(新)通信原理實(shí)驗(yàn)課件

1、通信原理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中心電子教研室目錄實(shí)驗(yàn)一 信號(hào)源與終端實(shí)驗(yàn)實(shí) 驗(yàn)二 普通雙邊帶調(diào)幅與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 PAM、M調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 碼型變換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 振幅鍵控調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 移頻鍵控調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 移相鍵控調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 信號(hào)源與終端實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解頻率連續(xù)變化的各種波形的產(chǎn)生方法。 2理解幀同步信號(hào)與位同步信號(hào)在整個(gè)通信系統(tǒng)中的作用。 3熟練掌握信號(hào)源模塊的使用方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1觀察頻率連續(xù)可變信號(hào)發(fā)生器輸出的各種波形及7段數(shù)碼管的顯示。 2觀察點(diǎn)頻方波信號(hào)的輸出。 3觀察點(diǎn)頻正弦波信號(hào)的輸出。 4撥動(dòng)撥碼開關(guān)，觀察碼型可變NRZ碼的輸出。 5觀察位同步

2、信號(hào)和幀同步信號(hào)輸出。四、實(shí)驗(yàn)原理模擬信號(hào)源部分 圖1-1 模擬信號(hào)源部分原理框圖 模擬信號(hào)源部分可以輸出頻率和幅度可任意改變的正弦波（頻率變化范圍100Hz10KHz）、三角波（頻率變化范圍100Hz1KHz）、方波（頻率變化范圍100Hz10KHz）、鋸齒波（頻率變化范圍100Hz1KHz）以及32KHz、64KHz、1MHz的點(diǎn)頻正弦波（幅度可以調(diào)節(jié)），各種波形的頻率和幅度的調(diào)節(jié)方法請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)步驟。該部分電路原理框圖如圖1-1所示。圖1-2 數(shù)字信號(hào)源部分原理框圖 晶振出來的方波信號(hào)經(jīng)3分頻后分別送入分頻器和另外一個(gè)可預(yù)置分頻器分頻，前一分頻器分頻后可得到1MHz、256KHz、64KH

3、z、8KHz的方波以及8KHz的窄脈沖信號(hào)。可預(yù)置分頻器的分頻比可通過撥碼開關(guān)SW101、SW102來改變，分頻比范圍是19999。分頻后的信號(hào)即為整個(gè)系統(tǒng)的位同步信號(hào)（從信號(hào)輸出點(diǎn)“BS”輸出）。數(shù)字信號(hào)源部分還包括一個(gè)NRZ碼產(chǎn)生電路，通過該電路可產(chǎn)生24位為一幀的周期性NRZ碼序列，該序列的碼型可通過撥碼開關(guān)SW103、SW104、SW105來改變。在后繼的碼型變換、時(shí)分復(fù)用、CDMA等實(shí)驗(yàn)中，NRZ碼將起到十分重要的作用。五、實(shí)驗(yàn)步驟1將信號(hào)源模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再按下開關(guān)POWER1、POWER2，發(fā)光二極管LED001

4、、LED002發(fā)光，按一下復(fù)位 鍵，信號(hào)源模塊開始工作。 將波形選擇為正弦波（對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管亮），轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器K001，改變輸出信號(hào)的頻率（順時(shí)針轉(zhuǎn)增大，逆時(shí)針轉(zhuǎn)減?。^察“模擬輸出”點(diǎn)的波形，并用頻率計(jì)查看其頻率與數(shù)碼管顯示的是否一致。轉(zhuǎn)動(dòng)電位器“幅度調(diào)節(jié)1”可改變輸出信號(hào)的幅度，幅度最大可達(dá)3V以上。（注意，發(fā)光二極管LED007熄滅，轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器K001時(shí)，頻率以1Hz為單位變化；按一下K001，LED007亮，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)K001，頻率以50Hz為單位變化；再按一下K001，頻率再次以1Hz為單位變化） 將波形分別選擇為三角波、鋸齒波、方波，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。 模擬信號(hào)放大通道：用導(dǎo)線連

5、接“模擬輸出”點(diǎn)與“IN”點(diǎn)，觀察“OUT”點(diǎn)波形，轉(zhuǎn)動(dòng)電位器“幅度調(diào)節(jié)2”可改變輸出信號(hào)的幅度（最大可達(dá)6V以上）。 電位器W006用來調(diào)節(jié)開關(guān)電容濾波器U008的控制電壓，電位器W007用來調(diào)節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器U007的參考電壓，這兩個(gè)電位器在出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)好，切勿自行調(diào)節(jié)。 將撥碼開關(guān)SW101、SW102設(shè)置為00000001 00000000，SW103、SW104、SW105設(shè)置為01110010 00110011 10101010，觀察BS、2BS、FS、NRZ波形。 改變各撥碼開關(guān)的設(shè)置，重復(fù)觀察以上各點(diǎn)波形。 觀察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各點(diǎn)波形（由于時(shí)鐘

