实验一数字基带信号
一、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、掌握AMI、HDB
3
码的编码规则。
3、掌握从HDB
3
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HDB
3
（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）、三阶高密度双极性
码（HDB
3）、整流后的AMI码及整流后的HDB
3
码。
2、用示波器观察从HDB
3
码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观察HDB
3
、AMI译码输出波形。
三、基本原理
本实验使用数字信源模块和HDB
3
编译码模块。
1、数字信源
本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方框图如图1-1所示，电原理图如图1-3所示（见附录）。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，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输出点：
? CLK 晶振信号测试点
? BS-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-OUT(AK) NRZ信号(绝对码)输出点/测试点（4个）
图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下：
?晶振CRY：晶体；U1：反相器7404
? 分频器 U2：计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160 ? 并行码产生器
K1、K2、K3：8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 U5、U6、U7：8位数据选择器4512 ? 三选一 U8：8位数据选择器4512 ? 倒相器
U20：非门74HC04 ? 抽样
U9：D 触发器74HC74
图1-1 数字信源方框图
无
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、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CPD= PL =1、MR=0时，可在Q 0、Q 1、Q 2及Q 3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Q 0和Q 1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。U5、U6和U7的地址信号输入端A 、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U5、U6、U7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U8的地址端A 和B ，U5、U6、U7输出的3路串行信号分别输入到U8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 ）。
S 3
S2S1
(a)
S5
S4S3
(b)
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
C B A INH DIS Z 0
0 0 0 0 x0 0 0 1 0 0 x1 0
1
x2
0 1 1 0 0 x3
1 0 0 0 0 x4
1 0 1 0 0 x5
1 1 0 0 0 x6
1 1 1 0 0 x7
ΦΦΦ 1 0 0
ΦΦΦΦ 1 高阻
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。
FS
NRZ-OUT
图1-5 FS、NRZ-OUT波形
2. HDB
3
编译码
原理框图如图1-6所示。本模块内部使用+5V和-5V电压，其中-5V电压由-12V电源经三端稳压器7905变换得到。本单元有以下信号测试点：
? NRZ 译码器输出信号
? BS-R 锁相环输出的位同步信号
?（AMI）HDB
3
编码器输出信号
? BPF 带通滤波器输出信号
? DET （AMI）HDB3整流输出信号
图1-6 HDB
3
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（AMI端）选择AMI码，位于右边H
（HDB3端）选择HDB
3
码。
图1-6中各单元与电路板上元器件的对应关系如下：
? HDB
3编译码器U10：HDB
3
编译码集成电路CD22103A
?单/双极性变换器U11：模拟开关4052
?双/单极性变换器U12：非门74HC04
?相加器U17：或门74LS32
?带通滤波器U13、U14：运放UA741
?限幅放大器U15：运放LM318
?锁相环U16：集成锁相环CD4046
信源部分的分频器、三选一、倒相器、抽样以及(AMI)HDB
3
编译码专用集成芯片CD22103等电路的功能可以用一片EPLD（EPM7064）芯片完成，说明见附录四。
下面简单介绍AMI、HDB
3
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τ与
码元宽度（码元周期、码元间隔）T
S 的关系是τ=0.5T
S
。
HDB
3
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1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1码即+1或-1；HDB
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；HDB
3
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，HDB
3
码如图1-8所示。
分析表明，AMI码及HDB
3
码的功率谱如图1-9所示，它不含有离散谱f S成份（f S =1/T S，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AMI或HDB
3
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（RZ|τ=0.5T S）。这种信号的功率谱也在图1-9
中给出。由于整流后的AMI、HDB
3
码中含有离散谱f S，故可用一个窄带滤波器得到频率为f S 的正弦波，整形处理后即可得到位同步信号。
图1-8 NRZ、AMI、HDB
3
关系图
图1-9 AMI、HDB
3、RZ|τ=0.5T
S
频谱
可以用CD22103集成电路进行AMI或HDB
3编译码。当它的第3脚（HDB
3
/ AMI）接+5V
时为HDB
3
编译码器，接地时为AMI编译码器。编码时，需输入NRZ码及位同步信号，它们
来自数字信源单元，已在电路板上连好。CD22103编码输出两路并行信号+H-OUT和-H-OUT，
它们都是半占空比的正脉冲信号，分别与AMI或HDB
3
码的正极性信号及负极性信号相对应。
这两路信号经单/双极性变换后得到AMI码或HDB
3
。
双/单极性变换及相加器构成一个整流器。整流后的DET信号含有位同步信号频率离散谱。本单元中带通滤波器实际是一个正反馈放大器。当无输入信号时，它工作在自激状态；而输入信号将放大器的自激信号频率向码速率方向牵引。它的输出BPF是一个幅度和周期都不恒定的准周期信号。对此信号进行限幅放大处理后得到幅度恒定、周期变化的脉冲信号，但仍不能将此信号作为译码器的位同步信号，需作进一步处理。当锁相环的自然谐振频率足够小时，对输入的电压信号可等效为窄带带通滤波器（关于锁相环的基本原理将在实验三中介绍）。本单元中采用电荷泵锁相环构成一个Q值约为35的的窄带带通滤波器，它可以输出一个符合译码器要求的位同步信号BS-R。
