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1、 前 言通信原理课程是通信工程、电子信息工程及其他电子信息类专业的专业基础课，是一门理论性和实践性都很强的课程。对培养学生通信理论知识和综合应用能力有着非常重要的作用。由于学生在学习这门课前一般只使用过收音机、电视机、电话机及手机等通信工具，而对通信原理，特别是数字通信原理缺少实践经验和感性认识。同时，作为通信工程专业的学生不仅要有扎实的理论知识，还要有较强的实际动手能力，因而需要与之相配套的实验教学环节，以便掌握和巩固理论知识。本实验指导书以JH5001A型通信原理教学实验箱为平台，通过验证性、综合设计性的实验形式涵盖了通信原理课程的主要知识点。本书共编写了11个实验。包括码型变换，ASK、
2、FSK调制与解调，脉冲编码调制解调，两路PCM时分复用通话，汉明码编译码，通信系统等实验，并详细列出了每个实验的实验目的、内容和步骤，同时还留有相应的思考题，以使学生在实验的基础上对通信理论有更深入的理解。书后附有实验操作要求和电子工程实验室实验习惯实施措施。由于编者水平有限，书中纰漏在所难免，敬请广大师生批评指正。 编者第 2 页 目 录实验一 AMI/HDB3码型变换实验1一、实验原理和电路说明1二、实验仪器4三、实验目的4四、实验内容4五、实验报告8实验二 CMI码型变换实验9一、实验原理和电路说明9二、实验仪器13三、实验目的13四、实验内容13五、实验报告15实验三 FSK传输系统实
3、验16一、实验原理和电路说明16二、实验仪器26三、实验目的26四、实验内容27五、实验报告32实验四 PAM编译码器系统33一、实验原理和电路说明33二、实验仪器36三、实验目的37四、实验内容37五、实验报告38实验五 PCM编译码器系统39一、实验原理和电路说明39二、实验仪器41三、实验目的41四、实验内容42五、实验报告44实验六 汉明码系统46一、实验原理和电路说明46二、实验仪器52三、实验目的52四、实验内容52五、实验报告54实验七 帧成形及其传输实验55一、实验原理和电路说明55二、实验仪器58三、实验目的58四、实验内容58五、实验报告60实验八 电话交换呼叫处理通信系统
4、综合实验61一、实验原理61二、实验仪器62三、实验目的62四、实验内容63五、实验报告65实验九 时分复用（TDM）通信系统综合实验66一、实验原理66二、实验仪器66三、实验目的66四、实验内容67五、实验报告69实验十 CMI线路编码通信系统综合实验70一、实验原理70二、实验仪器70三、实验目的70四、实验内容71五、实验报告72实验十一 HDB3线路编码通信系统综合测试73一、实验原理73二、实验仪器73三、实验目的73四、实验内容74五、实验报告75实验十二 汉明纠错编码通信系统综合测试76一、实验原理76二、实验仪器76三、实验目的76四、实验内容77五、实验报告78实验十三 B
5、PSK（DBPSK）调制+汉明码系统测试79一、实验原理79二、实验仪器79三、实验目的80四、实验内容80五、实验报告82附录1 实验系统概述831.1概述831.2电路组成概述831.3通信原理实验箱用户使用说明书87附录2 实验操作要求89附录3 电子工程实验室实验习惯实施措施90第 3 页 实验六 汉明码系统 实验一 AMI/HDB3码型变换实验一、 实验原理和电路说明AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的+1、1、+1、1由于AMI码的传号交替反转，故由它决定的基带
6、信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。由AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，即把一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B/1T码型。 AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即接收端从该信号中来获取定时信息时，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。为了保持AMI码的优点而克服其缺点，
7、人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的一种。HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号（1或1）同极性的符号。显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用V符号表示（即+1记为+V, 记为V）。为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。这一点，当相邻符号之间有奇数个非符号时，则是能得到保
8、证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B或B符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。 虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有1变成+1后便得到原消息代码。图1.1 AMI/HDB3频谱示意图HDB3码是CCITT推荐使用的线路编码之一。HDB3码的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多
