通信原理實驗指導書

通信原理物理與電子電氣工程學院03目 錄試驗一、AM調制解調通信系統(tǒng)試驗3\l“_TOC_250002“試驗二、數(shù)字基帶信號試驗6\l“_TOC_250001“試驗三、數(shù)字調制試驗 15\l“_TOC_250000“試驗四、數(shù)字解調試驗 20試驗一AM調制解調通信系統(tǒng)一、試驗目的把握集成模擬乘法器的根本工作原理；把握集成模擬乘法器構成的振幅調制電路的工作原理及特點；m(m-Uωmm<1m=1及m>1波形特點。把握用集成電路實現(xiàn)同步檢波的方法。二、試驗儀器雙蹤示波器一臺通信原理Ⅵ型試驗箱一臺M5三、根本原理1-1AM1-1圖中MC14961451Ω100Ω51KRP1，有意引入一個直流補償電壓，由于調制電壓uΩ與直流補償電壓相串聯(lián)，uΩuc產生抑制載波雙邊帶調幅波，則應認真調整RP1，使MC1496輸入端電路平衡。另外，調整RP1mMC149623之間接有負反響電阻R3uΩ的輸入uc8MC1496〔12〕接有一個三極管組成的射隨器，來增加電路的帶載力量。1-2所示。本電路中MC14968—101—412C11、C12、R25、R26、R31U31-2AM四、試驗內容及步驟1、試驗連線：試驗連接線：源端口正弦信號源：2M_OUT正弦信號源：OUT1OUT2

目的端口AMBINAMAIN試驗連接線：保持調制試驗連接線不變，增加以下連接線源端口源端口目的端口AMAM－OUTAMAM－IN2、低頻正弦信號源：OUT1輸出頻率范圍為：0-5.5KH〔通過調整電阻RP1進展調整，幅Z度范圍為：0-15VPP

〔RP2。OUT20-2.2KH〔通Z過調整電阻RP3進展調整

〔RP4。PP3、信號發(fā)生器輸出——2M_OUTB_IN，fc=2MHz2V，從正弦信號源輸出頻率為fΩ=3KH〔OUT1〕1KH〔OUT2〕的正弦調制信號Z Z到A_IN〔頻率可通過調整電阻RP5來任意調整，示波器接電路輸出端AM_OUT；4、反復調整正弦信號源模塊的頻率調整和幅度調整電阻及AM調制單元的平衡調整和幅度m。5m<1、m=1m>16fc、fΩucmm—UΩm曲線。7AMB_IN端，將調幅波加至AMAM_IN錄解調輸出波形，并與調制信號相比較。五、試驗報告要求及思考題1m-Uωm2、分析各試驗步驟所得的結果。3、進一步了解調幅波的原理，把握調幅波的解調方法。4、把握用集成電路實現(xiàn)同步檢波的方法。試驗二數(shù)字基帶信號試驗一、試驗目的1、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點。2AMI、HDB3

的編碼規(guī)章。3HDB3

碼信號中提取位同步信號的方法。4、把握集中插入幀同步碼時分復用信號的幀構造特點。5HDB〔AMI〕CD22103。3二、試驗儀器1、雙蹤示波器一臺2、通信原理Ⅵ型試驗箱一臺3、M6三、根本原理本試驗使用數(shù)字信源模塊、HDB3/AMI編譯碼模塊。1、數(shù)字信源并行碼產生器并行碼產生器八選一八選一八選一S1分S2S3CLK晶振頻S4FSNRZS5三選一抽NRZ-OUT器BSBS-OUT樣倒相器2-1數(shù)字信源方框圖2-1所示。本單元產生NRZ170.5KB2-22428幀同步碼〔7位巴克碼1110010，另外16位為2路數(shù)據信號，每路8位。此NRZ信號為集中插10610無定義位 幀同步碼 數(shù)據1 數(shù)據2×1 1 1 0 0 1 0××××××××××××××××2-2幀構造本模塊有以下測試點及輸入輸出點：CLK 晶振信號測試點BS-OUTFSNRZ-OUT

