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1、专业好文档通信原理实验讲义淮北师范大学通信技术实验室 实验一 数字基带信号一、实验目的 l 、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 AMI 、 HDB3 码的编码规则。 3 、掌握从 HDB3 码信号中提取位同步信号的方法。 4 、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5 、了解 HDB3 ( AMI）编译码集成电路 CD22103 。二、实验内容1用示波器观察单极性非归零码（ NRZ ）、传号交替反转码（AMI ）、三阶高密度双 ( HDB3、）、整流后的 AMI 码及整流后的 HDB码。2用示波器观察从 HDB3 码中和从AMI 码中提取位同步
2、信号的电路中有关波形。3用示波器观察 HDB3 ， AMI 译码输出波形。三、基本原理本实验使用数字信源模块和HDB3 编译码模块。 1 、数字信源本模块是整个实验系统的发终端，本单元产生入 NRZ 信号，信号码速率约为 170 . 5KB ，帧结构如图 l1 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111 0010 ) ，另外 16 位为 2 路数据信号，每位 8位。此NRZ信号为集中插入帧同步时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。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
3、输出点： 5 十5V 电源输入点（2个） CLK 晶振信号测试点 BS 一 OUT 信源位同步信号输出点测试点（2个） FS 信源帧同步信号输出点测试点 NRZ 一 OUT NRZ 信号输出点测试点（4个） 图1-1 帧结构 FS 信号可用作示波器的外同步信号，以便观察 ZDPSK 等信号。 FS 信号、 NRZOUT 信号之间的相位关系如图 12 所示，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 NRZOUT 码第一位起始时间超前
4、一个码元。 图12 FSNRZOUT波形2 . HDB3编译码原理框图如图 l3所示。本单元有以下测试点及输出点： 12V -12V电源输入点 （2个），十5V +5V电源输入点 NRZ 译码器输出信号 BSR 锁相环输出的位同步信号 （AMI）HDB3 编码器输出信号 BPF 带通滤波器输出信号 （AMI）HDB3 D ( AMI ) HDB3 整流输出信号应说明的是，本单元并不直接使用-12V 电源，-12V 电源经三端稳压器7905变换为-5V 电压供有关电路使用。 图 1 -3 HDB3 编译码方框图 本模块上的开关 K4 用于选择码型，K4位于左边（A端）选择AMI 码，位于右边（
5、H 端）选择HDB3码下面简单介绍 AMI 、 HDB3码编码规律。AMI 码的编码规律是：信息代码 1 变为带有符号的 1 码即+ 1 或-1，1 的符号交替反转；信息代码0的为0码AMI 码对应的波形是占空比为0.5的双极性归零码，即脉冲宽度 与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS的关系是：=0.5TS。HDB3码的编码规律是：4个连0信息码用取代节 000V 或B00V 代替，当两个相邻 V 码中间有奇数个信息 l 码时取代节为 000V 有偶数个信息 1 码（包括 0个信息1 码）时取代节为 B00V ，其它的信息0码仍为0码：信息码的 1 码变为带有符号的 l 码即+1 或1 ：HDB
6、3 码中 1 、B 的符号符合交替反转原则，而 V 的符号破坏这种符号交替反转原则，但相邻V 码的符号又是交替反转的：HDB3码是占空比为 0 .5 的双极性归零码。设信息码为0000 0110 0001 0000 0，则NRZ码、 AMI码，HDB3码如图 l -4 所示。分析表明，AMI码及HDB3，码的功率谱如图 1-5 所示，它不含有离散谱fs成份(fs= l / Ts ，等于位同步信号频率）在通信的终端需将它们译码为 NRZ 码才能送给数字终端机或数模转换电路。在做译码时必须提供位同步信号。工程上，一般将胡AMI 或HDB3码数字信号进行整流处理，得到占空比为0.5的单极性归零码（
7、Rz |= 0 .5 Ts）。这种信号的功率谱也在图 1 - 5 中给出。由于整流后的 AMI 、HDB3 码中含有离散谱fs，故可用一个窄带滤波器得到频率为fs的正弦波，整形处理后即可得到位同步信号。 图 1-4 NRZ 、 AMI 、HDB3关系图 图 1 - 5 AMIHDB3Rz |= 0 . 5 Ts关系图四、实验步骤 l 、熟悉信源模块和 HDB3 编译码模块的工作原理，使直流稳压电源输出+5V ，-12V 电压。2 、用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。接通信源单元的+5V 电源，用 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