6、信號(hào)為晶振輸出的24MHz方波，所以整數(shù)倍分頻后只能得到的1000K、250K、 62.5K、31.25K、7.8125K信號(hào)，電路板上的標(biāo)識(shí)為近似值，這一點(diǎn)請(qǐng)注意）。六、輸入、輸出點(diǎn)參考說明1輸入點(diǎn)說明 IN：模擬信號(hào)放大器輸入點(diǎn)。2輸出點(diǎn)說明 模擬輸出：波形種類、幅度、頻率均可調(diào)節(jié)。 各種波形的頻率變化范圍如下： 正弦波：100Hz10KHz 三角波：100Hz1KHz 鋸齒波：100Hz1KHz 方 波：100Hz10KHz 32KHz正弦波：31.25KHz正弦波輸出點(diǎn) 64KHz正弦波：62.5KHz正弦波輸出點(diǎn) 1MHz正弦波：1MHz正弦波輸出點(diǎn)。 OUT：模擬信號(hào)放大器輸出點(diǎn)。

7、（放大倍數(shù)最大為2倍） 數(shù)字輸出： Z8K：7.8125KHz窄脈沖輸出點(diǎn)。 8K：7.8125KHz方波輸出點(diǎn)。 32K：31.25KHz方波輸出點(diǎn)。 64K：62.5KHz方波輸出點(diǎn)。 256K：250KHz方波輸出點(diǎn)。 1024K：1000KHz方波輸出點(diǎn)。 BS： 位同步信號(hào)輸出點(diǎn)。（方波，頻率可通過撥碼開關(guān)SW101、SW102改變） 2BS：2倍位同步信號(hào)頻率方波輸出點(diǎn)。 FS：幀同步信號(hào)輸出點(diǎn)。（窄脈沖，頻率是位同步信號(hào)頻率的二十四分一） NRZ：24位NRZ碼輸出點(diǎn)。（碼型可通過撥碼開關(guān) SW103、SW104、SW105改變，碼速率同位同步信號(hào)頻率） 7PN、15PN、31P

8、N：預(yù)留端口輸出點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)思考題1位同步信號(hào)和幀同步信號(hào)在整個(gè)通信原理系統(tǒng)中起什么作用？2自行設(shè)計(jì)一個(gè)碼元可變的NRZ碼產(chǎn)生電路 并分析其工作過程。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，在坐標(biāo)紙上畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖。3對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析，寫出自己的心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)二 普通雙邊帶調(diào)幅與解調(diào)實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1觀察普通雙邊帶調(diào)幅波形。 2觀察普通雙邊帶解調(diào)波形。三、實(shí)驗(yàn)器材 1.信號(hào)源模塊 2.PAM/AM模塊 3.終端模塊（可選） 4.20M雙蹤示波器 一臺(tái) 5.音頻信號(hào)發(fā)生器（可選） 一臺(tái) 6.立體聲單放機(jī)（可選） 一臺(tái) 7.立體聲耳機(jī)（可選） 一副

9、 8.連接線 若干顯然，當(dāng)Ma1時(shí)，普通調(diào)幅波的包絡(luò)變化與調(diào)制信號(hào)不再相同，產(chǎn)生了失真，稱為過調(diào)制，如圖2-2所示。所以，普通調(diào)幅要求Ma必須不大于1。圖2-2 過調(diào)制波形圖2-1 普通調(diào)幅波形雙邊帶調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生的具體電路原理圖如圖2-3所示。圖2-3 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生電路原理圖普通雙邊帶解調(diào) 在解調(diào)電路中，采用二極管包絡(luò)檢波對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。因?yàn)槎O管D202的作用是實(shí)現(xiàn)高頻包絡(luò)檢波，所以要求二極管的正向?qū)▔航翟叫≡胶?，在這里采用的是鍺型二極管2AP9，其正向?qū)妷篣F0.3V，可以很好的滿足要求。R225為負(fù)載電阻，C213為負(fù)載電容，它的值應(yīng)該選取在高頻時(shí)，其阻抗遠(yuǎn)小于R，可視為

10、短路；而在調(diào)制頻率（低頻）時(shí)，其阻抗則遠(yuǎn)大于R，可視為開路。利用二極管的單向?qū)щ娦院蜋z波負(fù)載RC的充放電過程，就可以還原出與調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)基本一致的信號(hào)。具體電路如圖2-6所示。圖2-6 二極管包絡(luò)檢波解調(diào)電路五、實(shí)驗(yàn)步驟1.將信號(hào)源模塊、PAMAM模塊、頻譜分析模塊、終端模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2.插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下四個(gè)模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管LED001、LED002、D200、D201、L1、L2、LED600發(fā)光，按一下信號(hào)源模塊的復(fù)位鍵，四個(gè)模塊均開始工作。3.使信號(hào)源模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“模擬輸出”的輸出為