信源位同步信號輸出點/測試點信源幀同步信號輸出點/測試點NRZ/測試點2-32-12-3晶振分頻器并行碼產生器

CRY：晶體；U1：反相器74LS04U274LS161；U3：計數(shù)器74LS193；U474LS160K1、K2、K3：81、224八選一三選一倒相器抽樣

U5、U6、U7：874LS151U8：8位數(shù)據選擇器74S151U2074LS04U9：D74HC74下面對分頻器，八選一及三選一等單元作進一步說明。分頻器74LS16113341kHz。74LS16143BS170.5kHz。S1、S2、S33BS1/2、1/41/8。74LS1934/減計數(shù)器，當CPD=PL1、MR=0Q0QQ1

Q4374SL16073Q0S4、S5，S31/3。

Q端分別輸出1S1、S2、S3、S4、S552-4〔a〕2-4〔b〕所示。八選一845128A、BCS1、S2、S38D0~D7分別K1、K2、K382-1U5、U6、U7170.5KB82-174LS151CBASTRY0000x00010x10100x20110x31000x41010x51100x61110x7ΦΦΦ10〔3〕三選一三選一電路原理同八選一電路原理。S4、S5U8AB，U5、U6、U7輸出的3路串行信號分別輸入到U8的數(shù)據端D3D0D1U8的輸出端即是一個碼速率為170.5KB的2路時分復用信號，此信號為單極性不歸零信號〔NRZ。S1S2S3(a)S3(a)S4 S5(b)2-4分頻器輸出信號波形倒相與抽樣2-1NRZBS字調制單元中，有一個將確定碼變?yōu)橄鄬Υa的電路，要求輸入確實定碼信號的上升沿及下降沿與輸入的位同步信號的上升沿對齊，而這兩個信號由數(shù)字信源供給。倒相與抽樣電路就是為了滿足NRZ-OUTBS-OUT圖理原電源信字數(shù)-2圖FS2DPSKFSNRZ-OUT相位關系如圖2-5NRZ-OUT的無定義位為011100101為0數(shù)據200001111FS48NRZ-OUT碼第一位起始時間超前一個碼元。幀同步碼數(shù)據幀同步碼數(shù)據1數(shù)據2FS2-5FS、NRZ-OUT2.HDB3

編譯碼2-62-7NRZ_INBS_INNRZ_OUTBS-OUT〔AMI〕HDB3〔AMI〕HDB3-D

編碼器輸入信號位同步輸入信號譯碼器輸出信號鎖相環(huán)輸出的位同步信號編碼器輸出信號〔AMI〕HDB3整流器NRZ-IN整流器NRZ-INBS-IN+H-OUT+H(AMI)HDB3編譯碼器-H-OUT變換-H相加器HDB變換3(AMI)NRZ-OUT鎖相環(huán)限幅放大帶通

2-6HDB3

(AMI)HDB-D3K4K4〔A〕選擇AMI〔H〕選擇HDB32-62-7HDB3單/雙極性變換器雙/單極性變換器相加器帶通限幅放大器鎖相環(huán)

U9：HDB3CD22103AU10：4052U13：74HC04U14：74LS32U11、U12：UA741U15：LM318U16：CD4046圖路電碼譯編D3H72圖AMI、HDB3AMI11+1-1，100AMI0.5τ與碼元寬度〔碼元周期、碼元間隔〕TS的關系是τ=0.5TS。HDB340000VB00VV1000V，1〔01〕時取代節(jié)為B00V，0011+1-1；HDB31、BVV1112HDB30.52-8NRZ、AMI、HDB3HDBHDB3/AMICTX+HDB3-OUTRAIS〔a〕引腳(b)編碼NRZ-IN116VDDNRZ-IN-HDB3-OUTCTX215+HDB3-OUTLTECKRHDB3/AMI-314-HDB3-OUTNRZ-OUT413-HDB3-IN+HDB3-IN譯碼NRZ-OUTCRX512LTE-HDB3-INRAIS611+HDB3-INCRXERRAIS710CKRV_89ERRAISAIS2-10CD22103NRZ-INCTX

