通信原理课程设计

题目一：实验二十一 数字基带传输系统实验一

一、实验目的

1、掌握数字基带传输系统的基本架构。

二、实验内容

1、双路模拟信号分别PCM编码、再时分复用送入信道传输。

2、从接收到的复用信号中提取同步信号并时分解复用、再分别PCM译码还原。

三、实验仪器

1、信号源模块 两块 2、信源编码模块 两块 3、时分复用模块 一块 4、信道与眼图模块 一块 5、同步提取模块 一块 6、20M双踪示波器 一台 7、带话筒立体声耳机 两副

四、实验原理

1、数字基带传输系统发送部分

数字基带传输系统发送部分框图如下图21-1所示。

模拟信号1时钟信号信号源时钟信号帧头01110010PCM编码PCM编码数据11信号源模拟信号22时钟信号数据2第三路复用数据时分复用信道

图21-1 数字基带传输系统发送部分框图

双路模拟信号规定在音频范围内，可由信号源模块提供1K正弦基波和2K正弦基波，或者由两块信号源模块分别提供模拟语音信号。

PCM编码所需时钟信号，即2048K、64K和8K数字时钟由一块信号源模块提供。 将双路模拟信号分别送入两块信源编码模块中PCM编码。

编码数据连同时钟信号一起送入时分复用模块时分复用输入，作为时分复用的第一路复用数据和第二路复用数据。

时分复用信号在信道与眼图模块中选择高斯白噪信道或256K数字基带传输信道传输。 2、数字基带传输系统接收部分

数字基带传输系统接收部分框图如下图21-2所示。

信道时分解复用FS数据1位、帧同步PCM译码模拟信号1信号源2位、帧同步数据2256K-BSPCM译码模拟信号2信号源1基带同步提取图21-2 数字基带传输系统接收部分框图

从信道接收到的信号送入同步提取模块中提取256K位同步信号BS及基带帧同步信号FS，两同步信号与接收到的复用信号一起给时分复用模块进行时分解复用。

时分解复用还原出来的“数据1”、“数据2”连同位同步、帧同步信号一起分别送入两块信源编码模块中PCM译码，还原出模拟信号。

五、实验步骤

1、将两块信号源模块、两块信源编码模块、时分复用模块、信道与眼图模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下七个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，七个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、数字基带传输发送端

（1）这里以信号源模块提供“1K正弦基波”和“2K正弦基波”为例，将“2K正弦基

波”的幅度调节至3V左右。

（2）将双路模拟信号，及所需的2048K、64K和8K数字时钟信号分别送入两块信源编码

模块中PCM编码。

（3）编码数据连同时钟信号一起送入时分复用模块时分复用输入，作为时分复用的第

一路复用数据和第二路复用数据。 （4）参考实验连线如下：

信号源模块 信源编码模块一 2048K—————————2048K－IN 64K——————————CLK－IN 8K—————————— FRAM－IN 2K正弦基波—————— S－IN

信号源模块 信源编码模块二 2048K—————————2048K－IN 64K——————————CLK－IN 8K—————————— FRAM－IN 1K正弦基波—————— S－IN

信号源模块 时分复用模块 2048K—————————2048K

64K——————————位同步（时分复用输入） 8K—————————— 帧同步（时分复用输入）

信源编码模块一 时分复用模块

PCM－OUT——————— 数据1（时分复用输入）

信源编码模块二 时分复用模块

PCM－OUT——————— 数据2（时分复用输入）

（5）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01任意设置。 （6）示波器观测数字基带传输发送端各测试点信号 4、信道与眼图

将时分复用数据送入信道与眼图模块高斯白噪信道或256K数字基带传输信道传输，从信道输出的信号再送到时分复用模块时分解复用输入“数据”测试点中。

观测此时256K码速率带限信道的眼图。 5、数字基带传输接收端 （1）参考“时分复用实验”、“位同步信号提取实验”和“帧同步信号提取实验”的实

验操作步骤，将接收到的时分复用信号进行时分解复用。

（2）将时分解复用输出的两路数据分别交叉送入两块信源编码模块中PCM译码还原。 6、模拟语音信号的数字基带传输

将两副带话筒立体声耳机分别插入两块信号源模块的音频插座中。原信号源模块“2K正弦基波”、“1K正弦基波”改为由信号源模块模拟语音信源提供的模拟信号，即“T-OUT”输出话音信号。双路语音信号经PCM编码、时分复用、信道传输、时分解复用并交换、PCM译码后，还原的模拟语音分别送入信号源模块模拟语音信源“R-IN”测试点，双方耳机接收对方话筒语音信号，完成双路模拟语音信号数字基带传输的整个过程。

实验二十二 数字基带传输系统实验二

一、实验目的

1、将基带码型变换技术融入数字基带传输系统的基本架构中。 2、掌握模拟信源的数字基带传输系统框图。

二、实验内容

1、双路模拟信号分别PCM编码、时分复用、再基带码型变换后送入信道传输。 2、从接收到的复用信号中提取同步信号并码型反变换，再提取同步信号并时分解复用，然后分别PCM译码还原。

三、实验仪器

1、信号源模块 两块 2、信源编码模块 两块 3、时分复用模块 一块 4、码型变换模块 一块 5、信道与眼图模块 一块 6、同步提取模块 一块 7、20M双踪示波器 一台 8、带话筒立体声耳机 两副

四、实验原理

1、数字基带传输系统发送部分

将基带码型变换技术融入数字基带传输系统的基本架构后，数字基带传输系统发送部分框图如下图22-1所示。

模拟信号1时钟信号信号源时钟信号帧头01110010PCM编码PCM编码数据11信号源模拟信号22时钟信号数据2第三路复用数据时分复用复用数据位同步2BS同步BPH/CMI码型变换信道图22-1 数字基带传输系统发送部分框图

上图中，双路模拟信号分别进行PCM编码，再送入复用模块中时分复用，参见“数字基带传输系统实验一”数字基带传输系统发射部分框图原理说明。

复用输出的256K数据，连同位同步、2BS同步信号一起，送入码型变换模块中进行BPH/CMI单极性码型变换。输出的512K单极性码在信道与眼图模块中选择高斯白噪信道或512K数字基带传输信道传输。

2、数字基带传输系统接收部分

将码型变换技术融入数字基带传输系统的基本架构后，数字基带传输系统接收部分框图如下图22-2所示。

信道BPH/CMI码型反变换512K-BSNRZBS时分解复用FS数据1位、帧同步PCM译码模拟信号1信号源2位、帧同步模拟信号2PCM译码信号源1数据2基带同步提取图22-2 数字基带传输系统接收部分框图

从信道接收到的信号送入同步提取模块中提取512K位同步信号BS，与接收到的信号一起

给码型变换模块BPH/CMI码型反变换。

码型变换模块解码输出“NRZ”、“BS”送入同步提取模块中提取帧同步信号FS，然后三个信号一起给时分解复用模块进行时分解复用。

时分解复用还原出来的“数据1”、“数据2”连同位同步、帧同步信号一起分别送入两

块信源编码模块中PCM译码，还原出模拟信号。

五、实验步骤

1、将两块信号源模块、两块信源编码模块、时分复用模块、码型变换模块、信道与眼图模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下八个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，八个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、数字基带传输发送端

（1）这里以信号源模块提供“1K正弦基波”和“2K正弦基波”为例，将“2K正弦基

波”的幅度调节至3V左右。

（2）将双路模拟信号，及所需的2048K、64K和8K数字时钟信号分别送入两块信源编码

模块中PCM编码。

（3）编码数据连同时钟信号一起送入时分复用模块时分复用输入，作为时分复用的第

一路复用数据和第二路复用数据。

（4）将时分复用输出数据送入码型变换模块，选择BPH/CMI单极性编码。 （5）参考实验连线如下：

信号源模块 信源编码模块一 2048K—————————2048K－IN 64K——————————CLK－IN 8K—————————— FRAM－IN 2K正弦基波—————— S－IN

信号源模块 信源编码模块二 2048K—————————2048K－IN 64K——————————CLK－IN 8K—————————— FRAM－IN 1K正弦基波—————— S－IN