译码时，需将AMI或HDB
3
码变换成两路单极性信号分别送到CD22103的第11、第13脚，此任务由双/单变换电路来完成。
当信息代码连0个数太多时，从AMI码中较难于提取稳定的位同步信号，而HDB
3
中连0
个数最多为3，这对提取高质量的位同信号是有利的。这也是HDB
3码优于AMI码之处。HDB
3
码及经过随机化处理的AMI码常被用在PCM一、二、三次群的接口设备中。
在实用的HDB
3
编译码电路中，发端的单/双极性变换器一般由变压器完成；收端的双/
单极性变换电路一般由变压器、自动门限控制和整流电路完成，本实验目的是掌握HDB
3
编码规则，及位同步提取方法，故对极性变换电路作了简化处理，不一定符合实用要求。
CD22103的引脚及内部框图如图1-10所示，详细说明如下：
图1-10 CD22103的引脚及内部框图
（1）NRZ-IN 编码器NRZ信号输入端；
（2）CTX 编码时钟（位同步信号）输入端；
（3）HDB
3/ AMI 码型选择端：接TTL高电平时，选择HDB
3
码；接TTL低电
平时，选择AMI码；
（4）NRZ-OUT HDB
3
译码后信码输出端；
（5）CRX 译码时钟（位同步信号）输入端；
（6）RAIS 告警指示信号（AIS）检测电路复位端，负脉冲有效；（7）AIS AIS信号输出端，有AIS信号为高电平，无ALS信号时为低
电平；
（8）V
SS
接地端；
（9）ERR 不符合HDB
3
/AMI编码规则的误码脉冲输出端；
（10）CKR HDB
3
码的汇总输出端；
（11）+HDB
3-IN HDB
3
译码器正码输入端；
（12）LTF HDB
3
译码内部环回控制端，接高电平时为环回，接低电平
时为正常；
（13）-HDB
3-IN HDB
3
译码器负码输入端；
（14）-HDB
3-OUT HDB
3
编码器负码输出端；
（15）+HDB
3-OUT HDB
3
编码器正码输出端；
（16）V
DD
接电源端（+5V）
CD22103主要由发送编码和接收译码两部分组成，工作速率为50Kb/s~10Mb/s。两部分功能简述如下。
发送部分：
当HDB
3
/ AMI 端接高电平时，编码电路在编码时钟CTX下降沿的作用下，将NRZ码编成HDB3码（+HDB3-OUT、-HDB3-OUT两路输出）；接低电平时，编成AMI码。编码输出比输入码
延迟4个时钟周期。
接收部分：
（1）在译码时钟CRX的上升沿作用下，将HDB3码（或AMI码）译成NRZ码。译码输出比输入码延迟4个时钟周期。
（2）HDB3码经逻辑组合后从CKR端输出，供时钟提取等外部电路使用；
（3）可在不断业务的情况下进行误码监测，检测出的误码脉冲从ERR端输出，其脉宽等于收时钟的一个周期，可用此进行误码计数。
（4）可检测出所接收的AIS码，检测周期由外部RAIS决定。据CCITT规定，在RAIS 信号的一个周期（500s）内，若接收信号中“0”码个数少于3，则AIS端输出高电平，使系统告警电路输出相应的告警信号，若接收信号中“0”码个数不少于3，AIS端输出低电平，表示接收信号正常。
（5）具有环回功能
四、实验步骤
本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。
1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。接好电源线，打开电源开关。
2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。
用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：
（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-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）用开关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、用示波器观察HDB
3
编译单元的各种波形。
仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。
（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB
3
，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI
端）波形和HDB
3码（开关K4置于右方HDB
3
端）波形。再将K1、K2、K3置为全0，观察全0
码对应的AMI码和HDB
3码。观察时应注意AMI、HDB
3
码的码元都是占空比为0.5的双极性归
零矩形脉冲。编码输出AMI-HDB
3
比信源输入NRZ-OUT延迟了4个码元。
（2）将K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的AMI
码和HDB
3
码。
（3）将K1、K2、K3置于任意状态，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的DET、BPF、BS-R和NRZ ，观察这些信号波形。观察时应注意：
HDB3单元的NRZ信号（译码输出）滞后于信源模块的NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。
? DET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准正弦信号，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。
?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
码则不存在这种问题。本实验中若24位信源代码的Q值越高，因而越难于实现），而HDB
3
中连零很多时，则难以从AMI码中得到一个符合要求的稳定的位同步信号，因此不能完成正确的译码（由于分离参数的影响，各实验系统的现象可能略有不同。一般将信源代码置成只有1个“1”码的状态来观察译码输出）。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。
五、实验报告要求
1. 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HDB
码是否一定相同？为什么？
3
码的代 2. 设代码为全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出AMI及HDB
3
码和波形。
3. 总结从HDB
码中提取位同步信号的原理。
3
4. 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HDB
码则不存在此问题。
3
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2ASK、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、2FSK、2DPSK信号的频谱。
三、基本原理
本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS（已在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。调制模块内部只用+5V电压。
数字调制单元的原理方框图如图2-1所示，电原理图如图2-2所示（见附录）。
图2-1 数字调制方框图
本单元有以下测试点及输入输出点：
? CAR 2DPSK信号载波测试点
? BK 相对码测试点
? 2DPSK 2DPSK信号测试点/输出点，V
>0.5V
P-P
>0.5V
? 2FSK 2FSK信号测试点/输出点，V
P-P
>0.5V
? 2ASK 2ASK信号测试点，V
P-P
用2-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对应关系如下：