11、頻率2KHz、峰-峰值為0.5V左右的正弦波, 旋轉(zhuǎn)“64K幅度調(diào)節(jié)”電位器使“64K正弦波”處信號(hào)的峰-峰值為1V。4.用連接線連接信號(hào)源模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“模擬輸出”和PAMAM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“AM音頻輸入”，以及信號(hào)源模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“64K正弦波”和PAMAM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“AM載波輸入”，調(diào)節(jié)PAMAM模塊的電位器“調(diào)制深度調(diào)節(jié)”，同時(shí)用示波器觀察點(diǎn)“調(diào)幅輸出”處的波形，可以觀察到普通雙邊帶調(diào)幅波形和抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波形。5.觀察“AM載波輸入”、“AM音頻輸入”、“調(diào)幅輸出”、“濾波輸出”、“解調(diào)幅輸出”各點(diǎn)波形。6.用頻譜分析模塊（用法請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)三）分別觀察普通雙邊帶調(diào)幅時(shí)

12、“AM載波輸入”、“AM音頻輸入”、“調(diào)幅輸出”、“濾波輸出”、“解調(diào)幅輸出”各點(diǎn)頻譜，以及抑制載波的雙邊帶調(diào)幅時(shí)各點(diǎn)頻譜并比較之。六、輸入、輸出點(diǎn)參考說明1.輸入點(diǎn)參考說明 AM音頻輸入：模擬信號(hào)輸入點(diǎn)，輸入的信號(hào)即為基帶信號(hào)。 AM載波輸入：載波信號(hào)輸入點(diǎn)，頻率應(yīng)遠(yuǎn)高于基帶信號(hào)。2.輸出點(diǎn)參考說明 調(diào)幅輸出：調(diào)幅信號(hào)輸出點(diǎn)。 濾波輸出：調(diào)幅信號(hào)經(jīng)低通濾波器后的信號(hào)輸出點(diǎn)。 解調(diào)幅輸出：解調(diào)幅信號(hào)解調(diào)輸出點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)思考題1.為什么普通雙邊帶調(diào)幅的信息傳輸速率較低，應(yīng)該采用什么樣的方法加以避免？2.調(diào)節(jié)電位器“調(diào)制深度調(diào)節(jié)”時(shí)，調(diào)幅信號(hào)會(huì)發(fā)生怎樣的變化，為什么？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.分析實(shí)驗(yàn)電

13、路的工作原理，敘述其工作過程。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，在坐標(biāo)紙上畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖。3.對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析，并畫出原理圖與工作波形圖。實(shí)驗(yàn)三 PAM、M調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?理解脈沖幅度調(diào)制的原理和特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1觀察基帶信號(hào)、脈沖幅度調(diào)制信號(hào)、抽樣時(shí)鐘的波形，并注意觀察它們之間的相互關(guān)系及特點(diǎn)。 2改變基帶信號(hào)或抽樣時(shí)鐘的頻率，重復(fù)觀察波形。 三、實(shí)驗(yàn)器材 1.信號(hào)源模塊 2.PAM、AM模塊 3.終端模塊（可選） 4.20M雙蹤示波器 一臺(tái) 5.音頻信號(hào)發(fā)生器（可選） 一臺(tái) 6.立體聲單放機(jī)（可選） 一臺(tái) 7.連接線 若干 抽樣定理表明：一個(gè)頻帶限制在（0,fH）內(nèi)的時(shí)間連續(xù)

14、信號(hào)m(t)，如果以 1/2fH秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣，則m(t)將被所得到的抽樣值完全確定。四、實(shí)驗(yàn)原理 假定將信號(hào)m(t)和周期為T的沖激函數(shù)T(t) 相乘，如圖3-1所示。乘積便是均勻間隔為T秒的沖激序列，這些沖激序列的強(qiáng)度等于相應(yīng)瞬時(shí)上m(t)的值，它表示對(duì)函數(shù)m(t)的抽樣。若用ms(t)表示此抽樣函數(shù)，則有： ms(t) = m(t) T(t) 圖3-1 抽樣與恢復(fù) 假設(shè)m(t) 、T (t)和ms(t) 的頻譜分別為M() 、T() 和Ms() 。 按照頻率卷積定理，m(t) T (t)的傅立葉變換是M() 和T (t)的卷積Ms()=1/2M()*T()因?yàn)?T=2/TT(