NRZ編碼時鐘〔位同步信號〕輸入端；HDB3/AMI TTLHDB3TTLAMINRZ-OUTCRXRAIS

HDB3碼時鐘〔位同步信號〕輸入端；告警指示信號〔AIS〕檢測電路復位端，負脈沖有效；AIS AISAIS信號為高電平，無ALSVSSERRCKR+HDB3-IN

接地端；HDB3/AMIHDB3HDB3LTF HDB3〔13〕-HDB3-IN〔14〕-HDB3-OUT+HDB3-OUT〔16〕VDD四、試驗步驟

HDB3HDB3HDB3接電源端〔+5V〕1、生疏信源模塊，AMI&HDB3〔由可編程規(guī)律器件模塊實現(xiàn)〕HDB3的工作原理。2、接通數(shù)字信號源模塊的電源。用示波器觀看數(shù)字信源模塊上的各種信號波形?！?〕NRZ-OUTBS-OUT，比照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，推斷數(shù)字信源單元是否已正常工作〔1碼對應的發(fā)光管亮，0碼對應的發(fā)光管熄；〔〕用K1產生代碼×111001〔×為任意代碼，1110010為7位幀同步碼K2、K3產生任NRZ3、關閉數(shù)字信號源模塊的電源,依據下表連線，翻開數(shù)字信號源模塊和AMI(HDB3)編譯碼模塊電源。用示波器觀看AMI(HDB3)編譯單元的各種波形。源端口源端口目的端口1．數(shù)字信源單元NRZ-OUTAMI(HDB3)編譯碼單元:NRZ-IN2BS-OUTAMI(HDB3)編譯碼單元:BS-IN〔1〕CH1CH2NRZ-OUT〔AMI〕HDB3，K1、K2、K31，1碼對應的AMIHDB3K1、K2、K30，觀看0AMIHDB3AMIK1A端，觀看HDB3K1H〔AMI〕HDB3NRZ-OUT4〔2〕K1、K2、K3011100100000110000100000AMIHDB3K1、K2、K3K4〔碼型選擇開關〕置A或HCH1NRZ-OUT，CH2分別接〔AMI〕HDB3-D、BPF、BS-RNRZ，觀看這些信號波形。觀看時應留意：NRZ〔譯碼輸出〕NRZ-OUT〔編碼輸入〕8AMI、HDB30.5AMI-D、HDB3-D0.5單極性歸零碼。BS-OUT〔等于一個碼元周期〕TTL241“1AMI位同步信號，因此不能完成正確的譯碼。假設240”碼，則更不行能從AMI〔0〕得到正確的位同步信號。信源代碼連0個數(shù)越多，越難于從AMI〔QNRZHDB3碼則不存在這種問題。五、試驗報告要求及思考題1.依據試驗觀看和紀錄答復：不歸零碼和歸零碼的特點是什么？與信源代碼中的“1”AMIHDB32.10011100100000110000100000AMIHDB3波形。HDB30.50AMIHDB315試驗三數(shù)字調制試驗一、試驗目的把握確定碼、相對碼概念及它們之間的變換關系。把握用鍵控法產生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的方法。2PSK2DPSK了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的頻譜與數(shù)字基帶信號頻譜之間的關系。二、試驗儀器雙蹤示波器一臺通信原理Ⅵ試驗箱一臺M6M4頻譜儀一臺(條件允許的話)三、根本原理本試驗使用數(shù)字信源模塊和數(shù)字調制模塊。信源模塊向調制模塊供給位同步信號和數(shù)字基帶信號〔NRZNRZ2ASK、2FSK、2DPSK3-1，3-23-1數(shù)字調制方框圖本單元有以下測試點及輸入輸出點：BS-INNRZ-INCAR