?÷2（A）U8：双D触发器74LS74
?÷2（B）U9：双D触发器74LS74
?滤波器A V6：三极管9013，调谐回路
?滤波器B V1：三极管9013，调谐回路
?码变换U18：双D触发器74LS74；U19：异或门74LS86
? 2ASK调制U22：三路二选一模拟开关4053
? 2FSK调制U22：三路二选一模拟开关4053
? 2PSK调制U21：八选一模拟开关4051
?放大器V5：三极管9013
?射随器V3：三极管9013
将晶振信号进行2分频、滤波后，得到2ASK的载频2.2165MHZ。放大器的发射极和集电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号就是2PSK、2DPSK的两个载波，2FSK 信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，也是通过分频和滤波得到的。
下面重点介绍2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK波形与信息代码的关系如图2-3所示。
图2-3 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。但不管是那种关系，上述结论总是成立的。
本单元用码变换——2PSK 调制方法产生2DPSK 信号，原理框图及波形图如图2-4所示。相对于绝对码AK 、2PSK 调制器的输出就是2DPSK 信号，相对于相对码、2PSK 调制器的输出是2PSK 信号。图中设码元宽度等于载波周期，已调信号的相位变化与AK 、BK 的关系当然也是符合上述规律的，即对于AK 来说是“1变0不变”关系，对于BK 来说是“异变同不变”关系，由AK 到BK 的变换也符合“1变0不变”规律。
图2-4中调制后的信号波形也可能具有相反的相位，BK 也可能具有相反的序列即00100，这取决于载波的参考相位以及异或门电路的初始状态。
2DPSK 通信系统可以克服上述2PSK 系统的相位模糊现象，故实际通信中采用2DPSK 而不用2PSK （多进制下亦如此，采用多进制差分相位调制MDPSK ），此问题将在数字解调实验中再详细介绍。
K )
)
图2-4 2DPSK 调制器
2PSK 信号的时域表达式为
S(t)= m(t)Cos ωc t
式中m(t)为双极性不归零码BNRZ ，当“0”、“1”等概时m(t)中无直流分量，S(t)中无载频分量，2DPSK 信号的频谱与2PSK 相同。
2ASK 信号的时域表达式与2PSK 相同，但m(t)为单极性不归零码NRZ ，NRZ 中有直流分量，故2ASK 信号中有载频分量。
2FSK 信号（相位不连续2FSK ）可看成是AK 与AK 调制不同载频信号形成的两个2ASK 信号相加。时域表达式为
t t m t t m t S c c 21cos )(cos )()(ωω+=
式中m(t)为NRZ 码。
图2-5 2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK信号功率谱
设码元宽度为T
S ，f
S
=1／T
S
在数值上等于码速率，2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK的功率谱
密度如图2-5所示。可见，2ASK、2PSK（2DPSK）的功率谱是数字基带信号m(t)功率谱的线性搬移，故常称2ASK、2PSK（2DPSK）为线性调制信号。多进制的MASK、MPSK（MDPSK）、MFSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。
本实验系统中m(t)是一个周期信号，故m(t)有离散谱，因而2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK 也具有离散谱。
四、实验步骤
本实验使用数字信源单元及数字调制单元。
1、熟悉数字调制单元的工作原理。接通电源，打开实验箱电源开关。将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方N（NRZ）端。
2、用数字信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号，示波器CH1接信源单元的
(NRZ-OUT)AK（即调制器的输入），CH2接数字调制单元的BK，信源单元的K
1、K
2
、K
3
置于任
意状态（非全0），观察AK、BK波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。
3、示波器CH1接2DPSK，CH2分别接AK及BK，观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系（此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系）。注意：2DPSK信号的幅度比较小，要调节示波器的幅度旋钮，而且信号本身幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。
4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；观察这两个信号与AK的关系（注意“1”码与“0”码对应的2FSK信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的）。
5、用频谱议观察AK、2ASK、2FSK、2DPSK信号频谱（条件不具备时不进行此项观察）。
五、实验报告要求
1、设绝对码为全1、全0或1001 1010，求相对码。
2、设相对码为全1、全0或1001 1010，求绝对码。
3、设信息代码为1001 1010，假定载频分别为码元速率的1倍和1.5倍，画出2DPSK 及2PSK信号波形。
4、总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。
5、总结2DPSK信号的相位变化与信息代码(即绝对码)之间的关系以及2DPSK信号的相位变化与相对码之间的关系（即2PSK的相位变化与信息代码之间的关系）。
通信原理实验思考题 第三章数字调制技术 实验一ＦＳＫ传输系统实验 实验后思考题： 1．FSK正交调制方式与传统的FSK调制方式有什么区别？有哪些特点？ 答：传统的FSK调制方式采用一个模拟开关在两个独立振荡器中间切换，这样产生的波形在码元切换点的相位是不连续的。而且在不同的频率下还需采用不同的滤波器，在应用上非常不方便。采用正交调制的优点在于在不同的频率下可以自适应的将一个边带抑制掉，不需要设计专门的滤波器，而且产生的波形相位也是连续的，从而具有良好的频谱特性。 2．TPi03 和TPi04 两信号具有何关系？ 答：正交关系 实验中分析： P28 2. 产生两个正交信号去调制的目的。 答：在FSK 正交调制方式中，必须采用FSK 的同相支路与正交支路信号；不然如果只采一路同相FSK 信号进行调制，会产生两个FSK 频谱信号，这需在后面采用较复杂的中频窄带滤波器。用两个正交信号去调制，可以提高频带利用率，减少干扰。 4.（1）非连续相位 FSK 调制在码元切换点的相位是如何的。 答：不连续的，当包含 N（N 为整数）个载波周期时，初始相位相同的相邻码元的波形（为整数）个载波周期时，和瞬时相位是连续的，当不是整数时，波形和瞬时相位 也是可能不连续的。 P29 1.（2）解调端的基带信号与发送端基带波形(TPi03)不同的原因？ 答：这是由于解调端与发送端的本振源存在频差，实验时可根据以下方法调整：将调模块中的跳线KL01置于右端，然后调节电位器WL01,可以看到解调端基带信号与发送端趋于一致。 2.（2）思考接收端为何与发送端李沙育波形不同的原因？ 答：李沙育图形的形状与两个输入信号的相位和频率都有关。 3. 为什么在全0或全1码下观察不到位定时的抖动？ 答：因为在全0或全1码下接收数据没有跳变沿，译码器无论从任何时刻开始译码均能正确译码，因此译码器无须进行调整，当然就看不到位定时的抖动了。 实验二BPSK传输系统实验 实验后思考题： 1.写出眼图正确观察的方法。 答：眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。 观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计