15、-ns) s=2/T所以 Ms()=1/TM()* T(-ns)由卷積關(guān)系，上式可寫成Ms()=1/T M(-ns) 該式表明，已抽樣信號(hào)m(t) 的頻譜Ms() 是無窮多個(gè)間隔為s的M() 相迭加而成。這就意味著Ms() 中包含M() 的全部信息。 需要注意，若抽樣間隔T變得大于1/2fH，則M() 和T() 的卷積在相鄰的周期內(nèi)存在重疊（亦稱混疊），因此不能由Ms() 恢復(fù)M() 。可見，T=1/2fH是抽樣的最大間隔，它被稱為奈奎斯特間隔。圖3-2畫出當(dāng)抽樣頻率 fs2B時(shí)（不混疊）及當(dāng)抽樣頻率fs 2B時(shí)（混疊）兩種情況下沖激抽樣信號(hào)的頻譜。(a) 連續(xù)信號(hào)的頻譜（b） 高抽樣頻率時(shí)的

16、抽樣信號(hào)及頻譜（不混疊）（c） 低抽樣頻率時(shí)的抽樣信號(hào)及頻譜（混疊）圖3-2 采用不同抽樣頻率時(shí)抽樣信號(hào)的頻譜 所謂脈沖振幅調(diào)制，即是脈沖載波的幅度隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則上述所介紹的抽樣定理，就是脈沖幅度調(diào)制的原理。 但是，實(shí)際上理想的沖激脈沖串物理實(shí)現(xiàn)困難，通常采用窄脈沖串來代替。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K采用32K或64K或1MHz的窄矩形脈沖來代替理想的窄脈沖串，當(dāng)然，也可以采用外接抽樣脈沖對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制，本實(shí)驗(yàn)采用圖3-3所示的原理方框圖。 圖3-3 脈沖幅度調(diào)制原理框圖 若要解調(diào)出原始語音信號(hào)，則將調(diào)制信號(hào)送入截止頻率為3400Hz的低通濾波器。

17、因?yàn)槌闃用}沖的頻率遠(yuǎn)高于輸入的音頻信號(hào)的頻率，因此通過低通濾波器之后高頻的抽樣時(shí)鐘信號(hào)已經(jīng)被濾除，因而，只需通過一低通濾波器便能無失真地還原出原音頻信號(hào)。解調(diào)電路如圖所示。脈沖幅度調(diào)制信號(hào)解調(diào)電路原理圖 五、實(shí)驗(yàn)步驟1.將信號(hào)源模塊、PAMAM模塊、終端模塊、小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2.插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下四個(gè)模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2、S2、S3，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光。3.將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的2KHz（峰-峰值在2V左右，從信號(hào)輸出點(diǎn)“模擬輸出”輸出）的正弦波送入PAMAM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PAM音頻輸入”，將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的62.5KH

18、z的方波（從信號(hào)輸出點(diǎn)64K輸出）送入PAMAM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PAM時(shí)鐘輸入”，觀察“調(diào)制輸出”和“解調(diào)輸出”點(diǎn)的波形。4.將收音機(jī)輸出的音頻信號(hào)引入信號(hào)源模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“IN”，再將信號(hào)源模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“OUT”與PAM/AM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PAM音頻輸入”連接起來，再連接信號(hào)源模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“64K正弦波”和PAM/AM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PAM載波輸入”，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。（可選）5.用連接線連接PAM/AM模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“解調(diào)輸出”與終端模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“S-IN”，在耳機(jī)插孔S1中插上耳機(jī)，用耳機(jī)聽還原出來的聲音，與收音機(jī)直接輸出的聲音比較，判斷該通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。（可選）

19、六、輸入、輸出點(diǎn)參考說明1輸入點(diǎn)參考說明 PAM音頻：基帶信號(hào)輸入點(diǎn)。 PAM時(shí)鐘輸入：抽樣時(shí)鐘信號(hào)輸入點(diǎn)。2輸出點(diǎn)參考說明 調(diào)制輸出：PAM調(diào)制信號(hào)輸出點(diǎn)。 解調(diào)輸出：PAM解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)思考題1簡(jiǎn)述抽樣定理。2本實(shí)驗(yàn)是什么方式的抽樣？為什么？3本實(shí)驗(yàn)的抽樣形式同理想抽樣有何區(qū)別？理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合加以分析。4在抽樣之后，調(diào)制波形中包不包含直流分量，為什么？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過 程。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，在坐標(biāo)紙上畫出各測(cè) 量點(diǎn)的波形圖。3對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析，并畫出原理圖與 工作波形圖。實(shí)驗(yàn)四 碼型變換實(shí)驗(yàn) 1了解幾種常見的數(shù)字基帶信號(hào)。 2掌握常用

