通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)一數(shù)字信號發(fā)生實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解多種時(shí)鐘信號的產(chǎn)生方法；2. 了解PCM編碼中的收、發(fā)幀同步信號的產(chǎn)生過程；3掌握3級、4級、5級偽隨機(jī)碼的編碼方法和偽隨機(jī)碼性質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1. THEXZ-2B型實(shí)驗(yàn)箱、數(shù)字信號發(fā)生模塊；2. 20MHz雙蹤示波器。三、實(shí)驗(yàn)原理時(shí)鐘信號乃是數(shù)字通信各級電路的重要組成部分，在數(shù)字通信電路中，若沒有時(shí)鐘信 號，則電路基本工作條件將得不到滿足而無法工作。（一）電路組成時(shí)鐘與偽碼發(fā)生實(shí)驗(yàn)是供給 PCM、PSK、FSK、HDB3等實(shí)驗(yàn)所需時(shí)鐘和基帶信號，由 以下電路組成：1內(nèi)時(shí)鐘信號源，圖 18-1。2多級分頻及脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)收、發(fā)幀同步信號產(chǎn)生

2、電路，圖18-1。3. 三級偽隨機(jī)碼發(fā)生電路，圖18-2;4四級偽隨機(jī)碼發(fā)生電路，圖18-3; 5 五級偽隨機(jī)碼發(fā)生電路，圖18-4。*44皿誡43網(wǎng)工涵"；LDHQACQ BiMTENPifcGOCLRMCUICBCDgENT4DEMPRjCOCLF.NCLKCOUiaTEI.4>佔(zhàn)KH> SK圖18-1時(shí)鐘及多級分頻及脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)收、發(fā)幀同步信號產(chǎn)生電原理圖圖18-2 三級偽碼發(fā)生電原理圖圖18-3 四級偽碼發(fā)生電原理圖18-4 五級偽碼發(fā)生電原理圖（二）電路工作原理1 時(shí)鐘信號源時(shí)鐘信號源由鐘振 丫1提供，若電路加電后，在CLK測試點(diǎn)輸出一個(gè)比較理想的方波信號，

3、輸出振蕩頻率為 4.096MHz，經(jīng)過D觸發(fā)器進(jìn)行二分頻，輸出為 2.048MHz方波信號。2. 三級基準(zhǔn)信號分頻及 PCM編碼調(diào)制收發(fā)幀同步信號產(chǎn)生電路該電路的輸入時(shí)鐘信號為 2.048MHz的方波，由可預(yù)置四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 （帶直接清零） 組成的三級分頻電路組成，逐次分頻變成1K方波，由第一級分頻電路產(chǎn)生的 P128KHz窄脈沖和由第二級分頻電路產(chǎn)生的 Q8KH窄脈沖進(jìn)行與非后輸出，即為PCM編譯碼中的收、發(fā)分幀同步信號P8K。3 三級偽隨機(jī)碼發(fā)生器電路偽隨機(jī)序列，也稱作m序列，它的顯著特點(diǎn)是：（a）隨機(jī)特性；（b）預(yù)先可確定性；（c） 可重復(fù)實(shí)現(xiàn)。本電路采用帶有兩個(gè)反饋的三級反饋移位寄存

4、器，示意圖見圖18-5。若設(shè)初始狀態(tài)為111（Q2QiQo=111）,則在CP時(shí)鐘作用下移位一次后， 由Q1與Q。模二加產(chǎn)生新的輸入 Q=Q°QQ2Q1Qo=OO1 ;當(dāng)移位三次為Q2Q1Qo=1O1 ;移位六次后為Q2Q1Qo=111。該狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況Q1=1 01=0，則新狀態(tài)為Q2Q1Qo=O11。當(dāng)移位二次時(shí)為Q2Q1Qo=1OO ;移位四次后為Q2Q1Qo=O1O ;移位五次后為Q2Q1Qo=11O;移位七次后為 Q2Q1Qo=111;即又回到初始狀態(tài)18-6?？芍庇^地用“狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖”表示。見圖從圖中可知，這是由三級圖18-2是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中3級偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器電原理圖。觸發(fā)器