通信原理实验报告
作者: 日期:
通信原理实验报告 实验名称：实验一—数字基带传输系统的—MATLAB方真 实验二模拟信号幅度调制仿真实验班级：10通信工程三班_________ 学号：2010550920 ________________ 姓名：彭龙龙______________
指导老师：王仕果______________
实验一数字基带传输系统的MATLA仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MATLAB程序验证卷积的常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MATLA实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看，信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层坎上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 3.1信号及系统在计算机中的表示 3.1.1时域取样及频域取样 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-R, +R)上的连续函数，但所有计算机的CPU都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理( -R, + R)这样一个时间段。 为此将把s(t)按区间T, T截短为 2 2 S T(t)，再对S T(t)按时间间隔△ t均匀取样，得到取样 点数为: 仿真时用这个样值集合来表示信号 T Nt t s(t)。显然△ t反映了仿真系统对信号波形的分辨 率， (3-1) △ t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱时频率的周期函数，其重复周期是—。如果信号的最高频率为f H，那么必须有f H W 丄才能保证不发 t 2 t 生频域混叠失真。设 1 B s 2 t 则称B s为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是△ (3-2) t,那么不能用
实验三FSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。 2、掌握FSK非相干解调的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、9号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 FSK调制及解调实验原理框图 2、实验框图说明 基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一FSK调制 概述：FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KH。 4、实验操作及波形观测。 （1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。 （2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。 答：PN序列输出频率增大后，载波个数会增多。 实验项目二FSK解调 概述：FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。 1、保持实验项目一中的连线及初始状态。 2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解调输出），验证FSK解
通信原理 实验一 实 验 报 告 实验日期： 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
实验一数字基带传输系统的MA TLAB仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握 卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的 常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用 MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MA TLAB实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB 程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB 程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB 程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看， 信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如 信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层次上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 四、实验步骤 （1）分析程序program1_1 每条指令的作用，运行该程序，将结果保存，贴在下面的空白 处。然后修改程序，将dt 改为0.2，并执行修改后的程序，保存图形，看看所得图形的效果 怎样。 dt=0.01 时的信号波形 Sinusoidal signal x(t) -2-1.5-1-0.500.51 1.52 Time t (sec) dt=0.2 时的信号波形
通信原理实验报告 姓名：王梓骅学号：PB16001824 一、实验目的 ①掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程掌握数字频带传输系统误码率仿真 分析方法 ②掌握二维平面图形的绘制方法，能够使用这些方法进行常用的数据可视化处理二、实验原理 数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式。以BPSK 为例，仿真说明数字频带传输的整个过程 假定：信道为加性高斯白噪声信道，其均值为0、方差为，采用矩形成形；发射端BPSK调制信号为： s(t)= A cos(2p f c t)b k ="1" -A cos(2p f c t)b k="0" kT￡t<(k+1)T ì í ? ?? 2
经信道传输，接收端输入信号为： 经相干解调，匹配滤波，定时恢复后输出： x k =A +n k b k ="1"-A +n k b k ="0" ìí ?? ? 当1，0独立等概出现时，BPSK 系统的最佳判决门限电平。故判决规则为 在取样时刻的判决值大于0，判1，小于0，判0。 QPSK 信号可以看作两个载波正交2PSK 信号的合成。用调相法产生QPSK 调制器框图如图12所示，QPSK 的调制器可以看作是由两个BPSK 调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串并变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I （t ）和Q （t ），然后对cosAtω和sinAtω进行调制，相加后即可得到QPSK 信号。 由于QPSK 信号可以看作是两正交2PSK 信号的叠加，故用两路正交的相干载波去解调，这样能够很容易地分离出这两路正交的2PSK 信号。相干解调后的两路并行码元a 和b 经过“并/串”转换后成为串行数据输出。 三、实验内容 1) 分别编写 BPSK 与 QPSK 调制解调系统的 Matlab 仿真程序，要求： ① 发送滤波器与接收滤波器均为根升余弦滚降滤波器； ② 信道噪声为加性高斯白噪声 2) 绘制 BPSK 与 QPSK 调制下的误码率与信噪比曲线图，并与理论曲线进行对比 四、实验数据 ①BPSK 调制解调调制信号的波形：（Ber=0.006） ()()() d y t s t n t =+* d U =
