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1、实验一 数字信号源实验班级：09电信一班 姓名：叶晓伟 学号：20094081007 实验目的 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. 了解NRZ、FS、BS的波形对应关系。 3. 了解NRZ码的帧结构特点。 实验内容 1. 用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、FS、BS信号。 2. 用示波器观察NRZ码与FS的对应波形。 3. 用示波器观察NRZ、BS、FS的输出波形，并分析帧结构。 4. 对CPLD/FPGA进行编程，自行设计8位、16位伪随机码发生器。 实验原理 本实验使用数字信源模块。 1. 数字信源 本模块是整个实验系统的发终端，其原理方框图如图1
2、-1及实验箱面膜所示。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 时钟信号测试点 BS 信源位同步信号输出点/测试点 FS 信源帧同步信号输出点/测试点 NRZ NRZ信号输出点/测试点 图1-3为数字信源模块的电原理示意图(整个电路在实验系统中实际通过FPGA芯片来实现)。图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系
3、如下： 晶振 晶体 分频器 计数器 并行码产生器 K3、K2、K1：8 位手动开关，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 8位数据选择器 三选一 8位数据选择器 倒相器 非门 抽样 D触发器 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 分频器一进行13分频，输出信号频率为341kHz。在这里，分频器一是一个4位二进制加计数器，预置在3状态。 分频器二完成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、S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率的1/
4、2、1/4和1/8。在这里分频器二是一个4位二进制加/减计数器，当CPD= PL =1、MR=0时，可在Q0、Q1、Q2 及Q3 端分别输出上述4个信号。 分频器三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，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。三个8路数据选择器的地址信号输入端并连在一起并分别接S1、S2、S3信号，它们的8个数
5、据信号输入端分别K1、K2、K3输出的8个并行信号连接。由表1-1可以分析出它们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信号分别输入到数据选择器的地址端，三个8路数据选择器输出的3路串行信号分别输入到三选一电路的数据端，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
6、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。 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-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。 实验步骤 1. 熟悉信源模块的工作原理。 2. 打开交流电源开关及该模块电源开关，用示波
7、器观察数字信源模块上的各种信号波形。 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和BS，对照发光二极管的发光状态，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）；相关波形图如下 (a) (2) 用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。 3. 在掌握本实验电路原理的前提下，自行设计出一个8位及16位伪随机码产生电路，下载到CPLDFPGA中，用示波器观察输出波形。（具体设计方法这里不细述，有例程参考。） 实验报告要求 根据实验观察和纪录回答：不归零码和归零码的特点是什么？答: 不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。实验仪器及用具 RC-TX-IV型实验系统，20MHz示波器总结 经过本次实验让我，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。 以及NRZ、FS、BS的波形对应关系。
