通信原理实验报告 - 图文

实 验 报 告

课程名称 通信原理

实验项目名实验一 数字信号基带信号实验 实验二 数字调制实验 称 实验类型 班级 姓名 实验室名称 实验四 数字解调实验 实验十一 ＰＣＭ编译码实验 ２０１２０８１２ 李启文 李欣然 通信原理实验室 预习部分 实验过程 表现 实验学时 学号 指导教师 ２０１２０８１２１０ ２０１２０８１２１１ 张晓林 实验时间 ２０１５.６．６ 实验报告 部分 日期 总成绩 实验成绩 教师签字

哈尔滨工程大学教务处 制

实验一 数字信号基带信号实验

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的波形特点。

2.掌握AMI.HDB的编码规则。

3.了解HDB(AMI)编译码电路CD22103. 二、实验仪器 1.双踪示波器一台

2.通信原理VI型实验台一台 3.M6信源模块。 三、实验原理

AMI 码的编码规律是：信息代码1 变为带有符号的1 码即+1 或-1，1 的符号交替反转；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，即脉冲宽度τ与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS 的关系是τ=0.5TS。

HDB3 码的编码规律是：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（包括0 个信息1 码）时取代节为B00V，其它的信息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，而V 的符号破坏

这种符号交替反转原则，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。 四、实验步骤与结果

1.熟悉信号源模块，HDB3&AMI编译码模块，及HDB3编译码模块的工作原理。

2.接通数字信号源模块的电源，用示波器观察数字信号源上的各种波形。

(1)示波器的2个接头分别接NRZ—OUT和BS—OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信号源是否正常工作。 现象：将开关全部置1,发现二极管全部点亮,正常工作。 (2)用k1产生代码*1110010，k2,k3产生任意代码，观察本实验集中插入帧同步码时分复用时信号帧的结构和NRZ码的特点。 代码设为01110010 00000000 00000000

结论:集中插入法是将标志码组开始位置的群同步码插入一个码组的前面。当接收端检测到这个特定的群同步码组时就会知道这是这组信息码元的开头，所以这种方法非常适用于要求快速建立同步的地方，或是断传信息并且每次传输时间很短的场合。检测到此特定码组时可以利用锁相环保持一段时间的同步。为了长时间的保持同步，则需要周期性的将这个码组插入每组信息码元之前。 NRZ码的特点：极性单一，有直流分量。

3.关闭数字信号源模块的电源，按照下面的连线，打开数字信号源和AMI（HDB3）模块的电源，用示波器观察AMI（HDB3）编译

码的各种波形。 源端口 数字信号源NRZ-OUT 数字信号源BS-OUT 目的端口 AMI(HDB3)编译码单元NRZ-IN AMI(HDB3)编译码单元BS-IN （1）示波器的2个接头CH1，CH2分别接NRZ-OUT,AMI(HDB3),将信号源模块的K1,K2,K3的每一位都置1，观察全1码时对应的AMI码和HDB3码。再将K1，K2，K3的每一位都置为0，观察全0码时对应的AMI码和HDB3码。观察AMI码时将K1置于A端，观察HDB3码时将K1置于H端，观察时注意（AMI）HDB3比输入的NRZ-OUT延迟4个码元。

全部置1时AMI和HDB3码型相同，如下：

全部置0时AMI和HDB3码型不同，如下：

结论：信息码全0时，AMI码全0，没有信号电平的跳变，不利于提取同步信息。对于HDB3码，总有信号电平的跳变，故利于提取同步信息。

（2）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。

K1、K2、K3置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000时AMI码型：

K1、K2、K3置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000时HDB3码型：

（3）将K1，K2，K3置于任意状态，K4置于A端或H端，CH1接NRZ-OUT,CH2分别接（AMI），HDB3-D,BPF,BS-R和观察这些信号波形

K1、K2、K3置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000时HDB3_D 码型：

也可将基带信号处理后再进行2ASK调制

? 2FSK

1．产生

2．频谱 键控法2FSK

11Peo(f)?[Ps1(f?fc1)?Ps1(f?fc2)]?[Ps2(f?fc1)?Ps2(f?fc2)]

44升余弦滚降滤波器 cosωct 升余弦滚降信号 发滤波器 滤除谐波 fc-fs/2 fc fc+fs/2

VCO eo(t)?Acos??ct?KFm(t)dt? ?????相位连续

cosωc1t cosωc2t 电子开关 m(t) 相位不连续

e0?t??m?t?cos?c1t?m?t?cos?c2t1

0

式中ps1(f)是m(t)的功率谱，ps2(f)是m(t)的功率谱当p(1)=p(0)时，

fc2

fc2+fs

fc1 fc1+fs

? 2PSK（BPSK） （绝对调相）

或

fc2 fc1

fc2 fc1

?cos?ct,\1\eo(t)?m(t)cos?ct??

