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1、福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：数据通信原理姓 名： 系：电子信息工程专 业：电子信息工程年 级： 学 号：指导教师：职 称：讲师2012年 12 月 3 日 实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1数字信号源实验2数字调制实验32ASK、2FSK数字解调实验42DPSK数字解调实验5数字基带通信系统实验福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系： 电子信息工程专业： 电子信息工程 年级： 2010 姓名： 学号： 实验课程： 数据通信原理 实验室号：_田C405 实验设备号： 2 实验时间： 11.21 指导教师签字： 成绩： 实验一 数字信号源实验一、 实验
2、目的和要求1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。3、掌握数字信号源电路组成原理。4、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。5、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。6、学习电路原理图。二、实验原理 本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图1-1所示。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为
3、集中插入帧同步码时分复用信号。发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。 本模块有以下测试点及输入输出点： CLK-OUT时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz BS-OUT信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz FS信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz NRZ-OUTNRZ信号输出点/测试点 图1-3为数字信源模块的电原理图。图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下： 晶振 CRY：晶体；U1：反相器7404 分频器 US2：计数器74161；US3：计数器74193； US4：计数器40160 并行码产生器 KS1、KS2、KS3：8位手动开
4、关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应 八选一 US5、US6、US7：8位数据选择器4512 三选一 US8：8位数据选择器4512 倒相器 US10：非门74HC04 抽样 US9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构 下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。 （1）分频器 74161进行13分频，输出信号频率为341kHz。74161是一个4位二进制加计数器，预置在3状态。 74193完成2、4、8、16运算，输出BS、S1、S2、S3等4个信号。BS为位同步信号，频率为170.5kHz。S1、S2、
5、S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率的1/2、1/4和1/8。74193是一个4位二进制加/减计数器，当CD= PL =1、MR=0时，可在Q0、QB、QC及QD端分别输出上述4个信号。 40160是一个二一十进制加计数器，预置在7状态，完成3运算，在Q0和Q1端分别输出选通信号S4、S5，这两个信号的频率相等、等于S3信号频率的1/3。 分频器输出的S1、S2、S3、S4、S5等5个信号的波形如图1-4（a）和1-4（b）所示。 （2）八选一 采用8路数据选择器4512，它内含了8路传输数据开关、地址译码器和三态驱动器，其真值表如表1-1所示。US5、US6和US7的地址信号输入端A、
6、B、C并连在一起并分别接S1、S2、S3信号，它们的8个数据信号输入端x0 x7分别K1、K2、K3输出的8个并行信号连接。由表1-1可以分析出US5、US6、US7输出信号都是码速率为170.5KB、以8位为周期的串行信号。 （3）三选一三选一电路原理同八选一电路原理。S4、S5信号分别输入到US8的地址端A和B，US5、US6、US7输出的3路串行信号分别输入到US8的数据端x3、x0、x1，U8的输出端即是一个码速率为170.5KB的2路时分复用信号，此信号为单极性不归零信号（NRZ）。图1-4 分频器输出信号波形 （4）倒相与抽样图1-1中的NRZ信号的脉冲上升沿或下降沿比BS信号的下
7、降沿稍有点迟后。在实验二的数字调制单元中，有一个将绝对码变为相对码的电路，要求输入的绝对码信号的上升沿及下降沿与输入的位同步信号的上升沿对齐，而这两个信号由数字信源提供。倒相与抽样电路就是为了满足这一要求而设计的，它们使NRZ-OUT及BS-OUT信号满足码变换电路的要求。表1-1 4512真值表CBAINHDISZ00000x000100x101000x201100x310000x410100x511000x611100x71001高阻图1-3 数字信源电原理图 FS信号可用作示波器的外同步信号，以便观察2DPSK等信号。 FS信号、NRZ-OUT信号之间的相位关系如图1-5所示，图中NRZ
8、-OUT的无定义位为0，帧同步码为1110010，数据1为11110000，数据2为00001111。FS信号的低电平、高电平分别为4位和8位数字信号时间，其上升沿比NRZ-OUT码第一位起始时间超前一个码元。图1-5 FS、NRZ-OUT波形三、 主要仪器设备（1）通信原理实验箱（2）示波器四、操作方法与实验步骤1、熟悉信源模块的工作原理。2、打开电源开关及模块电源开关，用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。 3、用同轴电缆将FS输出与示波器外同步信号输入端相连接，把FS作为示波器的外同步信号，进行下列观察：（1） 示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的
9、发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；（2） 用拨码K1产生代码1110010（为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。五、实验内容及实验数据记录1、熟悉信源模块的工作原理。本模块有以下测试点及输入输出点： CLK-OUT时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz BS-OUT信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz FS信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz NRZ-OUTNRZ信号输出点/测试点（信号源模块）2、示
10、波器探头检查3、示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。（1）CLK信号波形（2）BS-OUT信号波形（位同步信号）（3）FS信号波形（帧同步信号）（4）NRZ信号波形（单极性不归零码信号）3、用同轴电缆将FS输出与示波器外同步信号输入端相连接，把FS作为示波器的外同步信号电路连接图：（1） 示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态。（注：红色为NRZ-OUT信号，黄色为BS-OUT）（2） 用拨码K1产生代码1110010，K2、K3产生任意信息代码。（注：从左到右分别为K1K2K3）六、实验数据处理与分析1、当示波器的两个探头分别接NRZ-OUT和B
11、S-OUT时，发光二极管处于亮的状态（且可以仔细观察发现拨码K为低电平时候发光二极管灭，为高电平时发光二极管亮），表明数字信源单元正常工作。（2）从示波器中可以观察到的单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）图像如上所示。从示波器中可以观察到NRZ、FS两个信号的对应关系见下图：注：图中NRZ-OUT的无定义位为0，帧同步码为1110010，数据1为11110000，数据2为00001111。FS信号的低电平、高电平分别为4位和8位数字信号时间，其上升沿比NRZ-OUT码第一位起始时间超前一个码元。（3）从示波器中可以看出单极性不归零的占空比为100%。（4）由本实验以
12、及上述可以总结NRZ的特点为发送能量大且有利于提高接受端信比，带宽窄但直流和低频成分大，但是NRZ不能提取同步信息，而且判决电平也不稳定，其主要用于设备内部和短距离通信中。（5）根据实验观察和记录结果可知NRZ、FS、BS三个信号的对应关系为：FS信号的上升沿比NRZ-OUT码第一位起始时间超前一个码元，信源同步信号BS是周期矩形信号。七、质疑、建议、问题讨论 1、质疑：NRZ不能提取同步信息，而且判决电平也不稳定，那么适用的设备是否有限制？在长距离传输中会出现什么不好的影响？2、因为NRZ是单极性不归零码，所以其占空比为100%，若实验用的是单极性归零码，结果是不是会有差。 福建农林大学计算
13、机与信息学院信息工程类实验报告系： 电子信息工程专业： 电子信息工程 年级： 2010 姓名： 学号： 实验课程： 数据通信原理 实验室号：_田C405 实验设备号： 2 实验时间： 11.21 指导教师签字： 成绩： 实验二 数字调制实验一、实验目的和要求 1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法。 3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。 4、了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。 5、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 6、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。 7、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。二、实验原理本实验使用数字