信号源模块 时分复用模块 2048K—————————2048K

64K——————————位同步（时分复用输入） 8K—————————— 帧同步（时分复用输入）

信源编码模块一 时分复用模块

PCM－OUT——————— 数据1（时分复用输入）

信源编码模块二 时分复用模块

PCM－OUT——————— 数据2（时分复用输入）

时分复用模块 码型变换模块

数据（时分复用输出）——— NRZ（编码输入） 位同步（时分复用输出）—— BS（编码输入） 2BS同步（时分复用输出）——2BS（编码输入）

（6）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01任意设置。 （7）码型变换模块“码型选择”BPH或者CMI编码。 （8）示波器观测数字基带传输发送端各测试点信号 4、信道与眼图

将码型变换编码数据送入信道与眼图模块高斯白噪信道或512K数字基带传输信道传输，从信道输出的信号再送到码型变换模块解码输入“单极性”测试点中。

观测此时512K码速率带限信道的眼图。 5、数字基带传输接收端 （1）参考“码型变换实验”、“时分复用实验”、“位同步信号提取实验”和“帧同步信

号提取实验”的实验操作步骤，将接收到的BPH/CMI编码信号进行码型反变换。 （2）将码型反变换后的解码输出提取帧同步信号后，送时分复用模块进行时分解复用。 （3）将时分解复用输出的两路数据分别交叉送入两块信源编码模块中PCM译码还原。 6、模拟语音信号的数字基带传输

将两副带话筒立体声耳机分别插入两块信号源模块的音频插座中。原信号源模块“2K正弦基波”、“1K正弦基波”改为由信号源模块模拟语音信源提供的模拟信号，即“T-OUT”输出话音信号。双路语音信号经PCM编码、时分复用、单极性码型变换、信道传输、码型反变换、时分解复用并交换、PCM译码后，还原的模拟语音分别送入信号源模块模拟语音信源“R-IN”测试点，双方耳机接收对方话筒语音信号，完成双路模拟语音信号数字基带传输的整个过程。

附子实验

实验十 眼图实验

一、实验目的

1、掌握用眼图来定性评价基带传输系统性能。

二、实验内容

1、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。 2、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、信源编码模块 一块 3、时分复用模块 一块 4、码型变换模块 一块 5、信道与眼图模块 一块 6、20M双踪示波器 一

台

四、实验原理

眼图原理参见“信道与眼图模块”原理部分阐述。

五、实验步骤

1、将信号源模块、信源编码模块、时分复用模块、码型变换模块、信道与眼图模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合

（1）参见“时分复用实验”操作步骤，简化为仅一路模拟信号PCM编码后时分复用。 （2）将产生的256K码速率的时分复用数据送入信道与眼图模块“256K”数字基带传

输信道“输入”测试点。 （3）示波器设定为外触发方式，即选择为“Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“256K”

数字基带传输信道“输出”，“EXT TRIG”外触发通道接时分复用模块时分复用输出“位同步”，调节信道与眼图模块“256K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测码间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。

（4）参见“码型变换实验”操作步骤，将以上时分复用数据先送码型变换模块经单极

性码型变换，再将产生的512K码速率的BPH/CMI编码送入信道与眼图模块“512K”数字基带传输信道“输入”测试点。 （5）示波器设定为外触发方式，即选择为“Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“512K”

数字基带传输信道“输出”，“EXT TRIG”外触发通道接码型变换模块编码输出“位同步”，调节信道与眼图模块“512K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测码间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。 4、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合

将高斯白噪信道加入到以上传输过程中，例如，将时分复用数据先送入高斯白噪信道，再送入256K数字基带传输信道中，观测眼图的方法不变，调节“高斯白噪信道噪声功率调节”旋转电位器，观测在噪声干扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。

实验八 时分复用实验（TDM）

一、实验目的

1、了解时分复用的基本概念。

2、掌握时分复用与解复用的原理框图。 3、掌握时分复用信号的结构。

二、实验内容

1、双路模拟信号分别PCM编码、再时分复用，观测时分复用信号。 2、对时分复用信号进行时分解复用，再分别PCM译码还原。

三、实验仪器

1、信号源模块 两块 2、信源编码模块 两块 3、时分复用模块 一块 4、20M双踪示波器 一

台

5、带话筒立体声耳机 两副

四、实验原理

1、时分复用原理框图

时分复用原理框图如下图8-1所示。

第三路复用数据码型拨码设置数据2位同步移位寄存器锁存器锁存器数据选择器数据选择器数据1移位寄存器数据选择器数据选择器程序内置帧头“01110010”帧同步复用NRZ复用BS复用FS 图8-1 时分复用原理框图

两路PCM编码连同位同步BS、帧同步FS一起，送入时分复用模块时分复用输入对应插孔，PCM编码的码速率是64K，位同步BS的频率是64K，帧同步FS的频率是8K。

在时分复用过程中，工作时钟为2048K，先由两个移位寄存器对数据1和数据2串/并转换为8位并行数据输出。然后数据选择器在帧同步信号FS的控制下，按照复用BS的位同步，轮流选通帧头、数据1、数据2、数据3，组成复用NRZ数据串行输出。

时分复用输出的位同步信号频率设定为输入位时钟64K的四倍，即256K。 时分复用输出一帧32位，故帧同步信号的频率为位同步信号的1/32，即8K，且为窄帧。 时分复用输出信号的结构见下图8-2所示。

帧头数据1第1帧数据2第1帧拨码8位数据8位数据8位数据8位数据帧头数据1第2帧数据2第2帧拨码8位数据8位数据8位数据8位数据01110010数据1数据2拨码设置01110010数据1数据3数据2数据3拨码设置

图8-2 时分复用输出信号的结构

2、时分解复用原理框图

时分解复用原理框图如下图8-3所示。

复用帧同步移位寄存器复用位同步移位寄存器帧同步锁存器锁存器锁存器4分频图8-3 时分解复用原理框图

数据选择器数据选择器数据1数据2复用数据移位寄存器数据选择器数据3位同步 复用数据连同对应的位同步BS、帧同步FS一起，送入时分复用模块时分解复用输入对应插孔，复用数据的码速率是256K，位同步BS的频率是256K，帧同步FS是8K窄帧。

在时分解复用过程中，工作时钟仍为2048K，先由三个移位寄存器对复用数据串/并转换为24位并行数据输出，原复用数据中的帧头自动丢弃。然后数据选择器在帧同步信号FS的控制下，按照解复用输出的位同步信号，恢复原数据1、数据2、数据3，按照解复用输出的帧同步信号，每帧8位串行输出。

时分解复用输出的位同步信号频率恢复为原复用输入的位时钟64K。 时分解复用输出的帧同步信号频率恢复为原复用输入的帧时钟8K。 解复用输出的数据连同解复用输出的位同步、帧同步一起，再送入信源编码模块中，PCM译码还原即可。

五、实验步骤

1、将两块信号源模块、两块信源编码模块、时分复用模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）

3、时分复用

（1）这里以信号源模块提供“1K正弦基波”和“2K正弦基波”为例，将“2K正弦基

波”的幅度调节至3V左右。 （2）实验连线如下：

信号源模块 信源编码模块一 2048K—————————2048K－IN 64K——————————CLK－IN 8K—————————— FRAM－IN 2K正弦基波—————— S－IN

信号源模块 信源编码模块二 2048K—————————2048K－IN 64K——————————CLK－IN 8K—————————— FRAM－IN 1K正弦基波—————— S－IN

信号源模块 时分复用模块 2048K—————————2048K

64K——————————位同步（时分复用输入） 8K—————————— 帧同步（时分复用输入）

信源编码模块一 时分复用模块

PCM－OUT——————— 数据1（时分复用输入）

信源编码模块二 时分复用模块

PCM－OUT——————— 数据2（时分复用输入）

（3）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01任意设置。 （4）示波器观测两块信源编码模块PCM编码。

（5）以时分复用输出“帧同步”信号为内触发源，示波器双踪观测时分复用输出“帧

同步”、“数据”测试点，验证“数据”是否符合时分复用输出信号的结构。 此时，时分复用输出“位同步”为256K方波信号。

（6）改变信号源模块“2K正弦基波”的幅度，改变复用模块“第三路复用数据码型拨

码设置”拨码开关SW01设置，重复上述实验步骤。 4、时分解复用

（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：

时分复用模块内连线

数据（时分复用输出）———数据（时分解复用输入） 位同步（时分复用输出）——位同步（时分解复用输入） 帧同步（时分复用输出）——帧同步（时分解复用输入）

时分复用模块 信源编码模块二 2048K———————————— J2048K－IN 数据1（时分解复用输出）——— JPCM－IN 位同步（时分解复用输出）———JCLK－IN 帧同步（时分解复用输出）———JFRAM－IN