20、數(shù)字基帶傳輸碼型的編碼規(guī)則。 3掌握用FPGA實(shí)現(xiàn)碼型變換的方法。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.觀察NRZ碼、RZ碼、BRZ碼、BNRZ碼、 AMI碼、CMI碼、HDB3碼、BPH碼的波形。 2.觀察全0碼或全1碼時(shí)各碼型波形。 3.觀察HDB3碼、AMI碼、BNRZ碼正、負(fù)極 性波形。三、實(shí)驗(yàn)器材1信號(hào)源模塊2碼型變換模塊320M雙蹤示波器一臺(tái)4PC機(jī)（可選）一臺(tái)5連接線若干四、實(shí)驗(yàn)原理編碼規(guī)則NRZ碼 NRZ碼的全稱是單極性不歸零碼，在這種二元碼中用高電平和低電平（這里為零電平）分別表示二進(jìn)制信息“1”和“0”，在整個(gè)碼元期間電平保持不變。例如：RZ碼 RZ碼的全稱是單極性歸零碼，與NRZ

21、碼不同的是，發(fā)送“1”時(shí)在整個(gè)碼元期間高電平只持續(xù)一段時(shí)間，在碼元的其余時(shí)間內(nèi)則返回到零電平。例如：BNRZ碼 BNRZ碼的全稱是雙極性不歸零碼，在這種二元碼中用正電平和負(fù)電平分別表示“1”和“0”。與單極性不歸零碼相同的是整個(gè)碼元期間電平保持不變，因而在這種碼型中不存在零電平 BRZ碼 BRZ碼的全稱是雙極性歸零碼，與BNRZ碼不同的是，發(fā)送“1”和“0”時(shí)，在整個(gè)碼元期間高電平或低電平只持續(xù)一段時(shí)間，在碼元的其余時(shí)間內(nèi)則返回到零電平。例如：AMI碼 AMI碼的全稱是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼，其編碼規(guī)則如下：信息碼中的“0”仍變換為傳輸碼的“0”；信息碼中的“1”交替變換為傳輸碼的“+1、1、1、1、

22、”。例如：HDB3碼 HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼，其編碼規(guī)則如下：將4個(gè)連“0”信息碼用取代節(jié)“000V”或“B00V”代替，當(dāng)兩個(gè)相鄰“V”碼中間有奇數(shù)個(gè)信息“1”碼時(shí)取代節(jié)為“000V”碼；有偶數(shù)個(gè)信息“1”碼（包括0個(gè)）時(shí)取代節(jié)為“B00V”，其它的信息“0”碼仍為“0”碼，這樣，信息碼的“1”碼變?yōu)閹в蟹?hào)的“1”碼即“+1”或“1”。例如： HDB3碼中“1”、“B”的符號(hào)符合交替反轉(zhuǎn)原則，而“V”的符號(hào)破壞這種符號(hào)交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰“V”碼的符號(hào)又是交替反轉(zhuǎn)的。HDB3碼的特點(diǎn)是明顯的，它除了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)外，還增加了使連0串減少到至多3個(gè)的優(yōu)點(diǎn)，而不管信息源的統(tǒng)計(jì)

23、特性如何。這對(duì)于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)是十分有利的。HDB3碼是ITU-T推薦使用的碼之一。本實(shí)驗(yàn)電路只能對(duì)碼長(zhǎng)為24位的周期性NRZ碼序列進(jìn)行編碼。BPH碼 BPH碼的全稱是數(shù)字雙相碼（Digital Diphase），又叫分相碼(Biphase，Split-phase)或曼徹斯特碼（Manchester），它是對(duì)每個(gè)二進(jìn)制代碼分別利用兩個(gè)具有2個(gè)不同相位的二進(jìn)制新碼去取代的碼；或者可以理解為用一個(gè)周期的方波表示“1”碼，用該方波的反相來表示“0”碼。例如：CMI碼 CMI碼的全稱是傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼，其編碼規(guī)則如下：信息碼中的“1”碼交替用“11”和“00”表示，“0”碼用“01”表示。例如： 這種碼型有

24、較多的電平躍變，因此，含有豐富的定時(shí)信息。該碼已被ITU-T推薦為PCM四次群的接口碼型。在光纖傳輸系統(tǒng)中有時(shí)也用CMI碼作線路傳輸碼型。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.將信號(hào)源模塊、碼型變換模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2.插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下兩個(gè)模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，按一下信號(hào)源模塊的復(fù)位鍵，兩個(gè)模塊均開始工作。3.將信號(hào)源模塊的撥碼開關(guān)SW101、SW102設(shè)置為00000101 00000000，SW103、SW104、SW105設(shè)置為01110010 00110000 00101010。按實(shí)驗(yàn)一的介紹，此時(shí)分頻比千位、

