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1、通信原理实验报告 内容：实验一、五、六、七 组员：信工081 马晨星 信工081 龚 洁 信工081 哈 森 实验一 数字基带信号与AMI/HDB3编译码一、 实验目的1、 掌握单极性码、双击行码、归零码、非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同步时分复用信号的帧结构特点。二、实验内容及步骤1、用开关K1产生代码X1110010，K2，K3产生任意信息代码，观察NRZ码的特点为不归零型且为原码的表示形式。2、将K1，K2，K3置于态，观察对应的AMI码和HDB3码为： HDB3：0-010
2、 AMI ：03、当K4先置左方AMI端，CH2依次接AMI/HDB3模拟的DET，BPF，BSR和NRZ，观察它们的信号波形分别为：BPF为方波，占空比为50%，BSR为三角波，NRZ为不归零波形。DET是占空比等于0.5的单极性归零信号。三、实验思考题1、 集中插入帧同步码同步时分复用信号的帧结构有何特点？答：集中插入法是将标志码组开始位置的群同步码插入于一个码组的前面。接收端一旦检测到这个特定的群同步码组就马上知道了这组信息码元的“头”。所以这种方法适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息并且每次传输时间很短的场合。检测到此特定码组时可以利用锁相环保持一定的时间的同步。为了长时间地保
3、持同步，则需要周期性的将这个特定的码组插入于每组信息码元之前。2、根据实验观察和纪录回答： （1）不归零码和归零码的特点是什么？ （2）与信源代码中的“1”码相对应的 AMI 码及HDB3 码是否一定相同？ 答：1）不归零码特点：脉冲宽度等于码元宽度Ts 归零码特点：Ts 2）与信源代码中的“1”码对应的 AMI 码及 HDB3 码不一定相同。因信源代码中的“1”码对应的AMI 码“1” 、“-1”相间出现，而 HDB3 码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。举例： 信源代码 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
4、1 AMI 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 HDB3 1 0 0 0 1 -1 1 -1 0 0 -1 1 0 0 0 1 0 -1 3、设代码为全 1，全0及 0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出 AMI 及HDB3 码的代码和波形。 答： 信息代码 1 1 1 1 1 1 1 AMI 1 -1 1 -1 1 -1 1 HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1 信息代码 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AMI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HDB3 0 0 0 1 -1 0 0
5、 1 -1 0 0 1 -1 信息代码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 AMI 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 1 0 4、总结从 HDB3 码中提取位同步信号的原理。 答：HDB3 中不含有离散谱 fS(fS 在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于 0.5 的单极性归零码，其连 0 个数不超过 3，频谱中含有较强的离散谱 fS成分，故可通过窄带
6、带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。 5、 试根据占空比为 0.5 的单极性归零码的功率谱密度公式说明为什么信息代码中的连 0 码越长，越难于从 AMI 码中提取位同步信号，而 HDB3 码则不存在此问题。答：= 0.5 TS时单极性归零码的功率谱密度为：将 HDB3 码整流得到的占空比为0.5的单极性归零码中连“0”个数最多为3，而将 AMI码整流后得到的占空比为 0.5的单极性归零码中连“0”个数与信息代码中连“0”个数相同。所以信息代码中连“0”码越长，AMI 码对应的单极性归零码中“1”码出现概率越小，fS离散谱强度越小，越难于提取
7、位同步信号。而 HDB3 码对应的单极性归零码中“1”码出现的概率大，fS离散谱强度大，于提取位同步信号。 实验五 数字锁相环与位同步一、 实验目的1、 掌握数字锁相环工作原理。2、 掌握用数字环提取位同步信号的原理及对其输入的信息代码的要求。3、 掌握位同步器的同步建立时间、同步保留时间、位同步信号的相位抖动等基本概念。二、 实验内容及步骤1、数字环的锁定状态和失锁状态：锁定时BSOUT信号上升沿位于NRZOUT信号的码元中间且在很小范围内抖动；失锁时，BSOUT的相位抖动很大，可能超出一个码元宽度范围，变得模糊混乱。2、当每帧NRZOUT信号只有一个“1”码或只有一个“0”码，调节CR2在