时分复用模块 信源编码模块一 2048K———————————— J2048K－IN 数据2（时分解复用输出）——— JPCM－IN 位同步（时分解复用输出）———JCLK－IN 帧同步（时分解复用输出）———JFRAM－IN

（2）以时分解复用输出“帧同步”信号为内触发源，示波器双踪观测时分解复用输出

“帧同步”、“数据3”测试点，“数据3”码型应与“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关码型设置一致。

若“帧同步”信号对应的不是“数据3”的第一位拨码，尝试按“复位”键。 （3）示波器对比观测时分复用模块时分复用输入“数据1”、“数据2”及时分解复用输

出“数据1”、“数据2”测试点，对应的两者码型应一致。

（4）示波器双踪观测信源编码模块一“S-IN”与信源编码模块二“JPCM-OUT”测试

点，对比“2K正弦基波”还原的效果。

（5）示波器双踪观测信源编码模块二“S-IN”与信源编码模块一“JPCM-OUT”测试

点，对比“1K正弦基波”还原的效果。 5、双路模拟语音信号的时分复用

将两副带话筒立体声耳机分别插入两块信号源模块对应的音频插座中。原信号源模块“2K正弦基波”、“1K正弦基波”改为由两块信号源模块模拟语音信源提供的模拟信号，即“T-OUT”输出话音信号。双路语音信号经PCM编码、时分复用、时分解复用并交换、PCM译码后，还原的模拟语音分别送入两块信号源模块模拟语音信源“R-IN”测试点，双方耳机接收对方话筒语音信号，完成双路模拟语音信号时分复用的整个过程。

实验十六 位同步信号提取实验

一、实验目的

1、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理与实现方法。 2、了解位同步系统的性能分析。

二、实验内容

1、观察数字锁相环提取位同步信号的过程。 2、提取信号源模块NRZ码的位同步信号。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、同步提取模块 一块 3、20M双踪示波器 一台

四、实验原理

实验中基于闭环同步法的原理，设计数字锁相环，提取位同步信号。 数字锁相环提取位同步信号原理框图如下图16-1所示。

添加门接收码元窄脉冲形成器相位比较器M次分频器或门振荡器扣除门脉冲形成位同步输出 图16-1 数字锁相环提取位同步信号原理框图

数字锁相环是由高稳定度振荡器（晶振或钟振）、分频器、相位比较器和控制器组成。其中，控制器包括上图中的扣除门、添加门和或门。

设要提取的位同步信号的频率为f，则要求振荡器的振荡频率为Mf赫兹，其中M为分频器的分频系数。

窄脉冲形成器的作用是将振荡波形变成两个脉冲，分别送给添加门和扣除门。要求这两个脉冲相位刚好相差180°。

添加门为常闭门，在没有滞后脉冲控制时，这里的滞后脉冲和超前脉冲由相位比较器比较后产生，此门始终关闭，输出低电平；扣除门为常开门，在没有超前脉冲控制时，来自振荡器的窄脉冲信号顺利通过扣除门。振荡器窄脉冲经或门送入M次分频器中分频，输出频率为f赫兹的脉冲信号。该信号再经过脉冲形成电路，输出规则的位同步信号。

相位比相器反映接收码元与M次分频器的输出信号，即本地时钟信号，之间的相位关系。

如本地时钟信号超前于接收码元的相位，则比相器输出一个超前脉冲，加到扣除门，扣除一个振荡脉冲，这样分频器的输出脉冲的相位就滞后了1/M周期。

如本地时钟信号滞后于接收码元的相位，则比相器输出一个滞后脉冲，加到添加门，控制添加门打开，加入一个振荡脉冲到或门。由于加到添加门的与加到扣除门的两个振荡脉冲信号的相位相差180°，即这两个信号在时间上是错开的，因此当从添加门加入一个窄脉冲到或门时，相当于在扣除门输出的振荡信号中间插入了一个窄脉冲，也就使分频器输入端添加了一个脉冲，这样分频器输出相位就提前了1/M周期。

整个数字锁相环路按上述方式，反复调整本地时钟信号，以实现位同步。 同步提取模块采用数字锁相环提取位同步信号。接收端收到NRZ码数据后，已知码速率，设定相应的M次分频器的分频系数M，使数字锁相环从接收NRZ码中恢复出与发端频率相同的码元时钟信号。

数字基带传输系统提取256K和512K两种码速率NRZ码的位同步信号，即256K时分复用数据提取位同步信号和512K时分复用再单极性码型变换数据提取位同步信号。

数字频带传输系统提取96K和192K两种码速率NRZ码的位同步信号，即数字调制与解调单元实验中96K NRZ码位同步信号和数字频带传输系统实验中192K NRZ码位同步信号。

五、实验步骤

1、将信号源模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，

在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、实验连线如下：

信号源模块 同步提取模块 24.576M—————————CLK

NRZ—————————— NRZ输入（位同步提取）

4、96K NRZ码

（1）信号源模块“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）同步提取模块“位提取选择”拨码开关拨为1000。

（3）示波器双踪观测同步提取模块位同步提取“NRZ输入”与“BS输出”测试点，

有“BS输出”为“NRZ输入”的位同步信号，且在上升边沿对齐。 （4）若不在上升边沿对齐，尝试按“复位”键。

5、192K、256K、512K位同步提取操作步骤与96K相同，这里不再赘述。

六、课后扩展题

参照数字锁相环提取位同步信号原理框图，有兴趣的同学可在实验箱配套的CPLD二次开发模块硬件平台上，完成“位同步提取实验”。

实验十七 帧同步信号提取实验

一、实验目的

1、掌握用集中插入法提取帧同步信号的原理与实现方法。

2、了解帧同步系统的性能分析。

二、实验内容

1、观察集中插入法提取帧同步信号的过程。

2、提取时分复用模块时分复用数据的帧同步信号。 3、提取信号源模块NRZ码的帧同步信号。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、同步提取模块 一块 3、时分复用模块 一块 4、20M双踪示波器 一台

四、实验原理

为了使接收到的码元能够被理解，需要知道其如何分组。一般说来，接收端需要利用群同步码去划分接收码元序列。群同步码的插入方法有两种：集中插入法和分散插入法。

其中，集中插入法是将标志码组开始位置的群同步码插入于一个码组的前面，如下图17-1所示。这里的群同步码是一组符合特殊规律的码元，它出现在信息码元序列中的可能性非常小。接收端一旦检测到这个特定的群同步码组就马上知道了这组信息码元的“头”。所以这种方法适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息并且每次传输时间很短的场合。

信息码组同步码组同步码组信息码组同步码组信息码组同步码组信息码组同步码组

图17-1 集中插入法

同步提取模块采用集中插入法提取帧同步信号。接收端收到NRZ码数据后，已知同步码组，从接收NRZ码中检测到这个特定的同步码组后，产生一个窄脉冲输出。

数字基带提帧过程提取时分复用数据的帧同步信号，时分复用数据32位一帧，每帧的24位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“01110010”（巴克码1110010前面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组的第一位“0”。

数字频带提帧过程提取NRZ码的帧同步信号，NRZ码要求24位一帧，每帧的16位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“11100100” （巴克码1110010后面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组后的第一位数据。

五、实验步骤

1、将信号源模块、同步提取模块、时分复用模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、实验连线如下：

信号源模块 时分复用模块 2048K——————————2048K

64K——————————位同步（时分复用输入） 8K—————————— 帧同步（时分复用输入） 时分复用模块 同步提取模块

数据（时分复用输出）————NRZ输入（帧同步提取） 位同步（时分复用输出）——— BS输入（帧同步提取）

4、时分复用数据帧同步提取

（1）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关任意设置。

（2）示波器双踪观测帧同步提取“NRZ输入”与“FS输出”测试点，有8KHz窄帧输

出，帧的位置对应复用数据帧头的第一位“0”码元。

（3）按“复位”键，帧信号的位置可能有移动，但始终在帧头第一位“0”码元的范围

内，如下图所示。

1011100100101010101帧头数据1NRZ输入数据2数据3TSt0FS输出TSt

5、拆除以上所有连线，实验重新连线如下：

信号源模块 同步提取模块

NRZ————————NRZ输入（帧同步提取） BS—————————BS输入（帧同步提取）

6、NRZ码帧同步提取

（1）信号源模块“码速率选择”拨码开关任意设置。

24位“NRZ码型选择”拨码开关有8位拨码设置为“11100100”，其余任意设置。 （2）示波器双踪观测频带同步提取模块“NRZ输入”与“FS输出”测试点，“FS输出”