实验一常用信号的表示 【实验目的】 掌握使用MATLAB的信号工具箱来表示常用信号的方法。 【实验环境】 装有MATLAB6.5或以上版本的PC机。 【实验内容】 1. 周期性方波信号square 调用格式：x=square(t,duty) 功能：产生一个周期为2π、幅度为1 ±的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例1：产生频率为40Hz，占空比分别为25%、50%、75%的周期性方波。如图1-1所示。 clear; % 清空工作空间内的变量 td=1/100000; t=0:td:1; x1=square(2*pi*40*t,25); x2=square(2*pi*40*t,50); x3=square(2*pi*40*t,75); % 信号函数的调用subplot(311); % 设置3行1列的作图区，并在第1区作图plot(t,x1); title('占空比25%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); % 限定坐标轴的范围 subplot(312); plot(t,x2); title('占空比50%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); subplot(313); plot(t,x3); title('占空比75%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]);
图1-1 周期性方波 2. 非周期性矩形脉冲信号rectpuls 调用格式：x=rectpuls(t,width) 功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围同向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。 例2：生成幅度为2，宽度T=4、中心在t=0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。如图1-2所示。 t=-4:0.0001:4; T=4; % 设置信号宽度 x1=2*rectpuls(t,T); % 信号函数调用 subplot(121); plot(t,x1); title('x(t)'); axis([-4 6 0 2.2]); x2=2*rectpuls(t-T/2,T); % 信号函数调用
一、填空 1、单音调制时，幅度A不变，改变调制频率Ωm，在PM中，其最大相移△θm 与Ωm_______关系，其最大频偏△?m与Ωm__________；而在FM，△θm与Ωm________,△?m与Ωm_________。 1、在载波同步中，外同步法是指____________________，内同步法是指 ________________________。 2、已知一种差错控制编码的可用码组为：0000、1111。用于检错，其检错能力 为可检；用于纠正位错码；若纠一位错，可同时检查错。 3、位同步信号用于。 1．单边带信号产生的方式有和。 2．设调制信号的最高频率为f H ，则单边带信号的带宽为，双边带信号的带宽为，残留边带信号的带宽为。 3．抽样的方式有以下2种：抽样、抽样，其中没有频率失真的方式为抽样。 4．线性PCM编码的过程为，，。 5．举出1个频分复用的实例。 6．当误比特率相同时，按所需E b /n o 值对2PSK、2FSK、2ASK信号进行排序 为。 7、为了克服码间串扰，在___________之前附加一个可调的滤波器；利用____________的方法将失真的波形直接加以校正，此滤波器称为时域均衡器。 1、某数字传输系统传送8进制信号，码元速率为3000B，则该系统的信息速 率为。 2、在数字通信中，可以通过观察眼图来定性地了解噪和对系统性 能的影响。 3、在增量调制系统中，当模拟信号斜率陡变时，阶梯电压波形有可能跟不 上信号的变化，形成很大失真的阶梯电压波形，这样的失真称 为。 4、为了防止二进制移相键控信号在相干解调时出现“倒π”现象，可以对 基带数字信号先进行，然后作BPSK调制。 1、通信系统的性能指标主要有和，在模拟通信系统中前者用有效传输带宽衡量，后者用接收端输出的衡量。 2、对于一个数字基带传输系统，可以用实验手段通过在示波器上观察该系统
实验一信号源实验 一、实验目的 1、了解通信系统的一般模型及信源在整个通信系统中的作用。 2、掌握信号源模块的使用方法。 二、实验内容 1、对应液晶屏显示，观测DDS信源输出波形。 2、观测各路数字信源输出。 3、观测正弦点频信源输出。 4、模拟语音信源耳机接听话筒语音信号。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、20M双踪示波器一台 四、实验原理 信号源模块大致分为DDS信源、数字信源、正弦点频信源和模拟语音信源几部分。 1、DDS信源 DDS直接数字频率合成信源输出波形种类、频率、幅度及方波B占空比均可通过“DDS信源按键”调节（具体的操作方法见“实验步骤”），并对应液晶屏显示波形信息。 正弦波输出频率范围为1Hz～200KHz，幅度范围为200mV～4V。 三角波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 锯齿波输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V。 方波A输出频率范围为1Hz～50KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比50％不变。 方波B输出频率范围为1Hz～20KHz，幅度范围为200mV～4V，占空比以5％步进可调。 输出波形如下图1-1所示。
正弦波：1Hz-200KHz 三角波：1Hz－20KHz 锯齿波：1Hz－20KHz 方波A：1Hz－50KHz(占空比50％) 方波B：1Hz－20KHz（占空比0％－100％可调） 图1-1 DDS信源信号波形 2、数字信源 （1）数字时钟信号 24.576M：钟振输出时钟信号，频率为24.576MHz。 2048K：类似方波的时钟信号输出点，频率为2048 KHz。64K：方波时钟信号输出点，频率为64 KHz。 32K：方波时钟信号输出点，频率为32KHz。 8K：方波时钟信号输出点，频率为8KHz。 输出时钟如下图1-2所示。
通信原理实验报告 一．实验目的 熟悉掌握MATLAB软件的应用，学会对一个连续信号的频谱进行仿真，熟悉sigexpand(x2,ts2/ts1)函数的意义和应用，完成抽样信号对原始信号的恢复。 二．实验内容 设低通信号x（t）=cos(4pi*t)+1.5sin(6pi*t)+0.5cos(20pi*t); (1)画出该低通信号的波形 (2)画出抽样频率为fs=10Hz（亚采样）、20Hz（临界采样）、50Hz（过采样）的抽样序列 (3)抽样序列恢复出原始信号 (4)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的时域波形的差异。 原始信号与恢复信号的时域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ (5)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的频域特性的差异。 原始信号与恢复信号的频域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ 实验程序及输出结果 clear; close all; dt=0.05; t=-2:dt:2 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); N=length(t); Y=fft(x)/N*2; fs=1/dt; df=fs/(N-1); f=(0:N-1)*df; subplot(2,1,1) plot(t,x) title('抽样时域波形') xlabel('t') grid; subplot(2,1,2) plot(f,abs(Y)); title('抽样频域信号 |Y|'); xlabel('f'); grid;