9、3个的优点，这对于定时信号的恢复是十分有利的。AMI/HDB3频谱示意图参见图1.1。在通信原理综合试验箱中，采用了CD22103专用芯片（UD01）实现AMIHDB3的编译码实验，在该电路模块中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3码字的转换，而是采用运算放大器（UD02）完成对AMI/HDB3输出进行电平变换。变换输出为双极性码或单极性码。由于AMI/HDB3为归零码，含有丰富的时钟分量，因此输出数据直接送到位同步提取锁相环（PLL）提取接收时钟。AMI/HDB3编译码系统组成框图见图1.2。接收时钟的锁相环（PLL）提取电路框图见第二章模拟锁相环一节的图1.2。AMI/HDB3编译
10、码系统组成电原理图见图1.22.2。输入的码流进入UD01的1脚，在2脚时钟信号的推动下输入UD01的编码单元，HDB3与AMI由跳线开关KD03选择。编码之后的结果在UD01的14（TPD03）、15（TPD04）脚输出。输出信号在电路上直接图1.2 AMI/HDB3编译码模块组成框图返回到UD01的11、13脚，由UD01内部译码单元进行译码。通常译码之后TPD07与TPD01的波形应一致，但由于当前的输出HDB3码字可能与前4个码字有关，因而HDB3的编译码时延较大。运算放大器UD02A构成一个差分放大器，用来将线路输出的HDB3码变换为双极性码输出（TPD05）。运算放大器UD02B构
11、成一个相加器，用来将线路输出的HDB3码变换为单极性码输出（TPD08）。跳线开关KD01用于输入编码信号选择：当KD01设置在Dt位置时（左端），输入编码信号来自复接模块的TDM帧信号；当KD01设置在M位置时（右端），输入编码信号来自本地的m序列，用于编码信号观测。本地的m序列格式受CMI编码模块跳线开关KX02控制：KX02设置在1_2位置（左端），为15位周期m序列（111100010011010）；KX02设置在2_3位置（右端），为7位周期m序列（1110010）。跳线开关KD02用于选择将双极性码或单极性码送到位同步提取锁相环提取收时钟：当KD02设置在1_2位置（左端），输出为
12、双极性码；当KD02设置2_3位置（右端），输出为单极性码。跳线开关KD03用于AMI或HDB3方式选择：当KD03设置在HDB3状态时（左端），UD01完成HDB3编译码系统；当KD03设置在AMI状态时（右端），UD01完成AMI编译码系统。该模块内各测试点的安排如下：1、 TPD01：编码输入数据（256Kbps）2、 TPD02：256KHz编码输入时钟（256KHz）3、 TPD03：HDB3输出+4、 TPD04：HDB3输出5、 TPD05：HDB3输出（双极性码）6、 TPD06：译码输入时钟（256KHz）7、 TPD07：译码输出数据（256Kbps）8、 TPD08： H
13、DB3输出（单极性码）二、 实验仪器1、 JH5001通信原理综合实验系统一台2、 20MHz双踪示波器一台3、 函数信号发生器一台三、 实验目的1、 了解二进制单极性码变换为AMI/HDB3码的编码规则；2、 熟悉HDB3码的基本特征；3、 熟悉HDB3码的编译码器工作原理和实现方法；4、 根据测量和分析结果，画出电路关键部位的波形；四、 实验内容1. AMI码编码规则验证（1） 首先将输入信号选择跳线开关KD01设置在M位置（右端）、单/双极性码输出选择开关设置KD02设置在2_3位置（右端）、AMI/HDB3编码开关KD03设置在AMI位置（右端），使该模块工作在AMI码方式。（2） 将
14、CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在2_3位置（右端），产生7位周期m序列。用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形及单极性编码数据TPD08波形，观测时用TPD01同步。分析观测输入数据与输出数据关系是否满足AMI编码关系，画下一个M序列周期的测试波形。（3） 将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置（左端），产生15位周期m序列。重复上述测试步骤，记录测试结果。（4） 将输入数据选择跳线开关KD01拨除，将示波器探头从TPD01测试点移去，使输入数据端口悬空产生全1码。重复上述测试步骤，记录测试结果。（5） 将输入数据选择跳线开关KD01拨除，用一短路线一端接地，另一端十分小心地插入测试孔TPD01，使输入数据为全0码（或采用将示波器探头接入TPD01测试点上，使数据端口不悬空，则输入数据亦为全0码）。重复上述测试步骤，记录测试结果。2. AMI码译码和时延测量（1） 将输入数据选择跳线开关KD01设置在M位置（右端）；将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置（左端），产生15位周期m序列；