25、十位、個(gè)位均為0，百位為5，因此分頻比為500，此時(shí)位同步信號(hào)頻率應(yīng)為4KHz。觀察BS、FS、NRZ各點(diǎn)波形。4.分別將信號(hào)源模塊與碼型變換模塊上以下四組輸入/輸出接點(diǎn)用連接線連接：BS與BS、FS與FS、2BS與2BS、NRZ與NRZ。用雙蹤示波器觀察并記錄碼型變換模塊上NRZ、RZ、BNRZ、BRZ、AMI、HDB3、BPH各點(diǎn)波形。5.任意改變信號(hào)源模塊上的撥碼開關(guān)SW103、SW104、SW105的設(shè)置，再用雙蹤示波器觀察碼型變換模塊各點(diǎn)波形。6.將信號(hào)源模塊上的撥碼開關(guān)SW103、SW104、SW105全部撥為1或全部撥為0，觀察碼型變換模塊各點(diǎn)波形。六、輸入、輸出點(diǎn)參考說明1輸入

26、點(diǎn)說明 FS：幀同步信號(hào)輸入點(diǎn)。 BS：位同步信號(hào)輸入點(diǎn)。 2BS：2倍位同步頻率方波信號(hào)輸入點(diǎn)。 NRZ：NRZ碼輸入點(diǎn)。RZ：RZ編碼輸出點(diǎn)。BPH：BPH編碼輸出點(diǎn)。CMI：CMI編碼輸出點(diǎn)。HDB3-1：HDB3編碼正極性信號(hào)輸出點(diǎn)。HDB3-2：HDB3編碼負(fù)極性信號(hào)輸出點(diǎn)。HDB3：HDB3編碼輸出點(diǎn)。（八個(gè)半個(gè)碼元）BRZ-1；BRZ編碼單極性輸出點(diǎn)。BRZ：BRZ編碼輸出點(diǎn)。BNRZ-1：BNRZ編碼正極性信號(hào) 輸出點(diǎn)。（與NRZ反相）BNRZ-2：BNRZ編碼負(fù)極性信號(hào) 輸出點(diǎn)。（與NRZ相同）BNRZ：BNRZ編碼輸出點(diǎn)。AMI-1：AMI編碼正極性信號(hào)輸出點(diǎn)。AMI-2：

27、AMI編碼負(fù)極性信號(hào)輸出點(diǎn)。AMI：AMI編碼輸出點(diǎn)。ORZ：RZ解碼輸出點(diǎn)。（一個(gè)半碼元）OBPH：BPH解碼輸出點(diǎn)。（一個(gè)碼元）OCMI：CMI解碼輸出點(diǎn)。（兩個(gè)碼元）OBRZ：BRZ解碼輸出點(diǎn)。（半個(gè)碼元）OBNRZ：BNRZ解碼輸出點(diǎn)。OAMI：AMI解碼輸出點(diǎn)。OHDB3：HDB3解碼輸出點(diǎn)2輸出點(diǎn)說明 1. 在分析電路的基礎(chǔ)上回答，為什么本實(shí)驗(yàn)HDB3編、解碼電路只能在輸入信號(hào)是碼長(zhǎng)為24位的周期性NRZ碼時(shí)才能正常工作？ 2. 自行設(shè)計(jì)一個(gè)HDB3碼編碼電路，畫出電路原理圖并分析其工作過程。七、實(shí)驗(yàn)思考題八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄

28、，在坐標(biāo)紙上畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖。3對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析，并畫出原理圖與工作波形圖。實(shí)驗(yàn)五 振幅鍵控調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn) 1掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法。 2掌握2ASK解調(diào)的原理。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)內(nèi)容觀察2ASK調(diào)制與解調(diào)信號(hào)波形。三、實(shí)驗(yàn)器材 1信號(hào)源模塊 2數(shù)字調(diào)制模塊 3數(shù)字解調(diào)模塊 4同步信號(hào)提取模塊 520M雙蹤示波器 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理2ASK調(diào)制原理。 在振幅鍵控中載波幅度是隨著基帶信號(hào)而變化的。將載波在二進(jìn)制基帶信號(hào)1或0的控制下通或斷，即用載波幅度的有無來代表信號(hào)中的“1”或者是“0”，這樣就可以得到2ASK信號(hào)，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為通斷鍵控（OOK）。2ASK信號(hào)

29、典型的時(shí)域波形如圖5-1所示 圖5-1 2ASK信號(hào)的典型時(shí)域波形 2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法比較簡(jiǎn)單。首先，因2ASK信號(hào)的特征是對(duì)載波的“通斷鍵控”，用一個(gè)模擬開關(guān)作為調(diào)制載波的輸出通/斷控制門，由二進(jìn)制序列S(t) 控制門的通斷，S(t) 1時(shí)開關(guān)導(dǎo)通；S(t) 0時(shí)開關(guān)截止，這種調(diào)制方式稱為通斷鍵控法。其次，2ASK信號(hào)可視為S(t)與載波的乘積，故用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)2ASK調(diào)制也是很容易想到的另一種方式，稱其為乘積法。在這里，我們采用的是通斷鍵控法，2ASK調(diào)制的基帶信號(hào)和載波信號(hào)分別從“ASK基帶輸入”和“ASK載波輸入”輸入，其原理框圖和電路原理圖分別如圖15-2、圖15-3所示。圖1