?cos?t,\0\c?m(t):BNRZ,2kTs?t?(2kt1)Ts

１.产生

cosωct 180°电子开关 m(t) NRZ m(t) BNRZ 2PSK cosωct

信息代码2PSK规律：“异变同不变”，即本码元与前一码元相异时，本码元内2PSK信号的初相相对于前一码元内2PSK信号的未相变化180°，相同时则不变。 2．频谱

1Peo(f)?[ps(f?fc)?ps(f?fc)] ，Peo(f)中无离散谱fc

4pe0(f) ps(f)为m(t)的频谱

当p(1)=p(0)时ps(f)中无直流， B=2fs

fc-fs fc fc+fs

? 2DPSK（差分相位键控，相对调相）

1．产生 码变换—2PSK调制法

绝对码ak相对码bk变化规律：“1变0不变”。bk=ak+bk-1，设bk始值为1，各点波形如图所示： 第一个码元内信号的初相可任意假设

2DPSK规律：“1变0不变”，即信息代码（绝对码）为“1”时，本码元内2DPSK信号的初相相对于前一码元内2DPSK信号的未相变化180°，信息代码为“0”时，则本码元内2DPSK信号的初相相对于前一码元内2DPSK信号的末相不变化。 2．频谱 同2PSK 四、实验步骤与结果

1.熟悉数字信号源与数字信号调制单元的工作原理。

2.按照下面的接线数字调制单元的CLK,BS-IN,NRZ-IN接数字信

ak Ts bk 2PSK调制 2PSK(bk) 2DPSK(ak) bk-1 号源单元的CLK,BS-OUT,NRZ-OUT.

源端口 数字信源单元BS-OUT 数字信源单元NRZ-OUT 数字信源单元CLK 目的端口 数字调制BS-IN 数字调制NRZ-IN 数字调制CLK 3.接通数字信源模块和数字调制模块的电源，示波器CH1接AK(NRZ-IN),CH2接BK,信源模块K1，K2.K3置于任意状态（非全0），观察AK,BK的波形，总结绝对码到相对码的变化规律及从相对码至绝对码的变化规律。

绝对码与相对码规律如下：

绝对码0低电平，1高电平，相对码0相当于保持，1相当于取反。

4.仔细观察CAR和CAR-D型号，分析载波信号的特点。

为正弦波，且载波反相。

5.示波器CH1接2DPSK-OUT,CH2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，注意2DPSK信号的幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。

2DPSK与AK图形如下:

2DPSK在AK码元为1时反相 2DPSK与BK图形如下:

2DPSK信号在BK信号前后码元不一致时反相。

6.示波器CH1接AK，CH2接2FSK—OUT,2ASK-OUT,观察这2个信号与AK的关系。 AK和2FSK图形如下:

2FSK信号在AK信号码元为0时，频率较慢，在AK信号码元

为1时，对应频率较快。

AK和2PSK图形如下:

在ASK信号中，在AK信号码元为1时，对应以调波有载波振幅，

码元为0时，对应以调波无载波振幅。 五、思考题

1.设绝对码为全1，全0或1001 1010，求相对码。 绝对码：1111 1111，0000 0000，1001 1010 对应相对码分别是：0101 0101，0000 0000,1110 1100

2.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。

3.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。 绝对码变为相对码：

绝对码的1码时相对码发生翻转，绝对码的0码时相对码保持不变。

相对码变为绝对码：

相对码的当前码元与前一码元相同时对应的当前绝对码为0，不同时对应的当前绝对码为1，可行电路如下：

4.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。

2DPSK的相位变化与绝对码之间的关系：1码对应的2DPSK信号的初相相对于前一码元内的2DPSK信号的末相位变化180度，0 码对应的2DPSK信号的初相与前一码元内2DPSK信号的相位相同。