为“NRZ输入”的帧同步信号，且对齐帧头后的第1位码元，高电平时间为一位码元的宽度，如下图所示。

帧头拨码码型第1位码元11100100100001000111001008TS16TS24TStNRZ输入帧同步信号0

8TSFS输出16TS24TSt

六、课后扩展题

有兴趣的同学可在实验箱配套的CPLD二次开发模块硬件平台上，完成“帧同步提取实验”。

实验九 码型变换实验

一、实验目的

1、掌握BPH、CMI、AMI、HDB3四种典型传输码型的编码规则。

二、实验内容

1、BPH码变换与反变换。 2、CMI码变换与反变换。 3、AMI码变换与反变换。 4、HDB3码变换与反变换。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、码型变换模块 一块 3、 20M双踪示波器 一台

四、实验原理

1、BPH码

BPH码的全称是数字双相码，又称曼彻斯特码。它是对每个二进制代码分别用两个具有两个不同相位的二进制新码去取代的码，或者可以理解为用一个周期的正负对称方波表示“1”码，用该方波的反相来表示“0”码。即，

0——>01 1——>10

eg：NRZ 1 0 0 1 0 BPH 10 01 01 10 01

BPH码的特点是只使用两个电平，每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，所以含有丰富的定时信息，且没有直流分量，编码过程简单。

2、CMI码

CMI码的全称是传号反转码，与BPH码类似，也是一种二电平非归零码。 CMI码编码规则是：信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，

“0”码用“01”表示。

eg：NRZ 1 0 0 1 0 CMI 11 01 01 00 01 或 00 01 01 11 01

这种码型有较多的电平跃变，因此含有丰富的定时信息。此外，由于10为禁用码组，不会出现三个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。

3、AMI码

AMI码的全称是传号交替反转码，其编码规则是：将信息码的“1”（传号）交替地变换为“+1”和“-1”，而“0”（空号）保持不变。

eg：NRZ 1 0 0 1 0 AMI ＋1 0 0 －1 0 或 －1 0 0 ＋1 0

AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平地脉冲序列。它可以看成是单极性波形的变形，即“0”仍对应零电平，而“1”交替对应正、负电平。

AMI码的主要特点是无直流成分，接收端收到的码元极性与发送端完全相反也能正确判断。译码时只需把AMI码经过全波整流就可以变为单极性码。由于其具有上述优点，因此得到了广泛应用。但该码有一个重要缺点，即当用它来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。

解决连“0”码问题的有效办法之一是采用HDB3码。 4、HDB3码

HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，下表9-1为HDB3码的编码规则。

表9-1 HDB3码编码规则

前面“1”码的极性 － ＋

eg：NRZ 10000000 11000000 11100000 （一帧24位循环）

上次取代后“1”码的个数 奇数个“1” 000V- 000V+ 偶数个“1”（包括0个） B+00V+ B-00V- HDB3 1000+V000 -1+1-B00-V00 +1-1+1000+V0 -1000-V000 +1-1+B00+V00 -1+1-1000-V0

+V、+B表示正逻辑电平，这里是+5V；-V、-B表示负逻辑电平，这里是-5V。 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码除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是十分有利的。

五、实验步骤

1、将信号源模块、码型变换模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）

3、信号源模块“码速率选择”拨码开关及24位 “NRZ码型选择”拨码开关任意设置。 4、实验连线如下：

信号源模块 码型变换模块“编码输入”

NRZ———————— NRZ BS—————————BS 2BS—————————2BS

码型变换模块“编码输出” 码型变换模块“解码输入”

单极性码————————单极性码 位同步—————————位同步 双极性码————————双极性码

5、BPH码变换与反变换

（1）“码型选择”拨码开关SW01拨为10000000。

（2）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“单极性码”测试点。

此时，编码输出“单极性码”与“位同步”对应，编码与BPH码编码规则应相符。 （3）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与解码输出“NRZ”，两者应码型一致。

若不一致，尝试按“复位”键。

此时，解码输出“NRZ”与“BS”对齐。

（4）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。 6、CMI码变换与反变换

（1）“码型选择”拨码开关SW01拨为01000000。 （2）以下操作步骤与BPH码变换与反变换过程相同。 7、AMI码变换与反变换

（1）“码型选择”拨码开关SW01拨为00010000。

（2）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“双极性码”测试点，

此时，编码输出“双极性码”与“位同步”对应，编码与AMI码编码规则相符。 （3）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与解码输出“NRZ”，两者应码型一致。

若不一致，尝试按“复位”键。

此时，解码输出“NRZ”与“BS”对齐。

（4）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。 8、HDB3码变换与反变换

（1）“码型选择”拨码开关SW01拨为00100000。 （2）以下操作步骤与AMI码变换与反变换过程相同。

六、课后扩展题

根据BPH码和CMI码的编码规则，在实验箱配套的CPLD二次开发模块、DSP二次开发模块的硬件平台上，编写软件程序，任选其一，完成“BPH码编解码实验”和“CMI码编解码实验”。

有兴趣的同学还可在实验箱配套的单片机二次开发模块硬件平台上，编写软件程序，完成“CMI编解码实验”。

实验六 脉冲编码调制与解调实验（PCM）

一、实验目的

1、掌握抽样信号的量化原理。 2、掌握脉冲编码调制的基本原理。

二、实验内容

1、对模拟信号脉冲编码调制，观测PCM编码。 2、将PCM编码解调还原。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、信源编码模块 一块 3、20M双踪示波器 一台 4、带话筒立体声耳机 一副

四、实验原理

1、抽样信号的量化原理

模拟信号抽样后变成在时间离散的信号后，必须经过量化才成为数字信号。 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种。 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔?v也小；反之，量化间隔就大。非均匀量化与均匀量化相比，有两个突出的优点：首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中往往是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的信噪比。

非均匀量化的实际过程通常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。现在广泛采用两种对数

压缩，美国采用?压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律。本实验中PCM编码方式也是采用A压缩律。

A律压扩特性是连续曲线，实际中往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本保持连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路来实现，如下

图6-1所示。

y1 (8)7868584838281801128(7)(6)(5)(4)(3)(2)(1)x111321664未压缩1814121

图6-1 13折线特性

表6-1列出了13折线时的x值与计算得的x值的比较。

表 6-1 A律和13折线比较

y x 按折线分段的x 段落 斜率 0 0 0 1 16 1 81 1281 1282 81 60.61 642 16 3 8 3 81 30.61 324 4 4 81 15.41 165 2 5 81 7.791 86 1 6 81 3.931 47 7 81 1.981 28 1 1 1 1 21 4

表中第二行的x值是根据A?87.6计算得到的，第三行的x值是13折线分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与A?87.6曲线十分逼近，同时x按2的幂次分割有利于数字化。

2、脉冲编码调制的基本原理

通常把从模拟信号抽样、量化，指导变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM）。

在13折线法中，无论输入信号是正是负，均用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值。其中，用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的

7

16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，使8个段落被划分成2＝128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表6-2所示，段内码与16个量化级之间的关系见表6-3。上述编码方法是把压缩、量化和编码合为一体的方法。

表6-2 段落码 表6-3 段内码

段落序号 8 段落码 111 量化级 15 段内码 1111 14 7 6 5 4 3 2 1 110 101 100 011 010 001 000 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

3、PCM原理框图

PCM原理框图如下图6-2所示。

模拟信号信号源时钟信号抽样保持量化编码部分编码PCM编码PCM编码时钟信号译码译码部分LPF模拟信号

图6-2 PCM原理框图

上图中，信号源模块提供音频范围内模拟信号及时钟信号，包括工作时钟2048K、位同步时钟64K、帧同步时钟8K，送信源编码模块，经抽样保持、量化、编码过程，产生64K码速率的PCM编码信号。