定义sigexpand函数 function[out]=sigexpand(d,M) N=length(d); out=zeros(M,N); out(1,:)=d; out=reshape(out,1,M*N); 频域时域分析fs=10Hz clear; close all; dt=0.1; t0=-2:0.01:2 t=-2:dt:2 ts1=0.01 x0=cos(4*pi*t0)+1.5*sin(6*pi*t0)+0.5*cos(20*pi*t0); x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); B=length(t0); Y2=fft(x0)/B*2; fs2=1/0.01; df2=fs2/(B-1); f2=(0:B-1)*df2; N=length(t); Y=fft(x)/N*2;
通信原理 实 验 报 告
实验一 数字基带信号实验(AMI/HDB3) 一、 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、掌握AMI 、HDB 3的编码规则 3、掌握从HDB 3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HDB 3（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 双极性码（HDB 3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB 3码 2、用示波器观察从HDB 3/AMI 码中提取位同步信号的波形 3、用示波器观察HDB 3、AMI 译码输出波形 三、 基本原理 本实验使用数字信源模块（EL-TS-M6）、AMI/HDB 3编译码模块（EL-TS-M6）。 BS S5S4S3S2S1 BS-OUT NRZ-OUT CLK 并 行 码 产 生 器 八选一 八选一八选一分 频 器 三选一 NRZ 抽 样 晶振 FS 倒相器 图1-1 数字信源方框图 010×0111××××××××× ×××××××数据2 数据1 帧同步码 无定义位 图1-2 帧结构 四、实验步骤 1、 熟悉信源模块和HDB3/AMI 编译码模块的工作原理。 2、 插上模块（EL-TS-M6），打开电源。用示波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-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已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；
AM调制和解调的仿真原理：1）AM调制的原理是，发射信号的一侧将信号加到高频振荡上，然后通过天线发射出去。在此，高频振荡波是载波信号，也称为载波。调幅是通过调制信号来控制高频载波的幅度，直到其随调制信号线性变化。在线性调制系列中，第一幅度调制是全幅度调制或常规幅度调制，称为am。在频域中，调制频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，调制包络与调制信号波形具有线性关系。设正弦载波为：C（T）= ACOS （WCT +φ0），其中a为载波幅度；WC是载波角频率；φ0是载波的初始相位（通常假设φ0 = 0）。调制信号（基带信号）为m（T）。根据调制的定义，幅度调制信号（调制信号）通常可以表示为：如果调制信号M（T）的频谱为m（W），则SM（T）= am（T）cos（WCT），则调制信号的频谱SM（T）：SM（W）= a [M（W + WC）+ m（w﹥6 ﹣1wc）] /22。从高频调制信号中恢复调制信号的过程称为解调。）也称为检测。对于幅度调制信号，解调是从幅度变化中提取调制信号的过程。解调是调制的逆过程。产品类型的同步检波器可用于解调振幅。可以将调制信号与本地恢复载波信号相乘，并且可以通过低通滤波来获得解调信号。下图显示了AM解调的原理：原理图和仿真结果：参数设置：正弦波WAVE1和正弦波WAVE2
模块分别在发送器和接收器处生成载波信号，并且角频率ωC设置为60 rad / s，并且调幅系数为1；调制信号M（T）由正弦波模块产生，为正弦波信号，角频率为5rad / s，幅度为1V。直流分量A0恒定。低通滤波器模块的截止频率设置为6rad / s。承运人：sin60t;调制信号：sin（5T）sin（60t）2 2. B DSB调制和解调模拟调制原理：在幅度调制的一般模型中，如果滤波器是全通网络（= 1），则滤波器中没有DC分量。调制信号，则输出调制信号是没有载波分量（DSB）的双边带调制信号。当源信号的极性改变时，调制信号的相位将突然改变π。SDSB （T）= m（T）coswct调制的目的是将调制信号的频谱移动到所需位置，从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。DSB调制原理的框图如图4-3所示：图1：DSB信号本质上是基带信号和载波的乘法，而卷积在频域中。表达式为：调制后，s DSB（W）= [M（W + WC）+ m （W？6？1 WC）] / 2（1），已调制信号的带宽变为原始基带信号带宽的两倍：模拟基带信号的带宽为W。则调制信号的带宽为2W；（2）在调制信号中没有离散的载波频率分量，因为原始的模拟基带信号不包含离散的DC分量。（3）（4）某个信号的频谱或随机信号的功率谱是基带信号的频谱/功率谱的线性位移。因此，它称为线性调制。解调原理：DSB只能进
通信原理实验报告 实验一抽样定理 实验二 CVSD编译码系统实验 实验一抽样定理 一、实验目的 所谓抽样。就是对时间连续的信号隔一定的时间间隔T 抽取一个瞬时幅度值（样值），即x(t)*s(t)=x(t)s(t)。在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。 抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。 二、功能模块介绍 1.DDS 信号源：位于实验箱的左侧 （1）它可以提供正弦波、三角波等信号，通过连接P03 测试点至PAM 脉冲调幅模块的32P010 作为脉冲幅度调制器的调制信号x(t)。抽样脉冲信号则是通过P09 测试点连至PAM 脉冲调幅模块。 （2）按下复合式按键旋钮SS01，可切换不同的信号输出状态，例如D04D03D02D01=0010 对应的是输出正弦波，每种LED 状态对应一种信号输出，具体实验板上可见。 （3）旋转复合式按键旋钮SS01，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加100Hz,逆时针减小100Hz。 （4）调节调幅旋钮W01，可改变P03 输出的各种信号幅度。 2.抽样脉冲形成电路模块 它提供有限高度，不同宽度和频率的抽样脉冲序列，可通过P09 测试点连线送到PAM 脉冲调幅模块32P02，作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲s(t)。P09 测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。该模块提供的抽样脉冲频率可通过旋转SS01 进行调节，占空比为50%。 3.PAM 脉冲调幅模块 它采用模拟开关CD4066 实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。因此，本模块实现的是自然抽样。在32TP01 测试点可以测量到已调信号波形。 调制信号和抽样脉冲都需要外接连线输入。已调信号经过PAM 模拟信道（模拟实际信道的惰性）的传输，从32P03 铆孔输出，可能会产生波形失真。PAM 模拟信道电路示意图如下图所示，32W01（R1）电位器可改变模拟信道的传输特性。
