通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、中南大學(xué)通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名班 級(jí)學(xué) 號(hào)課程名稱通信原理指導(dǎo)教師董健目錄實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)一、 實(shí)驗(yàn)?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(hào)波形特點(diǎn)。 2、掌握AMI、HDB3碼的編碼規(guī)則。 3、掌握從HDB3碼信號(hào)中提取位同步信號(hào)的方法。 4、掌握集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。5、了解HDB3（AMI）編譯碼集成電路CD22103。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、傳號(hào)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(hào)的電路中有關(guān)波形

2、。3 、用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形三、實(shí)驗(yàn)步驟 1、熟悉數(shù)字信源單元和HDB3編譯碼單元的工作原理。接好電源線，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。2、用示波器觀察數(shù)字信源單元上的各種信號(hào)波形。 用信源單元的FS作為示波器的外同步信號(hào)，示波器探頭的地端接在實(shí)驗(yàn)板任何位置的GND點(diǎn)均可，進(jìn)行下列觀察：（1） 示波器的兩個(gè)通道探頭分別接信源單元的NRZ-OUT和BS-OUT，對(duì)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(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管熄）；（2）用開(kāi)關(guān)K1產(chǎn)生代碼（為任意代碼，為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實(shí)驗(yàn)給定的集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)

3、，和NRZ碼特點(diǎn)。3、 用示波器觀察HDB3編譯單元的各種波形。仍用信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)。（1） 示波器的兩個(gè)探頭CH1和CH2分別接信源單元的NRZ-OUT和HDB3單元的AMI-HDB3，將信源單元的K1、K2、K3每一位都置1，觀察全1碼對(duì)應(yīng)的AMI碼（開(kāi)關(guān)K4置于左方AMI端）波形和HDB3碼（開(kāi)關(guān)K4置于右方HDB3端）波形。再將K1、K2、K3置為全0，觀察全0碼對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。觀察時(shí)應(yīng)注意AMI、HDB3碼的碼元都是占空比為0.5的雙極性歸零矩形脈沖。編碼輸出AMI-HDB3比信源輸入NRZ-OUT延遲了4個(gè)碼元。全1碼對(duì)應(yīng)的AMI碼全1碼對(duì)應(yīng)的H

4、DB3碼全0碼對(duì)應(yīng)的AMI碼（2）將K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000態(tài)，觀察并記錄對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。AMI碼HDB3碼（3）將K1、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的DET、BPF、BS-R和NRZ ，觀察這些信號(hào)波形。CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的DET CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的DET HDB3CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的BPF CH1接信源單元的

5、NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的BPFCH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的BS-RCH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的BS-RCH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI單元的NRZCH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的NRZ四、根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答 1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和紀(jì)錄回答：（1）不歸零碼和歸零碼的特點(diǎn)是什么？不歸零碼特點(diǎn)：脈沖寬度等于碼元寬度Ts歸零碼特點(diǎn)：Ts（2）與信源代碼中的“1”碼相對(duì)應(yīng)的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什么？與信源代碼中的“1”碼對(duì)應(yīng)的AMI碼及HDB3碼不一定相同。因信源代

6、碼中的“1”碼對(duì)應(yīng)的AMI碼“1”、“-1”相間出現(xiàn)，而HDB3碼中的“1”，“-1”不但與信源代碼中的“1”碼有關(guān)，而且還與信源代碼中的“0”碼有關(guān)。舉例：信源代碼：AMI: 10000-HDB3：10001-11-100-1 2. 總結(jié)從HDB3碼中提取位同步信號(hào)的原理。 HDB3位同步信號(hào)整流窄帶帶通濾波器整形移相HDB3中不含有離散譜fS(fS在數(shù)值上等于碼速率)成分。整流后變?yōu)橐粋€(gè)占空比等于0.5的單極性歸零碼，其連0個(gè)數(shù)不超過(guò)3，頻譜中含有較強(qiáng)的離散譜fS成分，故可通過(guò)窄帶帶通濾波器得到一個(gè)相位抖動(dòng)較小的正弦信號(hào)，再經(jīng)過(guò)整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信號(hào)。實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制一、

7、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握絕對(duì)碼、相對(duì)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(hào)的方法。3、 掌握相對(duì)碼波形與2PSK信號(hào)波形之間的關(guān)系、絕對(duì)碼波形與2DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的頻譜與數(shù)字基帶信號(hào)頻譜之間的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、用示波器觀察絕對(duì)碼波形、相對(duì)碼波形。 2、用示波器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號(hào)波形。3、用頻譜儀觀察數(shù)字基帶信號(hào)頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的頻譜。三、實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元。 1、熟悉數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。接通電源，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源開(kāi)

8、關(guān)。將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開(kāi)關(guān)K7置于左方N（NRZ）端。2、用數(shù)字信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)，示波器CH1接信源單元的(NRZ-OUT)AK（即調(diào)制器的輸入），CH2接數(shù)字調(diào)制單元的BK，信源單元的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼變換規(guī)律以及從相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律AK波形BK波形3、示波器CH1接2DPSK，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號(hào)相位變化與絕對(duì)碼的關(guān)系以及2DPSK信號(hào)相位變化與相對(duì)碼的關(guān)系（此關(guān)系即是2PSK信號(hào)相位變化與信源代碼的關(guān)系）。注意：2DPSK信號(hào)的幅度比較小，要調(diào)節(jié)示波器的幅度旋鈕，而且

