数字通信原理实验报告 实验一 数字基带信号 1 实验目的 1了解单极.docx

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数字通信原理实验报告实验一数字基带信号1实验目的1了解单极

数字通信原理

实验报告

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、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

高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。

2、用示波器观察从HDB3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HDB3、AMI译码输出波形。

三、实验步骤

1、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-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HDB3编译单元的各种波形。

（1）将信源模块的+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）示波器的两个探头CH1和CH2分别接NRZ-OUT和（AMI）HDB3，将信源模块K1、K2、K3的每一位都置1，观察并记录全1码对应的AMI码和HDB3码；再将K1、K2、K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。

全1码对应的AMI码和HDB3码：

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011100100000110000100000态，观察并记录对应的AMI码和HDB3码。

（4）将K1、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：

当输入码为.011100000101100000101010时输出波形：

（AMI）HDB3-D码的波形：

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。

NRZ的输出波形如图：

NRZ信号（译码输出）迟后于NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。

BPF的输出波形：

BPF信号是一个幅度和周期都不恒定的正弦信号，

BS-R的输出波形：

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。

四、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？

答：

不归零码的‘0’电平和‘1’电平宽度相等，归零码的‘0’电平和‘1’

电平宽度不等，而且，‘1’电平的宽度小于‘0’电平的宽度，即不归零码的占空比

等于0.5，而归零码的占空比小于0.5。

（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？

为什么？

答：

不一定，例如：

AMI码的全称是传号交替反转码，编码的规则是：

代码‘0’仍变换为传输码‘0’而代码‘1’交替的变换为传输码的‘+1’和‘-1’。

而HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。

它的编码规则为：

先检查二进制代码中有没有连0串的情况，当没有四个或四个以上连0串则按照AMI码的编码规则对消息进行编码；当出现四个或四个以上的连0串时则将每四个0划分为一小段，每小段的第四个0变换成与前一个非0符号同极性的符号这个符号称为破坏符号，用V表示（+1对应+V，-1对应-V）为了使附加的符号V不会破坏“极性交替反转”造成无直流特性，还必须保证相邻的两个V符号也应该使极性交替的。

这一点，当相邻的两个V之间有奇数个非0符号时可以保证；但是当有偶数个非0符号时就得不到保证了，这是就要再将该小段的第一个0变成+B或-B，B符号的极性与前一个非0符号相反，并让后面的非0符号从V开始再交替变换。

2、设代码为全1，全0及011100100000110000100000，给出AMI及HDB3码的代码和波形。

答：

当代码为111111111111111111111111时：

AMI码：

+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1–1+1-1+1-1+1-1

HDB3码：

+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1-1+1–1+1-1+1-1+1-1

当代码为000000000000000000000000时：

AMI码：

000000000000000000000000

HDB3码：

000+v000-v-b00+v+b00-v–b00+v+b00-v

当代码为011100100000110000100000时：

AMI码：

0+1-1+100-100000+1-10000+100000

HDB3码：

0+1-1+100-1000+v0+1-1-b00-v+1000+v0

3、总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。

答：

由HDB3码的编码规则可知每一个破坏符号V总是与前一非0符号（包括B在内）同极性。

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。

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

1、熟悉数字信源单元及数字调制单元的工作原理，直流稳压电源输出+5V电压，接通数字信源+5V电源（数字调制单元的+5V电源与数字信源的+5V电源在电路板上已经连在一起）。

将信源单元的BS-OUT、NRZ－OUT分别与调制单元的BS－IN、NRZ－IN连起来。

2、用数字信源模块的FS信号作为示波器的外同步信号，示波波CH1接AK，CH2接BK，信源模块的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。

3、示波器CH1接2DPSK-OUT，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-OUT和2ASK-OUT；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）。

1、将k1,k2,k3置于011100000101100000101010时AK，BK的输出波形如下图：

2、示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分别接AK及BK，AK的波形如下图：

3、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-OUT；观察这两个信号与AK的关系

2FSK-OUT的波形如下图所示：

2ASK-OUT的输出波形入下图所示：

四、实验报告要求

1、设绝对码为全1、全0或10011010，求相对码。

解：

绝对码为11111111时相对码为：

：

11111111

：

（0）10101010

绝对码为00000000时相对码为：

：

00000000

：

（0）00000000

绝对码为10011010时相对码为：

：

10011010

：

（0）11101100

2、设相对码为全1、全0或10011010，求绝对码。

解：

相对码为11111111时绝对码为：

：

11111111

：

0000000

相对码为00000000时绝对码为：

：

00000000

：

0000000

相对码为10011010时绝对码为：

：

10011010

：

1010111

3、设信息代码为10011010，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。

解：

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。

答：

由绝对码变换到相对码就是根据公式

，再由相对码变到绝对码就是根据公式

因此要设计一个由相对码变到绝对码就用一个加法器然后把它的输出端接回到一个输入端，另一个输入端接

就可以实现了。

绝对码至相对码的变换规律：

假设绝对码为00111001，则相对码为0（参考位）00101110、或1（参考位）11010001；

可看出变换规律为：

绝对码对应的相对码根据不仅与绝对码有关，也与参考位有关，遇0则保持，遇1则变位。

相对码是保持位，则绝对码为0；相对码是变化位，则绝对码为1。

5、结2DPSK信号的相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号的相位变化与相对码的关系（即2PSK的相位变化与信息代码之间的关系）。

答：

2DPSK的同一相位并不对应相同的数学信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一确定信息符号，2DPSK没有PSK的倒∏现象。

2DPSK的相位与绝对码的关系，绝对码为0，2DPSK的相位不变，绝对码为1，2DPSK的相位倒∏；2DPSK的相位与相对码的关系，相对码为0，2DPSK的相位为0相，相对码为1，2DPSK的相位为∏相。

五、实验心得

通信原理是一门很注重实践的课程，理论与实验相结合，使我更能理解课堂上所学的知识，加深对理论的认识。

这次试验一共做拉两个实验，数字调制以及数字基带信号，第一个是要我们了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点和掌握AMI、HDB3码的编码规则。

这对我们了解和熟悉数字基带信号波形特点和AMI等码行的编码规则有很大的帮助，而且能够加深我们对理论的进一步认识。

第二个试验是数字调制，它要求我们掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。

掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。

刚开始的时候对其原理不大明白，但是通过做试验之后发现自己竟然慢慢了解拉其原理，所以说理论与实践相结合是很对的。

虽然这次试验做得不是很完美，但是大家确实学到了很多东西，以前总是认为只要知道理论知识就够拉，但是通过试验后才发现自己的动手能力不强，希望自己在以后的学习生活中能够加强锻炼，也希望老师，学校多多给我们提供实习的机会。

也希望自己的能力得到提高。