位同步信號輸入點數(shù)字基帶信號輸入點2DPSKCAR-D 2DPSKAKNRZ-IN)BK2DPSK〔2PSK〕-OUT

確定碼測試點〔NRZ-IN〕相對碼測試點2DPSK〔2PSK〕信號測試點/輸出點，V

>0.5VP-P2FSK-OUT2ASK

2FSK/輸出點，V>0.5VP-P2ASKV>0.5VP-P3-13-2主要元器件對應關系如下：8〔A〕2〔B〕AB碼變換2ASK2FSK2DPSK〔2PSK〕射隨器

U2D74LS393U2D74LS393U5LF347，調諧回路U5LF347，調諧回路U1D74LS74；U3：74LS86U64053U6：三路二選一模擬開關4053U6：三路二選一模擬開關4053Q1,Q2,Q3901382ASK0.554MHZ。放大器Q1，Q3出兩個頻率相等、相位相反的信號，這兩個信號就是2PSK、2DPSK2FSK1/81/16，也是通過分頻和濾波得到的。2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK3-33-32PSK、2DPSK1.52PSK相異時，2PSK1802PSK2DPSK信號的相位與信息代碼的關系是：碼元為“1”時，2DPSK180。碼元為“0”時，2DPSK10指將本碼元內信號的初相與一碼元內信號的末相進展比較，而不是將相鄰碼元信號的初相進展比2PSK2DPSK關系。但不管是那種關系，上述結論總是成立的。本單元用碼變換——2PSK2DPSK3-2AK、2PSK2DPSK2DPSK2PSK信號。圖中設碼元寬度等于載波周期，已調信號的相位變化與AK、BK的關系固然也是符合上述AK10BKAKBK103-2BK00100，這取決于載波的參考相位以及異或門電路的初始狀態(tài)。2DPSK2PSK2DPSK2PS〔MDPSK紹。A BK + BK-1 TS

2PSK調制

2DPSK(AK)2PSK(BK)2PSK

3-22DPSKωS(t)=m(t)Cos tωc式中m(t)為雙極性不歸零碼BNRZ，01”等概時m(t)S(t)2DPSK2PSK2ASK2PSKm(t)NRZ，NRZ2ASK2FSK〔2FSK〕AK與AK2ASK相加。時域表達式為m(t)NRZ