9、信號(hào)本身幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。CH1接2DPSK，CH2接AKCH1接2DPSK，CH2接BK4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個(gè)信號(hào)與AK的關(guān)系（注意“1”碼與“0”碼對(duì)應(yīng)的2FSK信號(hào)幅度可能不相等，這對(duì)傳輸信息是沒(méi)有影響的）示波器CH1接AK、CH2接2FSK示波器CH1接AK、CH2接2ASK四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、設(shè)絕對(duì)碼為全1、全0或1001 1010，求相對(duì)碼。2、設(shè)相對(duì)碼為全1、全0或1001 1010，求絕對(duì)碼。 3、設(shè)信息代碼為1001 1010，假定載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2DPSK及2PSK信號(hào)波形。4、總結(jié)絕

10、對(duì)碼至相對(duì)碼的變換規(guī)律、相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律并設(shè)計(jì)一個(gè)由相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換電路。實(shí)驗(yàn)三 模擬鎖相環(huán)與載波同步一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握模擬鎖相環(huán)的工作原理，以及環(huán)路的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)、同步帶、捕捉帶等基本概念。 2. 掌握用平方環(huán)法從2DPSK信號(hào)中提取相干載波的原理及模擬鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)方法。3. 了解相干載波相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 觀察模擬鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)及捕捉過(guò)程。 2. 觀察環(huán)路的捕捉帶和同步帶。3. 用平方環(huán)法從2DPSK信號(hào)中提取載波同步信號(hào)，觀察相位模糊現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元、數(shù)字調(diào)制單元和載波同步單元。 1.熟悉載波同步單元的

11、工作原理。接好電源線，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源開(kāi)關(guān)。 2.檢查要用到的數(shù)字信源單元和數(shù)字調(diào)制單元是否工作正常（用示波器觀察信源NRZ-OUT(AK)和調(diào)制2DPSK信號(hào)有無(wú)，兩者邏輯關(guān)系正確與否）。3. 用示波器觀察載波同步模塊鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)，測(cè)量環(huán)路的同步帶、捕捉帶。（1）觀察鎖定狀態(tài)與失鎖狀態(tài)打開(kāi)電源后用示波器觀察ud，若ud為直流，則調(diào)節(jié)載波同步模塊上的可變電容C34，ud隨C34減小而減小，隨C34增大而增大（為什么？請(qǐng)思考），這說(shuō)明環(huán)路處于鎖定狀態(tài)。用示波器同時(shí)觀察調(diào)制單元的CAR和載波同步單元的CAR-OUT，可以看到兩個(gè)信號(hào)頻率相等。若有頻率計(jì)則可分別測(cè)量CAR和CAR-OUT

12、頻率。在鎖定狀態(tài)下，向某一方向變化C34，可使ud由直流變?yōu)榻涣?，CAR和CAR-OUT頻率不再相等，環(huán)路由鎖定狀態(tài)變?yōu)槭фi。接通電源后ud也可能是差拍信號(hào)，表示環(huán)路已處于失鎖狀態(tài)。失鎖時(shí)ud的最大值和最小值就是鎖定狀態(tài)下ud的變化范圍（對(duì)應(yīng)于環(huán)路的同步范圍）。環(huán)路處于失鎖狀態(tài)時(shí)，CAR和CAR-OUT頻率不相等。調(diào)節(jié)C34使ud的差拍頻率降低，當(dāng)頻率降低到某一程度時(shí)ud會(huì)突然變成直流，環(huán)路由失鎖狀態(tài)變?yōu)殒i定狀態(tài)。4. 觀察環(huán)路的捕捉過(guò)程先使環(huán)路處于失鎖定狀態(tài)，慢慢調(diào)節(jié)C34，使環(huán)路剛剛進(jìn)入鎖定狀態(tài)后，關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，然后再打開(kāi)電源，用示波器觀察ud，可以發(fā)現(xiàn)ud由差拍信號(hào)變?yōu)橹绷鞯淖兓矐B(tài)過(guò)程

13、。ud的這種變化表示了環(huán)路的捕捉過(guò)程。 5. 觀察相干載波相位模糊現(xiàn)象使環(huán)路鎖定，用示波器同時(shí)觀察調(diào)制單元的CAR和載波同步單元的CAR-OUT信號(hào)，反復(fù)斷開(kāi)、接通電源可以發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)同相、有時(shí)反相。四、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)1.總結(jié)鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)及失鎖狀態(tài)的特點(diǎn)。答：模擬鎖相環(huán)鎖定的特點(diǎn)：輸入信號(hào)頻率與反饋信號(hào)的頻率相等，鑒相器輸出電壓為直流。模擬鎖相環(huán)失鎖的特點(diǎn)：鑒相器輸出電壓為不對(duì)稱的差拍電壓 。2.設(shè)K0=18 HZ/V ，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算環(huán)路同步帶fH及捕捉帶fP 。答：代入指導(dǎo)書“3式”計(jì)算得：v，則；v，則3.由公式及計(jì)算環(huán)路參數(shù)n和，式中 Kd=6 V/rad，Ko=218 rad/

