通信原理硬件仿真實驗報告 實驗一 我的

1、數(shù)字通信原理實驗報告實驗一 數(shù)字基帶信號一、 實驗?zāi)康?1、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點。 2、掌握AMI、HDB3碼的編碼規(guī)則。 3、掌握從HDB3碼信號中提取位同步信號的方法。 4、掌握集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)特點。5、了解HDB3（AMI）編譯碼集成電路CD22103。二、 實驗內(nèi)容1、 用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、傳號交替反轉(zhuǎn)碼（AMI）、三階高密度雙極性碼（HDB3）、整流后的AMI碼及整流后的HDB3碼。 2、用示波器觀察從HDB3碼中和從AMI碼中提取位同步信號的電路中有關(guān)波形。3、用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形。三、

2、 實驗步驟1、 熟悉信源模塊和HDB3編譯碼模塊的工作原理，使直流穩(wěn)壓電源輸出+5V，-12V電壓。2、 用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號波形。 接通信源單元的+5V電源，用FS作為示波器的外同步信號，進行下列觀察： （1）示波器的兩個通道探頭分別接NRZ-OUT和BS-OUT，對照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（1碼對應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對應(yīng)的發(fā)光管熄）； （2）用K1產(chǎn)生代碼×1110010（×為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實驗給定的集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點。3、 用示波器

3、觀察HDB3編譯單元的各種波形。（3）將K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000態(tài)，觀察并記錄對應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。AMI碼： HDB3碼：（4）將K1、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4置A或H端，CH1接NRZ-OUT，CH2分別接（AMI）HDB3-D、BPF、BS-R和NRZ ，觀察這些信號波形。觀察時應(yīng)注意： 當輸入碼為.0101 0101 1111 1111 0000 0000時輸出波形（AMI）HDB3-D碼的波形：AMI、HDB3碼是占空比等于0.5的雙極性歸零碼，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的單極性歸零碼。 NRZ的輸出波形

4、如圖：NRZ信號（譯碼輸出）遲后于NRZ-OUT信號（編碼輸入）8個碼元。BS-R的輸出波形：BS-R是一個周期基本恒定（等于一個碼元周期）的TTL電平信號。四、 實驗報告要求 1、根據(jù)實驗觀察和紀錄回答：（1）不歸零碼和歸零碼的特點是什么？答：不歸零碼的0電平和1電平寬度相等，歸零碼的0電平和1電平寬度不等，而且，1電平的寬度小于0電平的寬度，即不歸零碼的占空比等于0.5，而歸零碼的占空比小于0.5。（2）與信源代碼中的“1”碼相對應(yīng)的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什么？答：不一定，例如：源代碼： 1000 1000 0011 0000AMI碼: 1000 -1000 00+1-1 0

5、000HDB3碼：1000 -1000 V0+1-1 +B00+V AMI碼的編碼規(guī)則是：代碼0仍變換為傳輸碼0,而代碼1交替的變換為傳輸碼的+1和-1。而HDB3 碼的全稱是三階高密度雙極性碼。它的編碼規(guī)則為：先檢查二進制代碼中有沒有連0串的情況，當沒有四個或四個以上連0串則按照AMI碼的編碼規(guī)則對消息進行編碼；當出現(xiàn)四個或四個以上的連0串時則將每四個0劃分為一小段，每小段的第四個0變換成與前一個非0符號同極性的符號這個符號稱為破壞符號，用V表示（+1對應(yīng)+V，-1對應(yīng)-V）為了使附加的符號V不會破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”造成無直流特性，還必須保證相鄰的兩個V符號也應(yīng)該使極性交替的。這一點，當相鄰

6、的兩個V之間有奇數(shù)個非0符號時可以保證；但是當有偶數(shù)個非0符號時就得不到保證了，這是就要再將該小段的第一個0變成+B或-B，B符號的極性與前一個非0符號相反，并讓后面的非0符號從V開始再交替變換。2、設(shè)代碼為全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，給出AMI及HDB3碼的代碼和波形。 答：當代碼為1111 1111 1111 1111 1111 1111 時：AMI碼：+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 + 1 -1 + 1 -1 +1 1 +1 -1 +1 -1 +1 -1HDB3碼：+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 當代碼為0000 0000 0000 0000 0000 0000時： AMI碼：0000 0000 0000 0000 0000 0000 HDB3碼：000-v +B00+v -B00-v +B00+v -B00-v +B00+v 當代碼為0111 0010 0000 1100 0010 0000時： AMI碼：0+1-1+1 00-10 0000 +1-100 00+10 0000HDB3碼：0+1-1+1 00-10 00-v0 +1-1+B0 0+v-10 00-v03、總結(jié)從H