2PSK的相位变化与绝对码之间的关系：当前码元与前一码元不同时则当前码元内2PSK信号的初相相对于前一码元内2PSK信号的末相变化180度，相同时则相位无变化。

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、实验仪器

1．双踪示波器一台 2．通信原理Ⅵ实验箱一台

3．M6信号源模块和M4数字调制模块 三、实验原理 （A）2ASK解调 （1）包络检波

BPF x(t) 整流 LPF r(t) 抽样判决 cp(t) 位同步器 实际系统中x（t）迟后于eo(t)，进行数学抽象时认为系统是物理不可实现的，是否有码间串扰决定于滤波器和信道的频率特性。

LPF用来滤除高频，一般对码间串扰无影响。 （2）相干解调

BPF x(t) LPF cosωct 载波同步 r(t) 抽样判决 cp(t) 位同步器 （B）2FSK解调 （1） 包络检波

条件：

|fc1?fc2|?2fs。 判决准则：a(kTs)?b(kTs)?10

BPF1 fc1 fc2 BPF2 整流 LPF 位同步 a(t) 抽样判决 整流 LPF b(t) （２）相干解调

BPF2 BPF1 LPF cosωc1t 载波同步 LPF cosωc2t 载波同步 b(t) 位同步 a(t) 抽样判决 （３）过零检测

（C）2PSK解调： 只能用相干解调法

BPF a LPF cosωct 载波同步 b 抽样判决 c a 限幅 b 微分 c 整流 d e 单稳 低通 f g 抽样判决 cp(t) 位同步器 -cosωct cp(t) 抽样判决 设用平方环提取相干载波

m(t)cosωct cos2ωct cosωct 平方 2fc cosωct -cosωct 锁相环 ÷2 cos2ωct 带通 -cosωct ÷2 （D）2DPSK解调 （1）相干解调

BPF a 载波同步 c LPF d 抽样判决 bk e TS bk-1 f ak

位同步 cp(t) b 2PSK解调 码反变换 （2）差分相干解调（相位比较法）

BPF a Ts c LPF b d 抽样判决 cp(t) 位同步 e

第5、或第6_-由拨码开关S2控制)时隙为信号B的时隙。 常用1KHZ的正弦信号作为输入信号来测量PcM编译码器的动态范围。 四、实验步骤 1.实验连线 源端口 正弦信号源：OUTl 正弦信号源：OUT2 目的端口 PCM&ADPCM编译码单元：STA PCM&ADPCM编译码单元：STB CM&ADPCM编译码单元：PCM CM&ADPCM编译码单元：PCM A OUT A IN CM&ADPCM编译码单元：PCM CM&ADPCM编译码单元：PCM B OUT B IN CM&ADPCM编译码单元：PCM PCM&ADPCM编译码单元：IN PCM_OUT 2．熟悉PCM编译码模块，开关KI接通sLl(或SL3、SL5、SL6)，打开电源开关。

3．用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。

由上图可以看出,STA与STB信号幅值都为2V,且都没有失真。 4．用示波器观察PCM编码输出信号。 当采用非集群方式时：

■测量A通道时：将示波器CH1接SLA(示滤波器扫描周期不超过SLA的周期，以便观察到一个完整的帧信号)，CH2接PCM A OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。

■测量B通道时：将示波器CHI接SLB，(示滤波器扫描周期不超过SLB的周 期，以便观察到一个完整的帧信号)，CH2接PCM B OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。

实验现象如下：

当采用集群方式时：

将示波器CHl接SLO，(示滤波器扫描周期不超过SLO的周期，以便观察到一个完整的帧信号)，CH2分别接SLA、PCM A OUT、SLB、PCM B OUT以及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。SLO、SLA及SLB的脉冲宽度等于

一个时隙宽度)。开关s2分别接通SLl、SL2、SL3、SL4观察PCM基群帧结构的变化情况。

CH2接SLA时，S2分别接通SL1，SL2，SL3，SL4，实验现象如下：

CH2接PCM A OUT时，S2分别接通SL1，SL2，SL3，SL4，实验现象如下：

CH2接SLB时，S2分别接通SL1，SL2，SL3，SL4，实验现象如下：（信号均匀向左移动）

CH2接PCM B OUT时，S2分别接通SL1，SL2，SL3，SL4，

实验现象相同如下：（信号均匀向左移动）

CH2接PCM OUT时，S2分别接通SL1，SL2，SL3，SL4，实验现象如下：（信号均匀向左移动）

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