S(t)m(t)cos tm(t)cos tc1 c2ff-f fccsf+fc sff-f fc f+fcs c s2ASK2PSK〔2DPSK〕f-fc1 sffc1f f+fc2 c2 s2FSK圖3-42ASK、2PSK〔2DPSK、2FSK信號功率譜設碼元寬度為Tsf=1／Ts在數(shù)值上等于碼速率，2AS、2PSK〔2DPSK、2FSK的功率譜密S3-42ASK、2PSK〔2DPSK〕的功率譜是數(shù)字基帶信號m(t)功率譜的線性搬移，故常稱2ASK2PS〔2DPSK〕為線性調制信號。多進制的MASKMPS〔MDPSKMFSK信號的功率譜與二進制信號功率譜類似。本試驗系統(tǒng)中m(t)是一個周期信號，故m(t)有離散譜，因而2ASK、2PSK〔2DPSK、2FSK也具有離散譜。四、試驗步驟生疏數(shù)字信源單元及數(shù)字調制單元的工作原理。源端口目的端口1源端口目的端口1BS-OUT數(shù)字調制BS-IN2．數(shù)字信源單元NRZ-OUT數(shù)字調制:NRZ-IN3．數(shù)字信源單元:CLK數(shù)字調制:CLKCH1AK(NRZ-IN)，CH2BK，信源模塊的KK、K置于任意狀態(tài)〔非全0，觀看AK、BK波形，總結確定碼至相對碼變換規(guī)律以及1 2 3從相對碼至確定碼的變換規(guī)律CARCAR-DCH12DPSK-OUT，CH2AKBK2DPSK的關系以及2DPSK信號相位變化與相對碼的關系〔此關系即是2PSK信號相位變化與信源代碼的關系。留意：2DPSKCH1AK、CH22FSK-OUT2ASK-OUTAK〔留意“1”碼與“0”2FSK。用頻譜議觀看AK、2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜〔條件不具備時不進展此項觀看?！踩鄙俅尜A功能2FSK2DPSKNRZ五、試驗報告要求及思考題1010011010，求相對碼。1010011010，求確定碼。10011010，11.52DPSK2PSK波形?？偨Y確定碼至相對碼的變換規(guī)律、相對碼至確定碼的變換規(guī)律并設計一個由相對碼至確定碼的變換電路。總結2DPSK信號的相位變化與確定碼的關系以及2DPSK信號的相位變化與相對碼的關系〔2PSK。試驗四數(shù)字解調試驗一、試驗目的2DPSK2FSK二、試驗儀器雙蹤示波器一臺通信原理Ⅵ試驗箱一臺M6M4三、根本原理可用相干解調或差分相干解調法〔相位比較法〕解調2DPSK信號。在相位比較法中，要求載波頻率為碼速率的整數(shù)倍，當此關系不能滿足時只能用相干解調法。本試驗系統(tǒng)中，2DPSK載波13/4SK-INAK相乘 MU器LPFCM-OUTBK-OUTCAR-IN器(a)BS-IN4-1數(shù)字解調方框圖〔a〕2DPSK相干解調〔b〕2FSK2DPSK2FSK4-14-2分別為兩個解調器的方框圖和電原理圖。數(shù)字解調電路圖(A)2DPSK4-2數(shù)字解調電路圖〔B〕2FSK2DPSK2DPSK-INCAR-IN

2DPSK/測試點相干載波輸入點BS-INMULPFCMBKAK-OUT

位同步信號輸入點相乘器輸出信號測試點低通、運放輸出信號測試點整形輸出信號的輸出點/測試點解調輸出相對碼測試點解調輸出確定碼測試點2FSK2FSK-INBS-IN

2FSK/測試點位同步信號輸入點DW1 1DW2 2FDLPFCMAK-OUT

2FSK低通濾波器輸出點/測試點整形輸出測試點解調輸出信號的輸出點/測試點2DPSK相乘器 U1：模擬乘法器MC1496低通濾波器運放整形抽樣器碼反變換器

R10，C25U2UA741U4A、B：74HC04U3:A：D74HC74U3:B：D74HC74；U5:A：74862FSK整形1 U2:F：反相器74HC0412相加器低通濾波器2抽樣器

U1：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123U3:A：74LS32U5：LM318；假設干電阻、電容U2:E：74HC04U4:B：D7474在實際應用的通信系統(tǒng)中，解調器的輸入端都有一個帶通濾波器用來濾除帶外的信道白噪聲并確保系統(tǒng)的頻率特性符合無碼間串擾條件。本試驗系統(tǒng)中為簡化試驗設備，發(fā)端即數(shù)字調制的輸出端沒有帶通濾波器、信道是抱負的，故解調器輸入端就沒加帶通濾波器。DPSK4-3相。4-32DPSK4-44-42FSK4-42FSK1”碼載頻等于碼速率的兩倍，“0”碼載頻等于碼速率。122.5V74HC042.5V，12FSK信號變?yōu)門TL2FSK22.5V12TTL2FSKLPFTTLU2出信號進展整形。必需說明一點，2DPSK01，否則抽樣判決器不能正常工作。四、試驗步驟M6M44-5實際通信系統(tǒng)中，解