8、DB3碼中提取位同步信號的原理。3.在HDB3碼的一個非零碼元內(nèi)，存在從0到1（或從1到0）的階躍，且相鄰非零碼元的階躍之間的間隔剛好等于碼元速率的倒數(shù)。根據(jù)這些階躍可以得到位同步信息。4.基帶碼的功率譜密度公式為：Psf=fsP1-PG1f-G2f2+m=-fsPG1mfs+1-PG2mfs2(f-mfs)對于單極性歸零碼，G1(f)=Ts2sinfTs2fTs2，G2f=0。因此它的功率譜密度為：Psf=fsP1-PTs2sinfTs2fTs22+14m=-P2(f-2mfs)其中P為非零碼出現(xiàn)的概率。功率譜中，在2mfs處存在沖激，通過帶通濾波器提取出該頻率分量，再分頻即可得到位同步信號

9、。該沖激的大小為P24。連零碼越長，AMI碼出現(xiàn)非零碼元的概率越小，及P越小，提取2mfs頻率分量越困難。由于HDB3碼通過V碼和B碼打破了連零，不會減小非零碼出現(xiàn)的概率，因此長連零不會影響HDB3碼位同步信號的提取。實驗二 數(shù)字調(diào)制一、 實驗?zāi)康?1、掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關(guān)系。 2、掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。 3、掌握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關(guān)系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關(guān)系。4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜與數(shù)字基帶信號頻譜之間的關(guān)系。二、 實驗內(nèi)容 1、用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形。 2、用示波

10、器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號波形。3、用頻譜儀觀察數(shù)字基帶信號頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜。三、 實驗步驟 1、熟悉數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元的工作原理. 2、用數(shù)字信源模塊的FS信號作為示波器的外同步信號，示波波CH1接AK，CH2接BK，信源模塊的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對碼至相對碼變換規(guī)律以及從相對碼至絕對碼的變換規(guī)律。3、示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號相位變化與絕對碼的關(guān)系以及2DPSK信號相位變化與相對碼的關(guān)系（此關(guān)系即是2PSK信號相位變化與信源代碼

11、的關(guān)系）。注意：2DPSK信號的幅度比較小，要調(diào)節(jié)示波器的幅度旋鈕，而且信號本身幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。 4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-OUT；觀察這兩個信號與AK的關(guān)系（注意“1”碼與“0”碼對應(yīng)的2FSK信號幅度可能不相等，這對傳輸信息是沒有影響的）。四、實驗現(xiàn)象1、將k1,k2,k3置于0101 0101 1111 1111 1111 1111時AK，BK的輸出波形如下圖：2、 示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分別接AK及BK，AK的波形如下圖：BK的波形如下圖：3、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-

12、OUT；觀察這兩個信號與AK的關(guān)系2FSK-OUT的波形如下圖所示：2ASK-OUT的輸出波形入下圖所示：四、 實驗報告要求1、設(shè)絕對碼為全1、全0或1001 1010，求相對碼。 解：絕對碼為1111 1111時相對碼為： ： 1 1 1 1 1 1 1 1 ：（0） 1 0 1 0 1 0 1 0 絕對碼為0000 0000時相對碼為： ： 0 0 0 0 0 0 0 0 ：（0） 0 0 0 0 0 0 0 0絕對碼為1001 1010時相對碼為： ： 1 0 0 1 1 0 1 0 ：（0） 1 1 1 0 1 1 0 02、設(shè)相對碼為全1、全0或1001 1010，求絕對碼。 解：