14、s.v，R25=2104 W，R68=5103 W，C11=2.210-6 F 。（fn=n/2應(yīng)遠(yuǎn)小于碼速率，應(yīng)大于0.5)。答： ；遠(yuǎn)小于碼速率170.5（波特）；4.總結(jié)用平方環(huán)提取相干載波的原理及相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。答：平方運(yùn)算輸出信號(hào)中有離散譜，模擬環(huán)輸出信號(hào)頻率等于，二分頻，濾波后得到干擾波；電路有兩個(gè)初始狀態(tài)，導(dǎo)致提取的相干載波有兩種相反的相位狀態(tài)5.設(shè)VCO固有振蕩頻率f0 不變，環(huán)路輸入信號(hào)頻率可以改變，試擬訂測(cè)量環(huán)路同步帶及捕捉帶的步驟。答：環(huán)路處于鎖定狀態(tài)后，慢慢增大C34，使ud增大到鎖定狀態(tài)下的最大值ud1（此值不大于+12V）； ud增大到鎖定狀態(tài)下的最大值ud

15、1值為： 4.8 V 繼續(xù)增大C34，ud變?yōu)榻涣鳎ㄉ蠈捪抡闹芷谛盘?hào)）。 環(huán)路失鎖。再反向調(diào)節(jié)減小C34，ud的頻率逐漸變低，不對(duì)稱程度越來(lái)越大。 直至變?yōu)橹绷?。記環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud2；繼續(xù)減小C34，使ud減小到鎖定狀態(tài)下的最小值ud3；環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud2為：2.4 V ud減小到鎖定狀態(tài)下的最小值ud3為 ：1.6 V 再繼續(xù)減小C34，ud變?yōu)榻涣鳎ㄏ聦捝险闹芷谛盘?hào)），環(huán)路再次失鎖。然后反向增大C34，記環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud4。環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud4的

16、值為：4.4 V 實(shí)驗(yàn)四 數(shù)字解調(diào)與眼圖一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握2DPSK相干解調(diào)原理。2. 掌握2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 用示波器觀察2DPSK相干解調(diào)器各點(diǎn)波形。2. 用示波器觀察2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形。3用示波器觀察眼圖。三、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 復(fù)習(xí)前面實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并熟悉2DPSK解調(diào)單元及2FSK解調(diào)單元的工作原理，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開(kāi)關(guān)K7置于左方NRZ端。2. 檢查要用到的數(shù)字信源、數(shù)字調(diào)制及載波同步單元是否工作正常，保證載波同步單元處于同步態(tài)！3. 2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn) （1）將數(shù)字信源單元的BS-OUT用信號(hào)連線連接到2DPSK解調(diào)單

17、元的BS-IN點(diǎn),以信源單元的FS信號(hào)作為示波器外同步信號(hào)，將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK，CH2（建議使用示波器探頭的x10衰減檔）接2DPSK解調(diào)單元的MU。MU與BK同相或反相，其波形應(yīng)接近圖4-3所示的理論波形。（2）示波器的CH2接2DPSK解調(diào)單元的LPF，可看到LPF與MU同相。當(dāng)一幀內(nèi)BK中“1”碼“0”碼個(gè)數(shù)相同時(shí)，LPF的正、負(fù)極性信號(hào)電平與0電平對(duì)稱，否則不對(duì)稱（3）示波器的CH1接VC，調(diào)節(jié)電位器R39，保證VC處在0電平（當(dāng)BK中“1”與“0”等概時(shí)LPF的中值即為0電平），此即為抽樣判決器的最佳門限。（4）觀察數(shù)字調(diào)制單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LP

18、F、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字信源單元中AK信號(hào)與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK、AK-OUT信號(hào)之間的關(guān)系。BK與 2DPSK 的MUBK與 2DPSK 的LPFBK與 2DPSK 的BKAK與 2DPSK 的MUAK與 2DPSK 的LPFAK與 2DPSK 的BKAK與 2DPSK 的AK-OUT（6）將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開(kāi)關(guān)K7置于右方（M序列）端，此時(shí)數(shù)字調(diào)制器輸入的基帶信號(hào)是偽隨機(jī)序列（本系統(tǒng)中是M序列）信號(hào)。用示波器觀察2DPSK解調(diào)單元LPF點(diǎn)，即可看到無(wú)噪聲狀態(tài)下的眼圖。4. 2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開(kāi)關(guān)K7還原置于左方NRZ端。將數(shù)字信源單元的BS-OUT用信號(hào)連線換接到2FSK解調(diào)單元的BS-IN點(diǎn),示波器探頭CH1接數(shù)字調(diào)制單元中的AK，CH2分別接2FSK解調(diào)單元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，觀察2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器的解調(diào)過(guò)程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形應(yīng)接近圖4-4所示的理論波形。AK與 2FSK的 FD