实验四数字解调与眼图 一、实验目的 1. 掌握2DPSK 相干解调原理。 2. 掌握2FSK 过零检测解调原理。 二、实验内容 1. 用示波器观察2DPSK 相干解调器各点波形。 2. 用示波器观察2FSK 过零检测解调器各点波形。 三、实验步骤 本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、2DPSK 解调单元及2FSK 解调单元，它们之间的信号连结方式如图3-5 所示,其中实线是指已在电路板上布好的,虚线是实验中要连接的。实际通信系统中，解调器需要的位同步信号来自位同步提取单元。本实验中尚未用位同步提取单元,所以位同步信号直接来自数字信源。在做2DPSK 解调实验时，位同步信号送给2DPSK 解调单元，做2FSK 解调实验时则送到2FSK 解调单元。 1. 复习前面实验的内容并熟悉2DPSK 解调单元及2FSK 解调单元的工作原理，接通实验箱电源。 2. 检查数字信源模块、数字调制模块及载波同步模块是否工作正常，使载波同步模块提取的相干载波CAR-OUT 与2DPSK 信号的载波CAR 同相（或反相）。 3. 2DPSK 解调实验 （1）将数字信源单元的BS-OUT 连接到2DPSK 解调单元的BS-IN 点,以信源单元的FS 信号作为示波器外同步信号，将示波器的CH1 接数字调制单元的BK，CH2（请用衰减X10 探头）接2DPSK 解调单元的MU。MU 与BK 同相或反相，其波形应接近图4-3 所示的理论波形。 图4-5 2DPSK解调信号理论波形 （2）示波器的CH2 接2DPSK 解调单元的LPF，可看到LPF 与MU 同相。当一帧内BK 中“1”码“0”码个数相同时，LPF 的正、负极性信号电平与0 电平对称，否则不对称。
第五章 5-1 已知线性调制信号表示式如下： （1）t t c ωcos cos Ω，（2）t t c ωcos )sin 5.01(Ω+。 式中，Ω=6c ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 1(1)cos cos [cos()cos()] 2[cos cos ]{[()][()][()][()]} 2 1 (2)(10.5sin )cos cos [sin()sin()] 4 [(10.5sin )cos ][()(c c c c c c c c c c c c c c c t t F t t t t t F t t ωωωπ ωδωωδωωδωωδωωωωωωωπδωωδωωΩ=-Ω++Ω∴Ω= --Ω++-Ω+-+Ω+++Ω+Ω=+-Ω++Ω∴+Ω=-++Q Q 解：)]{[()][()] 4 [()[()]]} c c c c j π δωωδωωδωωδωω++-Ω---Ω+++Ω--+Ω 5-2 根据图P5-1所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
图P5-1 m(t) t 解： 从波形中可以看出，DSB 信号经过包络检波器后输出波形失真，不能恢复调制信号；而AM 信号经过包络检波器后能正确恢复调制信号。 m(t) t 0 S DSB (t) 0 t S AM (t) t 5-3已知调制信号m (t )=cos(2000πt )，载波为cos104 πt ，进行单边带调制，试确定该单边带信号的表示式，并画出频谱图。 ()sin(2000)sin(4000) 1111 ()()cos ()sin cos(12000)cos(14000) 22221111 ()()cos ()sin cos(8000)cos(6000) 2222 USB c c LSB c c m t t t s t m t t m t t t t s t m t t m t t t t ππωωππωωππ=+=-=+=+=+) ))解：则 f (kHz) S SSB (ω) 上边带 -7 –6 -4 -3 0 3 4 6 7 上边带 下边带 下边带 5-4 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。若此滤波器的传输函数H( ) 如图P5-2所示（斜线段为直线）。当调制信号为()[100600]m t A sin t sin t ππ=+时，试确定所得残留边带信号的表达式。 14 -14 H （ ） 1 f/kHz
中央民族大学实验报告 学生姓名：马丽娜学号：0938087 专业班级：09电子班 实验类型：□√验证□综合□设计□创新实验日期：2012年3月21日实验成绩： 指导老师：邹慧兰 一、实验项目名称 模拟锁相环模块 二、实验目的 1、熟悉模拟锁相环的基本工作原理 2、掌握模拟字锁相环的基本参数及设计 三、实验基本原理 模拟锁相环模块在通信原理综合实验系统中可作为一个独立的模块进行测试。在系统256KHz时钟锁在发端的256KHz的时钟上，来获得系统的同步时钟，如HDB3接受的同步时钟以及后续电路同步时钟。 该模块主要由模拟锁相环UP01（MC4066）、数字分频器UP02（74LS161）、D触发器UP04（74LS74）、环路滤波器和运放UP03（TEL2702）及阻容器件构成的输入带通滤波器（中心频率：256KHz）组成。在UP01内部有一个振荡器与一个高速鉴相器组成。
该模拟锁相环的框图见图2.1.1。因来自发端信道的HDB3码为归零码，归零码中含有256KHz时钟分量，经UP03B构成中心频率为256KHz有源由带通滤波器后，滤出256KHz时钟信号，该信号再通过UP03A放大，然后经UP04A和UP04B两个除二分频器（共四分频）变为64KHz信号，进入UP01鉴相器输入A脚；VCO输出的512KHz 输出信号经UP02进行八分频变为64KHz信号，送入UP01的鉴相输入B脚；经UP01内部鉴相器鉴相之后的误差控制信号经环路滤波器送入UP01的压控振荡器输入端；WP01可以改变模拟锁相环的环路参数。正常时，VCO锁定在外来的256KHz频率上。模拟锁相环模块各跳线开关功能如下： 1、跳线开关KP01用于选择UP01的鉴相输出。当KP01设置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出，环路锁定时TPP03、TPP05输出信号将存在一定相差；当KP01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，环路锁定时TPP03、TPP05将不存在相差，调整电位器WP01可以改变模拟锁相环的环路参数。 2、跳线开关KP021是用于选择输入锁相信号，当KP021设置于1_2时（HDB3：左端），输入信号来自HDB3编码模块的HDB3码信号；当KP021设置于2_3时（TEST：右端）选择外部的测试信号（J007输入），此信号用于测量该模拟锁相环模块的性能。 在该模块中，各测试点的定义如下： 1、TPP01:256KHz带通滤波器输出 2、TPP02：隔离放大器输出 3、TPP03：鉴相器A输入信号（64KHz） 4、TPP04：VCO输出信号（512KHz） 5、TPP05：鉴相器B输入信号（64KHz） 6、TPP06：环路滤波器输出 7、TPP07：锁定指示检测（锁定时为高电平） 以上测试点通过JP01测试头引出，JPO1的排列如下图所示
中南大学《通信原理》 实验设计报告 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 指导老师： 设计时间：
目录 第一部分硬件部分实验报告 实验一：模拟锁相环与载波同步 (1) 实验五：数字锁相环与位同步 (6) 实验六：帧同步 (13) 实验七：时分复用数字基带通信系统 (17) 第二部分实验设计部分 设计任务与要求 (22) 方案设计与论证 (22) 源程序与仿真结果 (24) 系统性能分析 (29) 程序调试 (29) 结论与心得 (30) 参考文献 (31)