5、和異或門組成的三級反饋移存器。在測量點(diǎn)PN處的碼型序列為1110010周期性序列。若初始狀態(tài)為全“零”則狀態(tài)轉(zhuǎn)移后亦為全“零”，需增加U8A三輸入與非門“破全零狀態(tài)”圖18-5具有兩個(gè)反饋抽頭的3級偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器圖18-6 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖4四級偽隨機(jī)碼發(fā)生電路圖18-3是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中4級偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器電原理圖。從圖中可知，這是由4級D觸發(fā)器和異或門組成的 4級反饋移位寄存器。本電路是利用帶有兩個(gè)反饋抽頭的 4級反饋移 位寄存器，其示意圖見圖18-7 ,狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見表 18-1，在測量點(diǎn) PN處的碼序列為。圖18-7具有兩個(gè)反饋抽頭的 4級偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器5五級偽隨機(jī)碼發(fā)生電路圖18-4是實(shí)

6、驗(yàn)系統(tǒng)中5級偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器電原理圖，從圖中可知，這是由5級D觸發(fā)器和異或門組成的 5級反饋移位寄存器。 本電路是利用帶有兩個(gè)反饋抽頭 （注意，反饋 點(diǎn)是Qo與Q2）的5級反饋移位寄存器，其示意圖見圖 18-8，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見表18-1，在測量 點(diǎn) PN 處的碼序列為 。時(shí)鐘圖18-8具有兩個(gè)反饋抽頭的 5級偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器 表18-13級、4級、5級偽隨機(jī)碼、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖三級偽隨機(jī)碼四級偽隨機(jī)碼五級偽隨機(jī)碼Q2Q1QoQ3Q2Q1QoQ4Q3Q2Q1Q01111111111110110111011110010011001111000001000110101000100011010100110

7、0011000100110011110011011011001101101101110110110111001011011110100101111011010111100101011110010100010000011000001000001001001001001101001101001101001101001111001111001111011111通過以上三個(gè)個(gè)例的介紹，我們可將偽隨機(jī)碼的特性歸納如下：偽隨機(jī)碼是數(shù)字通信中重要信碼之一，常作為數(shù)字通信中的基帶信號源，應(yīng)用于擾碼、誤碼測試、擴(kuò)頻通信、保密通信等領(lǐng)域。偽隨機(jī)碼又稱m序列，簡稱nrz。偽隨機(jī)碼的特性包括四個(gè)方面：1. 由n級移位

8、寄存器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列，其周期為2n-1;2信碼中“ 0”、“ 1 ”出現(xiàn)次數(shù)大致相等，“1 ”碼只比“ 0”碼多一個(gè)；3. 在周期內(nèi)共有2n -1個(gè)游程，“1”的游程和“ 0”的游程個(gè)數(shù)相等；4. 具有類似白噪聲的自相關(guān)函數(shù)，其自相關(guān)函數(shù)為：1t0P （ t） 1/（2 -1）1 < T2n 2N其中n是偽隨機(jī)序列的寄存器級數(shù)。例如：用4個(gè)D觸發(fā)器和一個(gè)異或門構(gòu)成的偽碼發(fā)生器具有以下特性：1）周期為21-仁15 ;4 -14 -12）在周期內(nèi)“ 0”出現(xiàn)2-1=7次，“1 ”出現(xiàn)2=8次；4 -13）周期內(nèi)共有2 =8個(gè)游程；“1”的游程個(gè)數(shù)是4，“ 0”的游程個(gè)數(shù)亦是4。4）具有雙值

9、自相關(guān)特性，其自相關(guān)系數(shù)為：1" 0P （ T）44四、 實(shí)驗(yàn)步驟-1/（2 -1）1 - t 2 -21. 電路通電，用 20MHz 雙蹤示波器觀察 CLK、2048K、1024K、512K、256K、128K、64K、32K、16K、8K、2K、1K、P8K、P128K、Q8K 各測試點(diǎn)波形并記錄之。2用20MHz雙蹤示波器（直流檔）觀察“ 0” （全零碼）、“ 1”（全一碼）測試點(diǎn) 的波形，并作記錄。3. 用一號導(dǎo)線連接 64K及NRZ3CLK ,用雙蹤示波器觀察 NRZ3CLK及NRZ3測試點(diǎn)，記錄三級偽碼波形。4. 同步驟3，連接64K及NRZ4CLK，觀察NRZ4CLK及NRZ4測試點(diǎn)，記錄四級偽碼波形。同上，測試五級偽碼并記錄。5按照3級、4級、5級偽隨