30、5-2圖15-32ASK解調(diào)原理。 2ASK解調(diào)有非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）兩種方法，我們采用的是包絡(luò)檢波法。 2ASK解調(diào)原理框圖 五、實(shí)驗(yàn)步驟1.將信號(hào)源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、數(shù)字解調(diào)模塊、同步信號(hào)提取模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2.插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下四個(gè)模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，按一下信號(hào)源模塊的復(fù)位鍵，四個(gè)模塊均開始工作。3.將信號(hào)源模塊的位同步信號(hào)（BS）的頻率設(shè)置位15.625KHz，將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的NRZ碼設(shè)置為01110010 11001100 10101010，將同步信號(hào)提

31、取模塊的撥碼開關(guān)SW501的第一位撥上。4.用信號(hào)源模塊產(chǎn)生的NRZ碼為基帶信號(hào)，合理連接信號(hào)源模塊與數(shù)字調(diào)制模塊，使數(shù)字調(diào)制模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“ASK調(diào)制輸出”能輸出正確的ASK調(diào)制波形，并用雙蹤示波器同時(shí)觀察并記錄點(diǎn)“ASK基帶輸入”和點(diǎn)“ASK調(diào)制輸出”的波形。5.將“ASK調(diào)制輸出”的輸出信號(hào)送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“ASK-IN”，觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“ASK-OUT”處的波形，并調(diào)節(jié)標(biāo)號(hào)為“ASK判決電壓調(diào)節(jié)”的電位器，直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的NRZ碼。將該點(diǎn)波形送入同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“NRZ-IN”,再將同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“位同步輸出”輸出的波形送入數(shù)字解調(diào)模塊的信

32、號(hào)輸入點(diǎn)“ASK-BS”，觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“OUT1”、“OUT2”、“OUT3”、“ASK解調(diào)輸出”處的波形，并與信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ碼進(jìn)行比較。6.改變信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ碼的設(shè)置，重復(fù)上述觀察。六、輸入、輸出點(diǎn)參考說明1輸入點(diǎn)參考說明 ASK-IN：ASK調(diào)制信號(hào)輸入點(diǎn)。 ASK-BS：ASK解調(diào)位同步信號(hào)輸入點(diǎn)。2輸出點(diǎn)參考說明 OUT1：ASK調(diào)制信號(hào)經(jīng)耦合電路后的信號(hào)輸出點(diǎn)。 OUT2：ASK信號(hào)經(jīng)二極管檢波電路后的信號(hào)輸出點(diǎn)。 OUT3：ASK檢波后的信號(hào)經(jīng)低通濾波器后的信號(hào)輸出點(diǎn)。 ASK-OUT：ASK解調(diào)信號(hào)經(jīng)電壓比較器后的信號(hào)輸出點(diǎn) ASK解調(diào)輸出：ASK解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)。七、實(shí)

33、驗(yàn)思考題 2ASK解調(diào)方法除了包絡(luò)檢波法還有什 么方法，比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。 2根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，在坐標(biāo)紙上畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖。 3對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析。實(shí)驗(yàn)六 移頻鍵控調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的方法。 2掌握2FSK解調(diào)的原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 觀察2FSK調(diào)制與解調(diào)信號(hào)波形。三、實(shí)驗(yàn)器材1.信號(hào)源模塊2.數(shù)字調(diào)制模塊3.數(shù)字解調(diào)模塊4.同步信號(hào)提取模塊5.20M雙蹤示波器 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理 2FSK信號(hào)是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態(tài)的，被調(diào)載波的頻率隨二進(jìn)制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為時(shí)代表

34、傳0，載頻為時(shí)代表傳1。顯然，2FSK信號(hào)完全可以看成兩個(gè)分別以f0和f1為載頻、以an和an為被傳二進(jìn)制序列的兩種2ASK信號(hào)的合成。2FSK信號(hào)的典型時(shí)域波形如圖所示 2FSK調(diào)制原理2FSK解調(diào)原理框圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1將信號(hào)源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、數(shù)字解調(diào)模塊、同步信號(hào)提取模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下四個(gè)模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，按一下信號(hào)源模塊的復(fù)位鍵，四個(gè)模塊均開始工作。3將信號(hào)源模塊的位同步信號(hào)（BS）的頻率設(shè)置位15.625KHz，將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的NRZ碼設(shè)置為01110010 1