第一部分硬件部分实验报告 实验一：模拟锁相环与载波同步 一、实验目的 1. 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。 2. 掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。 3. 了解相干载波相位模糊现象产生的原因。 二、实验内容 1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。 2. 观察环路的捕捉带和同步带。 3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。 三、基本原理 通信系统中常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。本实验系统的载波同步提取模块用平方环，原理方框图如图3-1所示，电原理图如图3-2所示（见附录）。模块内部使用+5V、+12V、-12V电压，所需的2DPSK输入信号已在实验电路板上与数字调制单元2DPSK输出信号连在一起。 图3-1 载波同步方框图 本模块上有以下测试点及输入输出点： ? MU平方器输出测试点，VP-P＞1V ? VCO VCO输出信号测试点，VP-P＞0.2V ? Ud鉴相器输出信号测试点 ? CAR-OUT 相干载波信号输出点/测试点 图3-1中各单元与电路板上主要元器件的对应关系如下： ? 平方器 U25：模拟乘法器MC1496
5－10 某线性调制系统的输出信噪比为20dB，输出噪声功率为 ，由发射机输出端到解调器输入端之间总的传输损耗为100dB，9 10W 试求： （1）DSB/SC时的发射机输出功率； （2）SSB/SC时的发射机输出功率。 ，解调器输入信号功率为Si,解：设发射机输出功率为S T /Si=100(dB). 则传输损耗K= S T （1）DSB/SC的制度增益G=2，解调器输入信噪比 相干解调时：Ni=4No 因此，解调器输入端的信号功率： 发射机输出功率： （2）SSB/SC制度增益G=1，则 解调器输入端的信号功率 发射机输出功率：
6-1设二进制符号序列为 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码波形、双极性码波形、单极性归零码波形、双极性归零码波形、二进制差分码波形及八电平码波形。解：各波形如下图所示： 6-8已知信息代码为 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1，求相应的AMI码及HDB3码，并分别画出它们的波形图。 解：
6-11设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为H(ω)，若要求以2/Ts波特的速率进行数据传输，试检验图P5-7各种H(ω)是否满足消除抽样点上码间干扰的条件？ ω (a) (c) (d) 解：无码间干扰的条件是： ? ? ? ? ? ? ? > ≤ = ?? ? ? ? ? + = ∑ s s i s s eq T T T T i H H π ω π ω π ω ω 2 ) ( (a) ? ? ? ? ? ? ? > = ≤ = s s T B T H π ω π π ω ω 2 1 ) (
CPLD可编程数字信号发生器实验 一、实验目的 1、熟悉各种时钟信号的特点及波形。 2、熟悉各种数字信号的特点及波形。 二、实验内容 1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形。 2、测量并分析各测量点波形及数据。 三、实验仪器 1、通信原理 0 号模块一块 2、示波器一台 四、实验原理 1、CPLD数字信号发生器，包括以下五个部分： ①时钟信号产生电路； ②伪随机码产生电路； ③帧同步信号产生电路； ④ NRZ码复用电路及码选信号产生电路； ⑤终端接收解复用电路。 2、24位NRZ码产生电路 本单元产生NRZ信号，信号速率可根据输入时钟不同自行选择，帧结构如下图所示。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路为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。LED亮状态表示1码，熄状态表示0码。
五、实验框图 六、实验步骤 1、观测时钟信号输出波形。 信号源输出两组时钟信号，对应输出点为“CLK1”和“CLK2”，拨码开关S4的作用是改变第一组时钟“CLK1”的输出频率，拨码开关S5的作用是改变第二组时钟“CLK2”的输出频率。拨码开关拨上为1，拨下为0，拨码开关和时钟的对应关系如下表所示 按如下方式连接示波器和测试点：
启动仿真开关，开启各模块的电源开关。 1）根据表1-2改变S4，用示波器观测第一组时钟信号“CLK1”的输出波形；2）根据表1-2改变S5，用示波器观测第二组时钟信号“CLK2”的输出波形。 2、用示波器观测帧同步信号输出波形。 信号源提供脉冲编码调制的帧同步信号，在点“FS”输出，一般时钟设置为2.048M、256K，在后面的实验中有用到。 按如下方式连接示波器和测试点： 启动仿真开关，开启各模块的电源开关。 将拨码开关S4分别设置为“0100”、“0111”或别的数字，用示波器观测“FS”的输出波形。 3、用示波器观测伪随机信号输出波形 伪随机信号码型为111100010011010，码速率和第一组时钟速率相同，由S4控制。 按如下方式连接示波器和测试点： 4、观测NRZ码输出波形 信号源提供24位NRZ码，码型由拨码开关S1，S2，S3控制，码速率和第二组时钟速率相同，由S5控制。 按如下方式连接示波器和测试点： 示波器通道目标测试点说明 通道１PN PN序列 启动仿真开关，开启各模块的电源开关。 1）将拨码开关S1，S2，S3设置为“01110010 11001100 10101010”，S5设为“1010”，用示波器观测“NRZ”输出波形。`
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2ASK 、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 、2FSK 、2DPSK 信号的频谱。 三、实验步骤 本实验使用数字信源单元及数字调制单元。 1、熟悉数字调制单元的工作原理。接好电源线，打开实验箱电源开关。 2、用数字信源单元的FS 信号作为示波器的外同步信号，示波器CH1 接信源单元的(NRZ-OUT)AK ，CH2 接数字调制单元的BK ，信源单元的K1、K2、K3 置于任意状态（非全0），观察AK 、BK 波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。 图 2-1 AK 和BK 信号 结论：从图中结果，总结AK 信号和BK 信号的关系为：-1b =n n n a b ⊕，反过来，-1=b n n n a b ⊕。由于异或1相当于取反，异或0相当于保持。所以当-1=0n b 时，b =n n a ，而当-1=1n b 时，b =n n a 。最终的BK 波形由b n 的首个参考相位决定。
3、示波器CH1 接2DPSK，CH2 分别接AK 及BK，观察并总结2DPSK 信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK 信号相位变化与相对码的关系。 图 2-2 AK和2DPSK信号 结论：2DPSK信号在AK码元为“1”时反相。 图 2-3 BK和2DPSK信号 结论：2DPSK信号在BK信号的前后码元不一致时反相。 4、示波器CH1 接AK、CH2 依次接2FSK 和2ASK；观察这两个信号与AK 的关系。 图 2-4 AK信号和2FSK信号 结论: 2FSK信号中，在AK信号码元为“1”是，对应已调波有载波振幅，码元为“0”时，无已调载波波振幅。