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的 GND 点均可。2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。示波器的两个通道探头分别接信源单元的 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）；图 1.NRZ-OUT 和 BS-OUT2图 2.对照发光二极管的发光状态3、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。图 3.全 1 码对应的 AMI 码3图 4.全 1 码对应的 HDB3 码（2）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 码时将 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。编码输出 HDB3（AMI）比输入 NRZ-OUT 延迟了 4 个码元。图 5.全 0 码对应的 AMI 码4图 6.全 0 码对应的 HDB3 码（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。图 7.对应的 AMI 码5图 8.对应的 HDB3 码（4） 将 K1、K2、K3 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。图 9-1.K4 置 A（AMI）端、CH2 接（AMI-D）HDB3-D6图 9-2.K4 置 H（HDB3）端、CH2 接（AMI-D）HDB3-D图 10-1.K4 置 A（AMI）端、CH2 接 BPF7图 10-2.K4 置 H（HDB3）端、CH2 接 BPF图 11-1.K4 置 A（AMI）端、CH2 接 BS-R8图 11-2.K4 置 H（HDB3）端、CH2 接 BS-R图 12-1.K4 置 A（AMI）端、CH2 接 NRZ9图 12-2.K4 置 H（HDB3）端、CH2 接 NRZ观察时应注意：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弦信号，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。 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。本实验中若 24 位信源代码中连零很多时，则难以从AMI 码中得到一个符合要求的位同步信号，因此不能完成正确的译码（由于分离参数的影响，各实验系统的现象可能略有不同。一般将信源代码置成只有 1 个“1”码的状态来观察译码输出）。若 24 位信源代码全为“0”码，则更不可能从 AMI 信号（亦是全 0 信号）得到正确的位同步信号。四、四、 实验报告要求实验报告要求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？ （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：（1）不归零码的脉宽等于码元宽度；归零码的脉宽小于码元的宽度。（2）与信源代码中的“1”码对应的 AMI 码及 HDB3 码不一定相同。因为信源代码中的“1”码对应的 AMI 码“1”、“-1”相间出现，而 HDB3 码中的 “1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。如以下例子：可以看到消息码中的最后两个“1”，在 AMI 码和 HDB3 中是不同的。消息码： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1AMI 码： 1 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 110HDB3 码： 1 0 -1 1 0 0 0 V -B 0 0 -V 0 1 0 -1 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：见实验内容的（1）（2）（3）。11实验二实验二 数字调制数字调制一、 实验目的实验目的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。二、实验内容实验内容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、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、实验步骤三、实验步骤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。接好电源线，打开实验箱电源开关，用数字信源单元的 FS 信号作为示波器的外同步信号。2、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律以及从相对码至绝对码的变换规律。123、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）。13141516174、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）。18192021四、实验报告要求四、实验报告要求1、设绝对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求相对码。答： 绝对码 ：11111，00000，10011010 相对码 ：10101，00000，11101100或 01010，11111，000100112、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。22实验三实验三 数字解调数字解调一、实验目的一、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、实验内容二、实验内容1. 用示波器观察 2DPSK 相干解调器各点波形。 2. 用示波器观察 2FSK 过零检测解调器各点波形。三、实验步骤三、实验步骤本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、2DPSK 解调单元及 2FSK 解调单元，它 们之间的信号连结方式如图 3-5 所示,其中实线是指已在电路板上布好的,虚线是实验中要连接的。实际 通信系统中，解调器需要的位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 实验时则送到 2FSK 解调单元。数字信源数字调制2FSK 解调2DPSK 解调载波 同步