35、1001100 10101010，將同步信號(hào)提取模塊的撥碼開關(guān)SW501的第一位撥上。4FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn) 將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625KHz的NRZ碼和32KHz正弦波（幅度為3V左右）、64KHz的正弦波（幅度為3V左右）分別送入數(shù)字調(diào)制模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“FSK基帶輸入”、“FSK載波輸入1”和“FSK載波輸入2”。用雙蹤示波器同時(shí)觀察并記錄點(diǎn)“FSK基帶輸入”和點(diǎn)“FSK調(diào)制輸出”的波形。 改變送入的基帶信號(hào)和載波信號(hào)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。5FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn) 將“FSK調(diào)制輸出”的輸出信號(hào)送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“FSK-IN”，觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“FSK-OUT”處的波形，并調(diào)節(jié)標(biāo)號(hào)為“

36、FSK判決電壓調(diào)節(jié)”的電位器，直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的NRZ碼。將該點(diǎn)波形送入同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“NRZ-IN”,再將同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“位同步輸出”輸出的波形送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“FSK-BS”，觀察信號(hào)輸出點(diǎn) “單穩(wěn)輸出1”、“單穩(wěn)輸出2”、“過零檢測(cè)”、“FSK解調(diào)輸出”處的波形，并與信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ碼進(jìn)行比較。 改變信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ碼的設(shè)置，重復(fù)上述觀察。六、輸入、輸出點(diǎn)參考說明1輸入點(diǎn)參考說明 FSK基帶輸入：FSK基帶信號(hào)輸入點(diǎn)。 FSK載波輸入1：FSK第一路載波信號(hào)輸入點(diǎn)。 FSK載波輸入2：FSK第二路載波信號(hào)輸入點(diǎn)。 FSK-IN：FSK調(diào)制信

37、號(hào)輸入點(diǎn)。 FSK-FS：FSK解調(diào)位同步信號(hào)輸入點(diǎn)。2輸出點(diǎn)參考說明 FSK調(diào)制輸出：FSK調(diào)制信號(hào)輸出點(diǎn)。 單穩(wěn)輸出1：FSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)單穩(wěn)(UA04A 74HC123)的信號(hào)輸出點(diǎn)。 單穩(wěn)輸出2：FSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)單穩(wěn)(UA04B 74HC123)的信號(hào)輸出點(diǎn)。 過零檢測(cè)：FSK解調(diào)信號(hào)經(jīng)過零檢測(cè)后的信號(hào)輸出點(diǎn)。 FSK-OUT：FSK解調(diào)信號(hào)經(jīng)電壓比較器后的信號(hào)輸出點(diǎn)(未經(jīng)同步判決)。 FSK解調(diào)輸出：FSK解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)思考題 用過零檢測(cè)法進(jìn)行FSK解調(diào)時(shí)，其輸出信號(hào)序列與發(fā)送信號(hào)序列相比是否產(chǎn)生了延遲？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。 2根據(jù)實(shí)驗(yàn)

38、測(cè)試記錄，在坐標(biāo)紙上畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖。 3對(duì)實(shí)驗(yàn)討論思考題加以分析。實(shí)驗(yàn)七 移相鍵控調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握用鍵控法產(chǎn)生2PSK信號(hào)的方法。 2掌握2PSK相干解調(diào)的原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1觀察2PSK信號(hào)波形。 2觀察2PSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形。三、實(shí)驗(yàn)器材1信號(hào)源模塊2數(shù)字調(diào)制模塊3數(shù)字解調(diào)模塊4同步信號(hào)提取模塊520M雙蹤示波器 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理 2PSK調(diào)制原理。 2PSK信號(hào)是用載波相位的變化表征被傳輸信息狀態(tài)的，通常規(guī)定0相位載波和相位載波分別代表傳1和傳0，其時(shí)域波形示意圖如圖所示。 2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信號(hào)的，在這種絕對(duì)移相的方式中，由于發(fā)

39、送端是以某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)的，因而在接收系統(tǒng)也必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種現(xiàn)象常稱為2PSK的“倒”現(xiàn)象。 2PSK解調(diào)原理 對(duì)于2PSK信號(hào)的解調(diào)，容易想到的一種方法是相干解調(diào)，其相應(yīng)的方框圖如圖7-5所示。考慮到相干解調(diào)在這里實(shí)際上起鑒相作用，故相干解調(diào)中的“相乘低通”又可用各種鑒相器替代。2PSK信號(hào)相干解調(diào)又被稱做2PSK同步檢測(cè)法解調(diào)。 2PSK相干解調(diào)原理方框圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1將信號(hào)源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、數(shù)字解調(diào)模塊、同步信號(hào)提取模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下四個(gè)模塊中的開關(guān)POWER1、P