8、某个取值时相位恒定无抖动，在其它值时，抖动厉害，并且有移动现象，但并不是特别模糊。3、当调节CR2使BSOUT的相位抖动最小时，手动按下复位键使锁相环路不工作，这时，相位情况变化不大，或者几乎不变，且相位不模糊。再放开复位键使环路工作，可以观察到轻微的快速捕捉现象。4、微调CR，当BSOUT的相位抖动明显增大时再手动按下复位键，这时相位抖动非常明显，并有些模糊，相位快速向左或向右移动。三、 实验思考题1、数字环位同步器输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，提取的位同步信号相位抖动增大，试解释此现象。 答：输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，鉴相器输出脉冲的平均周期增大，数字环
9、路滤波器输出的控制信号平均周期增大，即需经过更长的时间才对 DCO 的相位调整一次。 DCO输出的位同步信号重复频率与环路输入的 NRZ 码的码速率之间有一定的误差，当对 DCO 不进行相位调整时，其输出信号的上升沿与码元中心之间的偏差将不断增大，相位调节时间间隔越长这种偏差越大，即位同步信号相位抖动越大。2、若数字锁相环同步器输入信号为RZ码，试分析连“1”码和连“0”码的长度与位同步信号相位抖动范围的关系。答：当为RZ码，即归零码时，信号功率谱存在定时分量，当连“1”码和连“0”码的长度较短时，容易提取定时分量，达到同步，但当连“1”码和连“0”码的长度较长时，始终是相同的电平，难以分辨出
10、码元的起止时刻，相位仍会发生抖动。3、数字环同步器的同步抖动范围随固有频差增大而增大，试解释此现象。 答：固有频差越大，DCO输出位同步信号与环路输入信号之间的相位误差增大得越快，而环路对 DCO的相位调节时间间隔，平均值是不变的（当输入信号一定时） ，故当固有频差增大时，位同步信号的同步抖动范围增大。 4、若将AMI码或HDB3码整流后作为数字环位同步器的输入信号，能否提取出位同步信号？为什么？对这两种码的信息代码中的连“1”个数有无限制？对 AMI 码的信息代码中连“0”个数有无限制？对 HDB3码的信息代码中连“0”个数有无限制？为什么？ 答：能。因为将 AMI 码或 HDB3 码整流后
11、得到的是一个单极性归零码，其上升沿收使鉴相器输出高电平，从而使位同步正常工作。对这种码的信息代码连“1”个数无限制，因连“1”代码对应 AMI 码及 HDB3 码为宽度等于码元宽度一半的正脉冲或负脉冲，整流后全为占空比为 0.5 的正脉冲，脉冲上升沿数等于信息代码“1”码个数。 对 AMI码的信息代码中连“0”个数有限制，因 AMI码连“0”个数等于信息代码连“0”个数，不产生脉冲，也就没有上升沿。对 HDB3码的信息代码中连“0”个数无限制，因为不管信息代码连“0”个数有多大，HDB3码中连“0”个数最多为 3。即鉴相器在四个码元内至少工作一次。实验六 帧同步一、 实验目的1、 掌握集中插入
12、式帧同步码识别器工作原理。2、 掌握同步保护原理。3、 掌握价同步、漏同步、捕捉态（失步态）、维持态（同步态）等概念。二、 实验内容及步骤1、 熟悉帧同步模块的工作原理，将信源模块的NRZ-OUT、BS-OUT用信号连线分别与帧同步模块的S-IN、BS-IN相连，接通实验箱电源。2、 观察同步器的维持状态（同步态）将数字信源模块的K1置于x111 0010 状态。为了避免信息码中出现和帧同步码相近的码元序列、将K2置为1000 0000 状态、K3置为全0状态。将示波器置于外同步触发状态，用数字信源模块的FS信号作为示波器的外同步触发信号。示波器CH1接信源模块的NRZ-OUT、CH2分别接帧
13、同步模块的GAL、/24、TH及FS，观察并记录上述信号波形以及与NRZ-OUT的相位关系。使信源的帧同步码（注意是K1的第2位到第8位）中错一位，重新观察上述信号，此时GAL、/24、TH、FS应不变。使信源的帧同步码再错一位重做上述观察。3、 观察同步器的捕捉态（失步态）在实验步骤2中电路已经由同步态变为捕捉态，示波器CH1接信源模块的NRZ-OUT。用CH2观察/24信号，将电源断开，然后再接通电源，可看到/24波形的下降沿已不再对准NRZ-OUT的第一个数据位，再用CH2观察其他信号，可以发现TH为高电平，FS无输出。将信源K1从上述实验的错两位状态还原为仅错一位，观察/24信号相位是
14、否变化。再将信源K1还原为七位全正确的帧同步码（x111 0010 ），观察/24信号的相位如何变化，并分析此信号相位变化的原因，从而理解同步器从失步态转为同步态的过程。4、 观察识别器识别现象及同步保护器的保护作用。在实验步骤3中同步器转为同步态后，手动信源模块的K2和K3，使信息码中出现1110010码元序列（与1110010序列有一位不同也可以），示波器CH1接NRZ-OUT，CH2分别接GAL和FS，观察识别器假识别现象，理解同步保护电路的保护作用。三、 实验思考题1、本实验中同步器由同步态转为捕捉态时24信号相位为什么不变？ 答：因判决器无输出，与门 4 无输出，故24（24 分频）
15、电路无复位脉冲，其输出的24 信号相位保持不变。 2、同步保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信号的？ 答：假识别信号与或门输出信号不同步，与门 1 输出中无假识别信号。因而，假识别信号不能通过与门 4，所以单稳输出信号仅与中负同步码对应的识别信号有关，而与假识别无关，这样假识别信号就不能形成假同步信号。3、根据实验结果，总结本实验的帧同步器由捕捉太转为同步态的过程。答：先在信码中找到与该时刻本地帧同步码型相同的信码码位。当找到和帧同步码型一致的信码码位后，再进行第二步，即逐帧比较下去，也就是在该时隙上按本地同步码的周期进行比较。在比较过程中，一旦发现在收端本地同步码的相位与信码码型不同时，则重新移一