译码部分同样将PCM编码与各时钟信号送入，经译码、低通滤波器，还原出模拟信号。

五、实验步骤

1、将信号源模块、信源编码模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、PCM编码

（1）信号源模块“2K正弦基波”幅度调节至3V左右。 （2）实验连线如下：

信号源模块 信源编码模块（模块左下方PCM编解码） 2K正弦基波—————S－IN 2048K———————2048K－IN 64 K————————CLK－IN

8K————————FRAM－IN

（3）以“FRAM-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“FRAM-IN”、“PCM-OUT”测试

点波形,PCM编码能够稳定观测，且每四帧编码为一个周期。

说明：帧信号对应的那一位PCM编码，可能出现半位为0，半位为1的情况，这是由实

验中使用的PCM编译码芯片的工作时序决定的。 （4）以“S-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“S-IN”、“ PCM-OUT”测试点波形，

PCM编码能够稳定观测，每一周期正弦波对应4帧共32位PCM编码，且32位一循环，码速率为64K。

（5）改变信号源模块“2K正弦基波”的幅度，重复上述实验步骤。 4、PCM译码

（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：

信源编码模块内连线（模块左下方PCM编解码） PCM－OUT——————JPCM－IN 2048K－IN——————J2048K－IN CLK－IN ——————JCLK－IN FRAM－IN——————JFRAM－IN

（2）示波器双踪观测“S-IN”和“JPCM-OUT”测试点波形，均为正弦波，且幅度相当。 5、模拟语音信号PCM编译码

用信号源模块模拟语音信源输出的“T－OUT”话音信号代替2K正弦信号输入模拟信号数字化模块中，还原的“解调输出”信号送回信号源模拟语音信源“R－IN”测试点，耳机接收话筒语音信号，完成模拟语音信号PCM编译码的整个过程。

六、课后扩展题

阅读教师参考书光盘中附带的TP3067芯片数据手册，特别是对“同步工作模式”和“异步工作模式”的理解。思考实验中观测到的帧信号对应的那一位PCM编码，为什么会出现半位为0，半位为1的情况？

有兴趣的同学可参考TP3067芯片的典型电路，自行设计一个PCM编解码电路，搭建硬件电路，通过实验调试检验实际效果。

题目二：

实验二十三 数字频带传输系统实验一

一、实验目的

1、掌握数字频带传输系统的基本架构。

二、实验内容

1、数字信息调制后送入信道传输。

2、从接收到的调制信号中提取同步信号并解调。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、调制模块 一块 3、解调模块 一块 4、信道与眼图模块 一块 5、同步提取模块 一块 6、20M双踪示波器 一台

四、实验原理

数字频带传输系统原理框图如下图23-1所示。

调制模块NRZ信源384K正弦载波NRZ数字调制BS信道与眼图模块信道相干载波同步信号提取同步提取模块解调模块数字解调解调输出位同步发送端图23-1 数字频带传输系统原理框图

接收端

在发送端，数字信息“NRZ”、相应的位同步“BS”和“384K正弦载波”由信号源模块提供，NRZ码的码速率要求为96Kbit/s。然后在调制模块中选择任一方式进行数字调制。

已调信号在信道与眼图模块中信道传输。 从信道接收到的信号在解调模块中解调，并由同步提取模块提取同步载波、位同步信号。

五、实验步骤

1、将信号源模块、调制模块、信道与眼图模块、解调模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、数字调制

（1）信号源模块“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）调节“384K调幅”旋转电位器，使“384K正弦载波”输出幅度为3.6V左右。 （3）这里以数字键控法实现2PSK调制为例。调制模块“键控调制类型选择”拨码开

关拨成1001，即选择2PSK调制方式。 （4）实验连线如下：

信号源模块 调制模块

NRZ ———————— NRZ输入（数字键控法调制） 384K正弦载波————载波1输入（数字键控法调制）

（5）以调制模块“NRZ输入”的信号为内触发源，示波器双踪观测“NRZ输入”和“调

制输出”测试点波形。 4、信道输入前后信号比较

将调制模块已调信号送入信道与眼图模块中，从信道输出的信号再送到解调模块中相应的调制信号输入测试点。

示波器观测并比较信道输入、输出信号波形及频谱的变化，分析不同信道传输对整个通信系统的影响。 5、数字解调

（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：

信号源模块 同步提取模块 24.576M————————CLK

解调模块 同步提取模块 调制输入（PSK/DPSK解调）————调制输入 载波输入（PSK/DPSK解调）————载波输出

判压输出（PSK/DPSK解调）————NRZ输入（位同步提取） BS输入（PSK/DPSK解调）—————BS输出（位同步提取）

（2）同步提取模块“位提取选择”拨码开关SW01拨为1000，即选择96K位同步提取。 （3）解调模块“解调类型选择”拨位开关S01拨到“PSK”端。

（4）调节同步提取模块“频率调节”旋转电位器，从已调信号中提取出同步载波（具

体的调节方法参见“同步载波提取实验”）。

（5）调节解调模块“PSK/DPSK判决电压调节”旋转电位器，直至“判压输出”测试点

波形变化与原NRZ码的码型大致相同。

（6）观测解调模块“解调输出”测试点，应与信号源模块NRZ码一致且稳定。

（7）只改变信号源模块NRZ码的码型，观测解调模块“解调输出”测试点码型与信号

源模块NRZ码是否一直保持一致且稳定。 6、改变调制方式，重复以上实验步骤。 附属子实验

实验十 眼图实验

一、实验目的

1、掌握用眼图来定性评价基带传输系统性能。

二、实验内容

1、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。 2、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、信源编码模块 一块 3、时分复用模块 一块 4、码型变换模块 一块 5、信道与眼图模块 一块 6、20M双踪示波器 一

台

四、实验原理

眼图原理参见“信道与眼图模块”原理部分阐述。

五、实验步骤

1、将信号源模块、信源编码模块、时分复用模块、码型变换模块、信道与眼图模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合

（1）参见“时分复用实验”操作步骤，简化为仅一路模拟信号PCM编码后时分复用。 （2）将产生的256K码速率的时分复用数据送入信道与眼图模块“256K”数字基带传

输信道“输入”测试点。 （3）示波器设定为外触发方式，即选择为“Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“256K”

数字基带传输信道“输出”，“EXT TRIG”外触发通道接时分复用模块时分复用输出“位同步”，调节信道与眼图模块“256K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测码间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。

（4）参见“码型变换实验”操作步骤，将以上时分复用数据先送码型变换模块经单极

性码型变换，再将产生的512K码速率的BPH/CMI编码送入信道与眼图模块“512K”数字基带传输信道“输入”测试点。 （5）示波器设定为外触发方式，即选择为“Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“512K”

数字基带传输信道“输出”，“EXT TRIG”外触发通道接码型变换模块编码输出“位同步”，调节信道与眼图模块“512K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测码间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。 4、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合

将高斯白噪信道加入到以上传输过程中，例如，将时分复用数据先送入高斯白噪信道，再送入256K数字基带传输信道中，观测眼图的方法不变，调节“高斯白噪信道噪声功率调节”旋转电位器，观测在噪声干扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。

实验十一 2ASK调制与解调实验

一、实验目的

1、掌握2ASK调制的原理及实现方法。 2、掌握2ASK解调的原理及实现方法。

二、实验内容

1、采用数字键控法2ASK调制，观测2ASK调制信号的波形。 2、采用包络检波法2ASK解调。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、调制模块 一块 3、解调模块 一块 4、20M双踪示波器 一

台

四、实验原理

1、2ASK调制

振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种变换状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。2ASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法。

图11-1是2ASK调制数字键控法原理框图。

载波1输入模拟开关调制输出NRZ输入图11-1 2ASK调制数字键控法原理框图

为便于实验观测，由信号源模块提供码速率为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz正弦载波信号，载波信号频率是数字信号码速率的整4倍关系，即NRZ码的一个码元对应正弦载波的4个周期。

实验中采用模拟开关作为正弦载波的输出通/断控制门，数字基带信号NRZ码用来控制门的通/断。当NRZ码为高电平时，模拟开关导通，正弦载波通过门输出；当NRZ码为低电平时，模拟开关截止，正弦载波不通过，门输出为0。如下图11-2所示。