8、 -OUT 和 BS -OUT ，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否己正常工作（ l 码对应的发光管亮，0 码对应的发光管熄） ; ( 2 ) 用 Kl 产生代码 X1110010 ( X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。3 、用示波器观察 HDB3 ，编译单元的各种波形。 ( 1 ) 将信源模块的十 5V 电源连到 HDB3编译码模块，将直流稳压电源上的-12V 连到 HDB3 编译码模块。用信源模块的 FS 信号作为示波器的外同步信号。( 2 ) 示波器的两个
9、探头CHI 和 CH2分别接 NRZ-OUT 和（AMI）HDB3 ，将信源模块 Kl 、K2 、K3 的每一位都置 l ，观察并记录全 l 码对应的AMI 码和 HDB3 码：再将 KI 、 KZ 、 K3 置为全0，观察全0码对应的 AMI码和 HDB3码。观察 AMI 码时将开关 K4 置于 A 端，观察 HDB3 码时将 K4 置于 H 端，观察时应注意编码输出（AMI ) HDB3 比输入 NRZ -OUT 延迟了 4 个码元。( 3 ) 将 K1、 K2 、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000 态，观察并记录对应的 AMI 码和 HDB3码。(
10、4 ) 将 Kl 、 K2 、 K3 置于任意状态， K4 置 A 或 H 端， CH1 接 NRZ -OUT , CH2分别接 ( AMI ) HDB3 -D 、BPF 、BS-R 和 NRZ ，观察这些信号波形。观察时应注意： NRZ 信号（译码输出）迟后于 NRZ -OUT 信号（编码输入，8个码元。 AMI 、 HDB3 码是占空比等于 0 .5 的双极性归零码，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0 .5 的单极性归零码。 BPF 信号是一个幅度和周期都不恒定的正弦信号， BS-R 是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的 TTL 电平信号 本实验中若 24 位信源代码中只有 l 个
11、“1”码，则无法从 AMI 码中得到一个符合要求的位同步信号，因此不能完成正确的译码。若 24 位信源代码全为“ 0”码，则更不可能从 AMI 信号（亦是全0信号，得到正确的位同步信号。信源代码连 0 个数越多，越难于从 AMI 码中提取位同步信号（或者说要求带通滤波的 Q 值越高，因而越难于实现）。而 HDB3码则不存在这种问题。22实验二 数字调制一、实验目的 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 、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 2AS
12、K、和2FSK 、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。二、实验内容 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察 2ASK 、2FSK 、2PSK 、2DPSK 信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK 、2PSK 、2DPSK信号的频谱。三、基本原理本实验使用数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供位同步信号和数字基带信号（NRZ码）。调制模块将输入的 NRZ 绝对码变为相对码、用键控法产生2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号。数字调制单元的原理方框图如图 2 -1所示。 图 2 - l 数字调制方框图本单元有以下测试点及输入输出点：
13、. . BS -IN 位同步信号输入点. NRZ -IN 数字基带信号领入点. CAR 2DPSK信号载波测试点. AK 绝对码测试点（与 NRZ-IN相同）. BK 相对码测试点. 2DPSK-OUT 2DPSK信号测试点输出点( 3 个），VP-P05V. 2FSK OUT 2FSK 信号测试点输出点( 2 个），VP-P 0 . 5V. 2ASK 2ASK信号测试点，VP P0 . 5V下面重点介绍2PSK、2DPSK . 2PSK、2DPSK波形与信息代码的关系如图2 -2 所示。图 2-2 2PSK 、2DPSK 波形 图中假设码元宽度等于载波周期的1. 5 倍2PSK 信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，2PSK 信号相位变化 180，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”，2DPSK 信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180 。码元为“0”时，2DPSK 信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。 应该说明的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。实际工程中，2PSK或2DPSK 信号载波频率与码速率之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系。但不管是