13、相對碼為1111 1111時絕對碼為： 1 1 1 1 1 1 1 1： 0 0 0 0 0 0 0相對碼為0000 0000時絕對碼為： ： 0 0 0 0 0 0 0 0： 0 0 0 0 0 0 0相對碼為1001 1010時絕對碼為： ： 1 0 0 1 1 0 1 0 ： 1 0 1 0 1 1 13、設(shè)信息代碼為1001 1010，載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2DPSK及2PSK信號波形。 解：2DPSK2PSK4、總結(jié)絕對碼至相對碼的變換規(guī)律、相對碼至絕對碼的變換規(guī)律并設(shè)計一個由相對碼至絕對碼的變換電路。答:由絕對碼變換到相對碼就是根據(jù)公式，再由相對碼變到絕對碼就是根

14、據(jù)公式因此要設(shè)計一個由相對碼變到絕對碼就用一個加法器然后把它的輸出端接回到一個輸入端，另一個輸入端接就可以實現(xiàn)了。絕對碼至相對碼的變換規(guī)律：假設(shè)絕對碼為00111001，則相對碼為0（參考位）00101110、或1（參考位）11010001；可看出變換規(guī)律為：絕對碼對應(yīng)的相對碼根據(jù)不僅與絕對碼有關(guān)，也與參考位有關(guān)，遇0則保持，遇1則變位。相對碼是保持位，則絕對碼為0；相對碼是變化位，則絕對碼為1。5、總結(jié)2DPSK信號的相位變化與絕對碼的關(guān)系以及2DPSK信號的相位變化與相對碼的關(guān)系（即2PSK的相位變化與信息代碼之間的關(guān)系）。答： 2DPSK的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號，而前后碼元相

15、對相位的差才唯一確定信息符號，2DPSK沒有PSK的倒現(xiàn)象。2DPSK的相位與絕對碼的關(guān)系，絕對碼為0，2DPSK的相位不變，絕對碼為1，2DPSK的相位倒；2DPSK的相位與相對碼的關(guān)系，相對碼為0，2DPSK的相位為0相，相對碼為1，2DPSK的相位為相。實驗四 數(shù)字解調(diào)實驗一、實驗?zāi)康?、掌握2DPSK相干解調(diào)原理2、掌握2FSK過零檢測解調(diào)原理二、實驗內(nèi)容 1、用示波器觀察2DPSK波形2、用示波器觀察2FSK波形三、實驗步驟1、接通M6數(shù)字信源模塊，M4數(shù)字調(diào)制模塊的電源，并檢查其是否正常工作。2、2DPSK解調(diào)實驗 （1）將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK ,CH2接2DPSK解

16、調(diào)單元的MU。MU與BK同相或反相，器波形應(yīng)接近理論波形。 （2）示波器的CH2接LPF，可看到LPF與MU反相。當一幀內(nèi)BK中“1”碼“0”碼個數(shù)相同時，LPF的正、負極性信號與0電平對稱，否則不對稱。 （3）段開、接通電源若干次，使數(shù)字調(diào)制單元CAR信號與載波同步單元CAR-OUT信號同相，觀察數(shù)字單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字調(diào)制單元張AK信號與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK、AK-OUT信號之間的關(guān)系。 （4）再斷開、接通電源若干次，使CAR信號與CAR-OUT信號反相，重新進行步驟（3）中的觀察。在進行上述各步驟時應(yīng)注意運放是一個反相

17、放大器3、2FSK解調(diào)實驗 示波器探頭CH1結(jié)束自解調(diào)單元中的AK,CH2分別接2FSK解調(diào)單元中的DW1、DW2、FD、LPF、CM及AK-OUT，觀察2FSK過零檢測解調(diào)器的解調(diào)過程四、實驗現(xiàn)象1、2DPSK解調(diào)實驗結(jié)果 (1)、觀察基帶信號（BK）和2DPSK乘以載波的信號（MU）： (2)、觀察基帶信號與MU信號通過低通濾波器后的波形（LPF）：(3)、當數(shù)字調(diào)制單元的載波與解調(diào)單元中的同步載波同相時，觀察AK和BK與解調(diào)各階段波形：BK與MU：BK與LPF：BK與BK-OUT：AK與MU：AK與LPF：AK與BK-OUT：AK與AK-OUT：(4)、當數(shù)字調(diào)制單元的載波與解調(diào)單元中的同步載波反相時，觀察AK和BK與解調(diào)各階段波形：BK與MU：BK與LPF：BK與BK-OUT：AK與MU：AK與LPF：AK與AK-OUT：AK與BK-OUT：2、2FSK解調(diào)實驗結(jié)果DW1輸