1NRZ码10012ASK调制信号

图11-2 2ASK调制信号波形

图11-3是2ASK调制模拟相乘法原理框图。

基带输入乘法器调制输出载波输入图11-3 2ASK调制模拟相乘法原理框图

信号源模块提供96K NRZ码和384K正弦载波送入调制模块，两信号直接相乘，即得2ASK调制信号。

2、2ASK解调

2ASK解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法，这里我们采用包络检波法，其原理框图如下图11-4所示。

ASK－INOUT1OUT2OUT3OUT4ASK－OUT电容隔直半波整流器低通滤波器电压判决器“ASK判决电压调节”旋转电位器抽样判决器ASK－BS

图11-4 2ASK解调包络检波法原理框图

2ASK已调信号从“ASK-IN”测试点输入，经电容隔直得“OUT1”信号。

“OUT1”信号先半波整流，取出高于二极管导通电压（约0.7V左右）的半波波形，得“OUT2”信号。

“OUT2”信号经巴特沃斯二阶低通滤波器，滤波得“OUT3”信号。

“OUT3”信号再经电压比较电路进行电压判决，用来作比较的判决电压电平可通过“ASK判决电压调节”旋转电位器来调节。判决电压过高，可能造成部分数字信息的丢失；判决电压过低，可能造成还原结果中出现错码。因此，只有合理地选择判决电压，才能得到正确的解调结果，此时电压判决输出“OUT4”测试点波形变化应与原NRZ码的码型大致相同。

“OUT4”信号最后经位同步抽样判决电路，还原出原始的NRZ码。抽样判决用的时钟信号就是2ASK基带信号的位同步信号，该信号可以由发送端NRZ码相应的BS直接引入，也可以从同步提取模块位同步提取电路中提取出来。

另外，需要说明的是：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的条件。本实验简化了实验设备，在调制部分的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道是理想的，所以在解调部分的输入端也没有加带通滤波器匹配。

解调过程中各测试点波形如下图11-5所示。

0NRZ输入110010OUT1OUT2OUT3判决电平0OUT40ASK-OUT110010110010

图11-5 2ASK解调各测试点波形

五、实验步骤

1、将信号源模块、调制模块、解调模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、信号源模块设置

（1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）调节“384K调幅”旋转电位器，使“384K正弦载波”输出幅度为3.6V左右。 4、2ASK调制

（1）实验连线如下：

信号源模块 调制模块

NRZ ———————— NRZ输入（数字键控法调制） 384K正弦载波————载波1输入（数字键控法调制）

（2）调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1000，即选择2ASK调制方式。 （3）以调制模块“NRZ输入”的信号为内触发源，示波器双踪观测“NRZ输入”和“调

制输出”测试点波形。

（4）改变信号源模块NRZ码的码型，观察2ASK调制信号波形的相应变化。 5、2ASK解调

（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：

调制模块 解调模块 调制输出（数字键控法调制）——ASK－IN

信号源模块 解调模块 BS —————————————ASK－BS

（2）示波器双踪两两观测“ASK－IN”、“OUT1”、“OUT2”、“OUT3”测试点

波形。

（3）调节“ASK判决电压调节”旋转电位器，示波器双踪观测“OUT3”与“OUT4”

测试点波形，分析随判决电压值的不同，“OUT4”波形的变化。

（4）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与解调模块“ASK－OUT”测试点码型，对

比2ASK解调还原的效果。

（5）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。

六、课后扩展题

根据2ASK调制数字键控法原理框图，使用MC14066芯片自行设计一个数字键控法2ASK调制电路，搭建硬件电路，通过实验调试检验实际效果。

有兴趣的同学还可根据2ASK调制模拟相乘法原理框图，使用MC1496芯片自行设计一个模拟相乘法2ASK调制电路，搭建硬件电路，通过实验调试检验实际效果。

实验十二 2FSK调制与解调实验

一、实验目的

1、掌握2FSK调制的原理及实现方法。 2、掌握2FSK解调的原理及实现方法。

二、实验内容

1、采用数字键控法2FSK调制，观测2FSK调制信号的波形。 2、采用过零检测法2FSK解调。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块

2、调制模块 一块 3、解调模块 一块 4、20M双踪示波器 一台

四、实验原理

1、2FSK调制

2FSK（二进制频移键控，Frequency Shift Keying）信号是用载波频率的变化来传递数字信息，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化。

2FSK信号的产生方法主要有两种：一种采用模拟调频电路来实现；另一种采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元期间输出f0或f1两个载波之一。

图12-1是2FSK调制数字键控法原理框图。

载波1384K开关电路1调制输出NRZ输入开关电路2载波2192K

图12-1 2FSK调制数字键控法原理框图

为便于实验观测，由信号源模块提供码速率为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz、192KHz正弦载波信号，载波1频率是数字信号码速率的整4倍关系，载波2频率是数字信号码速率的整2倍关系，即NRZ码为“1”的一个码元对应正弦载波的4个周期，NRZ码为“0”的一个码元对应正弦载波的2个周期。

实验中采用模拟开关作为正弦载波的输出通/断控制门，数字基带信号NRZ码用来控制门的通/断。当NRZ码为高电平时，模拟开关1导通，模拟开关2截止，正弦载波1通过门1输出；当NRZ码为低电平时，模拟开关2导通，模拟开关1截止，正弦载波2通过门2输出。门的输出即为2FSK调制信号，如下图12-2所示。

ar21 0 1 1t0 Ts 2Ts 3Ts 4TsS2FSK(t)A0-At 图12-2 2FSK调制信号波形

2、2FSK解调

2FSK有多种方法解调，如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等。这里采用过零检测法，其原理框图如图12-3所示。

单稳输出1调制输入单稳1过零检测滤波输出判压输出解调输出相加单稳2单稳输出2LPF电压判决“FSK判决电压调节”旋转电位器抽样判决BS输入图12-3 2FSK解调过零检测法原理框图

2FSK信号的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数可以得到关于频率的差异。 如上图12-3所示，2FSK已调信号从“调制输入”测试点送入可重触发单稳态触发器中，“单稳1”触发器和“单稳2”触发器分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，即单稳态触发器分别检测出已调信号的0相位和π相位。“单稳输出1”测试点信号对应2FSK已调信号中所有的0相位有一个尖脉冲，“单稳输出2”测试点信号对应2FSK已调信号中所有的π相位有一个尖脉冲，过零脉冲的宽度由触发器集成电路外接的电阻和电容确定。

“单稳输出1”和“单稳输出2”两波形相加，得“过零检测”信号，即对应2FSK已调信号全部的过零点有一个尖脉冲。

“过零检测”信号经二阶低通滤波器滤除高频分量，得“滤波输出”信号。

“滤波输出”信号再经电压比较器判决，得“判压输出”信号。用来作比较的判决电压电平可通过“FSK判决电压调节”旋转电位器来调节。

最后“判压输出”信号经位同步抽样判决，得“解调输出”信号。 解调过程中各测试点波形如下图12-4所示。

NRZ码0110010调制输入单稳输出1单稳输出2过零检测滤波输出判决电平判压输出01100100解调输出110010

图12-4 2FSK解调各测试点波形

五、实验步骤

1、将信号源模块、调制模块、解调模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、信号源模块设置 （1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）调节“384K调幅”旋转电位器，使“384K正弦载波”输出幅度与“192K正弦载

波”输出幅度相等，为3.6V左右。

说明：当“384K正弦载波”调节至与“192K正弦载波”幅度相等时，有下图所

示相位对齐关系。

0t0相位2π相位384K正弦载波0t0相位2π相位192K正弦载波

4、2FSK调制

（1）实验连线如下：

信号源模块 调制模块

NRZ ———————— NRZ输入（数字键控法调制） 384K正弦载波————载波1输入（数字键控法调制） 192K正弦载波————载波2输入（数字键控法调制）

（2）调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1010，即选择2FSK调制方式。 （3）以调制模块“NRZ输入”的信号为内触发源，示波器双踪观测“NRZ输入”和“调

制输出”测试点波形。

（4）改变信号源模块NRZ码的码型，观察2FSK调制信号波形的相应变化。 5、2FSK解调

（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：

调制模块 解调模块

调制输出（数字键控法调制）——调制输入（FSK解调）

信号源模块 解调模块

BS —————————————BS输入（FSK解调）

（2）示波器观测“单稳输出1”、“单稳输出2”、“过零检测”、“滤波输出”测试

点波形。

（3）调节“ASK判决电压调节”旋转电位器，示波器双踪观测“滤波输出”与“判压

输出”测试点波形，分析随判决电压值的不同，“判压输出”波形的变化。 （4）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与解调模块FSK解调“解调输出”测试点码

型，对比2FSK解调还原的效果。

（5）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。

六、课后扩展题

根据2FSK调制数字键控法原理框图，使用MC14066芯片自行设计一个数字键控法2FSK调制电路，搭建硬件电路，通过实验调试检验实际效果。

实验十三 2PSK调制与解调实验

一、实验目的

1、掌握2PSK调制的原理及实现方法。 2、掌握2PSK解调的原理及实现方法。

二、实验内容

1、分别采用数字键控法、模拟相乘法2PSK调制，观测2PSK调制信号的波形。 2、采用相干解调法2PSK解调。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、调制模块 一块 3、解调模块 一块 4、20M双踪示波器 一台

四、实验原理

1、2PSK调制

2PSK（二进制相移键控，Phase Shift Keying）信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传“1”和传“0”。

2PSK信号产生的方法有两种：模拟调制法和数字调制法。

单极性输入双极性输出码型变换乘法器调制输出基带输入载波输入

图13-1 2PSK调制模拟相乘法原理框图

上图13-1是2PSK调制模拟相乘法原理框图。信号源模块提供码速率96K的NRZ码和384K正弦载波。在2ASK中数字基带信号是单极性的，而在2PSK中数字基带信号是双极性的。故先将单极性NRZ码经码型变换电路转换为双极性NRZ码，然后与384K正弦载波相乘，便得2PSK调制信号。乘法器的调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调节。

载波1384K开关电路1调制输出NRZ输入反相器开关电路2

图13-2 2PSK调制数字键控法原理框图

上图13-2是2PSK调制数字键控法原理框图。为便于实验观测，由信号源模块提供码速率为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz正弦载波信号，NRZ码为“1”的一个码元对应0相位起始的正弦载波的4个周期，NRZ码为“0”的一个码元对应π相位起始的正弦载波的4个周期。

实验中采用模拟开关作为正弦载波的输出通/断控制门，数字基带信号NRZ码用来控制门的通/断。当NRZ码为高电平时，模拟开关1导通，模拟开关2截止，0相位起始的正弦载波通过门1输出；当NRZ码为低电平时，模拟开关2导通，模拟开关1截止，π相位起始的正弦载波通过门2输出。门的输出即为2FSK调制信号，如下图13-3所示。

1NRZ输入1001PSK调制信号

图13-3 2PSK调制信号波形

2、2PSK解调

2PSK信号的解调通常采用相干解调法，原理框图如下图13-4所示。

调制输入相乘输出滤波输出判压输出解调输出相乘器LPF电压判决PSK/DPSK判决电压调节抽样判决载波输入BS输入

图13-4 2PSK解调相干解调法原理框图

设已调信号表达式为s(t)?A， 1?cos(?t??(t))（A1为调制信号的幅值）经过模拟乘法器与载波信号A2cos?t（A2为载波的幅值）相乘，得

1A1A2[cos(2?t??(t))?cos?(t)] 21可知，相乘后包括二倍频分量A1A2cos(2?t??(t))和cos?(t)分量（?(t)为时间的

2 e0(t)?函数）。因此，需经低通滤波器除去高频成分cos(2?t??(t))，得到包含基带信号的低频信号。

然后再进行电压判决和抽样判决。此时，“解调类型选择”拨位开关拨到“PSK”一端。 解调过程中各测试点波形如下图13-5所示。

NRZ输入0110010调制信号相乘输出滤波输出判决电平判压输出0110010解调输出0110010

图13-5 2PSK解调各测试点波形

五、实验步骤

1、将信号源模块、调制模块、解调模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、信号源模块设置

（1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）调节“384K调幅”旋转电位器，使“384K正弦载波”输出幅度为3.6V左右。 4、2PSK调制（数字键控法） （1）实验连线如下：

信号源模块 调制模块

NRZ ———————— NRZ输入（数字键控法调制） 384K正弦载波————载波1输入（数字键控法调制）

（2）调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1001，即选择2PSK调制方式。 （3）以调制模块“NRZ输入”的信号为内触发源，示波器双踪观测“NRZ输入”和“调

制输出”测试点波形。

（4）改变信号源模块NRZ码的码型，观察2PSK调制信号波形的相应变化。 5、2PSK解调

（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：

调制模块 解调模块

调制输出（数字键控法）——调制输入（PSK/DPSK解调）

信号源模块 解调模块

384K正弦载波——————载波输入（PSK/DPSK解调） BS —————————— BS输入（PSK/DPSK解调）

（2）“解调类型选择”拨位开关拨到“PSK”一端。

（3）示波器观测“相乘输出”、“滤波输出”测试点波形。

（4）调节“PSK/DPSK判决电压调节”旋转电位器，示波器双踪观测“滤波输出”与

“判压输出”测试点波形，分析随判决电压值的不同，“判压输出”波形的变化。 （5）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与解调模块PSK/DPSK解调“解调输出”测

试点码型，对比2PSK解调还原的效果。

（6）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。 6、2PSK调制与解调（模拟相乘法）

（1）信号源模块设置不变，拆除以上所有连线，实验重新连线如下：

信号源模块 调制模块

NRZ ———————— 单极性输入（NRZ变换）

384K正弦载波————载波输入（模拟相乘法调制）

调制模块内连线

双极性输出（NRZ变换）—— 基带输入（模拟相乘法调制）

（2）示波器双踪观测NRZ变换“单极性输入”与“双极性输出”测试点波形。

（3）以“基带输入”测试点信号为内触发源，示波器双踪观测“基带输入”和“调制

输出”测试点波形。

“调制输出”两不同起始相位的载波幅度如有不同，可通过调节“调制深度调节”旋转电位器P01，使“调制输出”信号幅度平坦。 说明：“基带输入”为正电平时，“调制输出”为π相位起始的384KHz正弦载波信号；

“基带输入”为负电平时，“调制输出”为0相位起始的384KHz正弦载波信号。

10TS011t2TS双极性NRZ3TS4TS0TS2TS3TS4TSt

（4）改变信号源模块NRZ码的码型，观察2PSK调制信号波形的相应变化。 （5）重复实验步骤5，相干解调2PSK调制信号。

调制输出六、课后扩展题

根据2PSK调制数字键控法原理框图，使用MC14066芯片自行设计一个数字键控法

2PSK调制电路，搭建硬件电路，通过实验调试检验实际效果。

有兴趣的同学请思考：三个硬件电路，数字键控法2ASK调制电路、数字键控法2FSK调制电路和数字键控法2PSK调制电路，在结构形式上有无相似之处？是否能“合并同类项”？

第六章 同步

实验十五 同步载波提取实验

一、实验目的

1、掌握用科斯塔斯（Costas）环提取同步载波的原理与实现方法。

二、实验内容

1、观察科斯塔斯环提取同步载波的过程。 2、提取数字调制信号的同步载波。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、调制模块 一块 3、同步提取模块 一块 4、20M双踪示波器 一台

四、实验原理

1、科斯塔斯环同步载波提取

同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波提取。

提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称作导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，称为插入导频法；另一类是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，称为直接法。

图15-1是科斯塔斯（Costas）环提取同步载波原理框图。

V3V5LPFV1调制输入载波输出V7LPF 90о相移V2压控振荡器环路滤波器V4V6LPF图15-1 科斯塔斯环提取同步载波原理框图

上图科斯塔斯环环路中，加于两个相乘器的本地信号为压控振荡器输出的一对相位相差

准90°的方波信号,展开为傅氏级数表示，有

v1?4?111?，n取1，3，5… sin?t?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...????35n?4?111?，n取1，3，5… cos?t?cos3?t?cos5?t?...?cosn?t?...???35n??2?，T为方波信号的周期。设输入的调制信号为m(t)cos?ct，则 Tv2?式中，??v3?m(t)cos?ct4?111? sin?t?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...????35n?

11?1??Am(t)cos?ctsin?t?Bm(t)cos?ct?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...?5n?3??

1Am(t)[si?nc(???)2?sin?(?B)m]tc??(c)ctos??tsin3??t?sin5??n...t??35n???111?sin.v4?m(t)cos?ct4?111? cos?t?cos3?t?cos5?t?...?cosn?t?...???35n??

11?1??Am(t)cos?ctcos?t?Bm(t)cos?ct?cos3?t?cos5?t?...?cosn?t?...?5n?3??111?1?Am(t)[cos(?c??)?cos(?c??)]?Bm(t)cos?ct?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...? 25n?3?V3、V4分别经低通滤波器滤除高频分量，输出为：

11Am(t)sin(?c??)?Am(t)sin? 2211v6?Am(t)cos(?c??)?Am(t)cos?

22v5?上式中，θ即为压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差。 V5、V6相乘，得 v7?v5v6?当θ较小时， v7?122Am(t)sin2? 8

122Am(t)? 4可知，V7的大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。用V7去调整压控振荡器输出信号的相位，最后使稳定相位误差减小到很小的数值。这样压控振荡器的输出就是所需提取的载波。“频率调节”旋转电位器用来手调压控振荡器的压控信号的直流电平，增大接收端的时钟调节范围，使同步更容易。

五、实验步骤

1、将信号源模块、调制模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对

应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）

3、信号源模块“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。 24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

调节“384K调幅”旋转电位器，使“384K正弦载波”输出幅度为3.6V左右。

4、这里以数字键控法实现2PSK调制为例。调制模块“键控调制类型选择”拨码开关

拨成1001，即选择2PSK调制方式。 5、实验连线如下：

信号源模块 调制模块

NRZ ———————————— NRZ输入（数字键控法调制） 384K正弦载波————————载波1输入（数字键控法调制）

信号源模块 同步提取模块 24.576M——————————— CLK

调制模块 同步提取模块 调制输出（数字键控法调制）——调制输入

6、示波器双踪观测频带同步提取模块“V1”与“V2”测试点，调节“频率调节”旋转电位器P01，两波形可稳定观测，且均为384KHz方波信号，有“V2”超前“V1”准90度相位（半个码元宽度），如下图所示。

说明：调节“频率调节”旋转电位器时，可参考“V1”或“V2”测试点的方波频率

值，调节至频率在384KHz附近。

0V1TtS超前90度相位0V2TtS

7、示波器双踪观测信号源模块“384K正弦载波”测试点和频带同步提取模块“载波输出”测试点，微调“频率调节”旋转电位器，可观测到两波形同频且同相。 如两波形相位正好反相，可尝试按“复位”键使同相。 8、示波器分别观测“V3”、“V4”、“V5”、“V6”、“V7”测试点波形。 9、改变调制方式，重复以上实验步骤，提取同步载波。

实验十六 位同步信号提取实验

一、实验目的

1、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理与实现方法。 2、了解位同步系统的性能分析。

二、实验内容

1、观察数字锁相环提取位同步信号的过程。 2、提取信号源模块NRZ码的位同步信号。

三、实验仪器

1、信号源模块 一块 2、同步提取模块 一块 3、20M双踪示波器 一台

四、实验原理

实验中基于闭环同步法的原理，设计数字锁相环，提取位同步信号。 数字锁相环提取位同步信号原理框图如下图16-1所示。

添加门接收码元窄脉冲形成器相位比较器M次分频器或门振荡器扣除门脉冲形成位同步输出 图16-1 数字锁相环提取位同步信号原理框图

数字锁相环是由高稳定度振荡器（晶振或钟振）、分频器、相位比较器和控制器组成。其中，控制器包括上图中的扣除门、添加门和或门。

设要提取的位同步信号的频率为f，则要求振荡器的振荡频率为Mf赫兹，其中M为分频器的分频系数。

窄脉冲形成器的作用是将振荡波形变成两个脉冲，分别送给添加门和扣除门。要求这两个脉冲相位刚好相差180°。

添加门为常闭门，在没有滞后脉冲控制时，这里的滞后脉冲和超前脉冲由相位比较器比较后产生，此门始终关闭，输出低电平；扣除门为常开门，在没有超前脉冲控制时，来自振荡器的窄脉冲信号顺利通过扣除门。振荡器窄脉冲经或门送入M次分频器中分频，输出频率为f赫兹的脉冲信号。该信号再经过脉冲形成电路，输出规则的位同步信号。

相位比相器反映接收码元与M次分频器的输出信号，即本地时钟信号，之间的相位关系。

如本地时钟信号超前于接收码元的相位，则比相器输出一个超前脉冲，加到扣除门，扣除一个振荡脉冲，这样分频器的输出脉冲的相位就滞后了1/M周期。

如本地时钟信号滞后于接收码元的相位，则比相器输出一个滞后脉冲，加到添加门，控制添加门打开，加入一个振荡脉冲到或门。由于加到添加门的与加到扣除门的两个振荡脉冲信号的相位相差180°，即这两个信号在时间上是错开的，因此当从添加门加入一个窄脉冲到或门时，相当于在扣除门输出的振荡信号中间插入了一个窄脉冲，也就使分频器输入端添加了一个脉冲，这样分频器输出相位就提前了1/M周期。

整个数字锁相环路按上述方式，反复调整本地时钟信号，以实现位同步。

同步提取模块采用数字锁相环提取位同步信号。接收端收到NRZ码数据后，已知码速率，设定相应的M次分频器的分频系数M，使数字锁相环从接收NRZ码中恢复出与发端频率相同的码元时钟信号。

数字基带传输系统提取256K和512K两种码速率NRZ码的位同步信号，即256K时分复用数据提取位同步信号和512K时分复用再单极性码型变换数据提取位同步信号。

数字频带传输系统提取96K和192K两种码速率NRZ码的位同步信号，即数字调制与解调单元实验中96K NRZ码位同步信号和数字频带传输系统实验中192K NRZ码位同步信号。

五、实验步骤

1、将信号源模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、实验连线如下：

信号源模块 同步提取模块 24.576M—————————CLK

NRZ—————————— NRZ输入（位同步提取）

4、96K NRZ码

（1）信号源模块“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）同步提取模块“位提取选择”拨码开关拨为1000。

（3）示波器双踪观测同步提取模块位同步提取“NRZ输入”与“BS输出”测试点，

有“BS输出”为“NRZ输入”的位同步信号，且在上升边沿对齐。 （4）若不在上升边沿对齐，尝试按“复位”键。

5、192K、256K、512K位同步提取操作步骤与96K相同，这里不再赘述。

六、课后扩展题

参照数字锁相环提取位同步信号原理框图，有兴趣的同学可在实验箱配套的CPLD二次开发模块硬件平台上，完成“位同步提取实验”。

第二部分：MATLAB/Smulink仿真

同步提取模块采用数字锁相环提取位同步信号。接收端收到NRZ码数据后，已知码速率，设定相应的M次分频器的分频系数M，使数字锁相环从接收NRZ码中恢复出与发端频率相同的码元时钟信号。

数字基带传输系统提取256K和512K两种码速率NRZ码的位同步信号，即256K时分复用数据提取位同步信号和512K时分复用再单极性码型变换数据提取位同步信号。

数字频带传输系统提取96K和192K两种码速率NRZ码的位同步信号，即数字调制与解调单元实验中96K NRZ码位同步信号和数字频带传输系统实验中192K NRZ码位同步信号。

五、实验步骤

1、将信号源模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、实验连线如下：

信号源模块 同步提取模块 24.576M—————————CLK

NRZ—————————— NRZ输入（位同步提取）

4、96K NRZ码

（1）信号源模块“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。

24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）同步提取模块“位提取选择”拨码开关拨为1000。

（3）示波器双踪观测同步提取模块位同步提取“NRZ输入”与“BS输出”测试点，

有“BS输出”为“NRZ输入”的位同步信号，且在上升边沿对齐。 （4）若不在上升边沿对齐，尝试按“复位”键。

5、192K、256K、512K位同步提取操作步骤与96K相同，这里不再赘述。

六、课后扩展题

参照数字锁相环提取位同步信号原理框图，有兴趣的同学可在实验箱配套的CPLD二次开发模块硬件平台上，完成“位同步提取实验”。

第二部分：MATLAB/Smulink仿真

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