数字通信原理与技术实验一到五.doc

现代通信原理与技术 随堂实验报告 学院 计 算 机 与 电 子 信 息 学 院 专业 电子信息工程 班级 xxxxxxxxxx 姓名 学号 xxxxxxxxxxxx 指导教师 陈信 实验报告评分：_实验一 AMI、HDB3编译码实验一、实验目的了解由二进制单极性码变换为AMI码HDB3码的编码译码规则，掌握它的工作原理和实验方法。二、实验内容1伪随机码基带信号实验2AMI码实验 AMI码编码实验 AMI码译码实验 AMI码位同步提取实验3HDB3编码实验4HDB3译码实验5HDB3位同步提取实验6AMI和HDB3位同步提取比较实验7HDB3码频谱测量实验8书本上的HDB3码变化和示波器观察的HDB3码变化差异实验三、实验仪器实验箱 HDB3编译码实验，华南理工大学电子与信息工程系 1套示波器 GOS-620 1台直流稳压器 YB1711A 1台数字频率计 HC-F1000C 1台四、实验步骤准备工作：1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机；2、把实验板电源连接线接好；3、开机注意观察电流表正电流 I250mA 若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。为了测试电路方便，我们提供了一个简易PCM信号发生器，根据开关的位置，可产生8位循环的随机码。实验者可自己选择K1K8的开关。产生各种连0、连1单极性二进制基带信号。A、AMI码实验K9、K10置AMI1.K1一K8置10011100，测量P12、P22，观察AMI码变换规则，P22与P30比较，测量P30归零码变换波形。测量译码P31时钟提取波形，测量整形后CP3波形。注意时钟移位是用靠谐振回路失谐产生。（如下图1所示）图12K1一K8置10000000，测量P12、P22波形，观察连0码多时，AMI码变换规则。测量译码时钟提取波形，你会发现，由于连0数多，P31时钟提取呈衰减趋势。CP3脉冲波形有断续。即AMI码连0数大多时，对时钟提取不利。（如下图2所示） 图23K1一K8置00000000，测量P12、P22变换AMI码波形，仍然保持全0电平。测量译码P3l，则时钟信号提取不到，CP3为全0。（如下图3所示）图3B、HDB3码实验K9、K10置HDB3(波形记录20个码元以上)。（如下图4所示）图41K1一K8置10Ol11OO，测量P12、P22波形，观察HDB3码变换规则，在没有四连0时，P23无四连0检出信号，HDB3与AMI码变换规则相同。但由于要储存计算有无4个连0。故P22输出比输入P12要延时5位码元。其余类同。这一点与老师上课时和书本上的内容有差别。测量译码P3l,CP3时钟提取波形。测量P33检测不到破坏点V码，比较P12与P32，P32无插入B脉冲检出。比较P12与译码PCM码输出。恢复数据与发端相同。（如下图5，6所示）图5图62K1一K8置10010000，测量P12、P22，码变换波形，由于有四个连0码，P23有四连0检出信号，P22输出有破坏点V码出现。把P22与CP2比较，你会发现，这时四连0是做BOOV变换。因为这时两个V间有偶数个B码。测量P33，比较P12与P32，P32有插入B脉冲检出。这时收端可以检测到破坏点、CP3时钟提取正常，测量译码PCM输出与P12比较，恢复数据相同。（如下图7，8所示）图7图83K1一K8置1000000，测量Pl2、P22、HDB3码变换波形，这时你也可以看到有破坏点V码，测量P23，有四连0检出信号。把P22与CP2比较。你会发现这时四连0码是做0OOV变换，因为这时两个V间有奇数个B码。P33有破坏点V码脉冲检出，P12与P32比较，P32无插入B脉冲检出。（如下图9，10所示）测量译码P3l,CP3时钟提取正常。测量译码PCM输出，恢复的数据与P12输入相同。图9图104K1一置0000000，测量P12、P22，观察HDB3码变换波形，这时四连0是做BOOV变换。P23有四连0检出信号。测量译码P3l、CP3，虽然P12无信号送人，CP3时钟仍然提取得出来。用频率计测量CP3，其数值与P1、P2是相同的，把K9、K10。转置AMI。则P3l、CP3时钟立即消失，把K9、K10再转HDB3，则P3l、CP3立即出现时钟。测量P33，有破坏点V码检出，比较P12与P32，P32有插入B脉冲检出。测量P12与译码PCM输出，恢复数据相同，仍然是全0码。（如下图11，12所示）图11图12实验二 PCM编、解码单路、多路实验一、实验目的1. 了解PCM编译码的基本工作原理及实现过程。2. 了解语音信号数字化技术的主要技术指标，学习并掌握相应的测试方法。3. 初步了解通信专用集成电路的工作原理和使用方法二、实验内容1. 信号源实验 5. PCM一次群多路编码实验1) 取样脉冲、定时时钟实验 1) PCM多路编码静态工作实验2) 同步测试信号源实验 2) PCM一次群帧结构、帧同步信号实验2. PCM单路编码实验 3) PCM一次群编码实验1) 极性码编码实验 4) PCM一次群译码实验2) 段内电平码编码实验 6. PCM系统性能调试3) 段落码编码实验 1) 编码动态范围3. PCM单路译码实验 2) 信噪比特性4. PCM单路编译码实验 3) 频率特性7. 学生常犯的测量错误三、实验原理实验电路由定时部分，编、译码部分，同步测试信号原部分，译码功效四大部分组成。方框原理图如图1，电路原理图如图2。图1 PCM编译码实验原理图四、实验仪器实验箱 PCM编解码单路多路实验，华南理工大学电子与信息工程系 1套示波器 GOS-620 1台数字频率计 HC-F1000C 1台函数发生器 1台数字毫伏表 DF1931 1台直流稳压器 YB1711A 1台学生自带小型FM收音机（备耳机插孔）五、实验内容准备工作：1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机；2、把实验板电源连接线接好；示波器探头1：10，严禁1：1。3.接1、2 功放输出接假负载4、开机注意观察电流表正电流 I180mA 负电流 I60mA 若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。 (一) 时钟部分1. 用示波器线接P1，测量晶振波形。线接P2测量位定时波形应为对称方波。2. 用频率计测量P1晶振频率和测量P2位定时频率应分别为4.096MHz和2.048MHz。3. 用示波器线接P3，线接P12测量其波形均应为窄脉冲系列。用频率计测量P3、P12两点频率都应为8KHz, 、两点信号相位差别180。是多路编码的取样脉冲，是多路编码的信令时隙TS16。(二) 同步测试信号源部分开关K位置，K1接触3.41. 示波器接P6测量应为正弦波，用频率计测量其频率应为2KHz。P6信号是专门为实验设计的同步测试信号源。(如图3所示)图32. 测P7波形、调整,P7为连续可变的正弦波。然后用毫伏表测量P7的幅度，应调整到刚好为1000Mv(有效值)。(如图4所示)图43. 示波器线接P3,线接P7, P3 4个取样脉冲(单路工作取样脉冲)。有两个对准P7正弦波峰顶。另两个对准正弦波信号过零点。如果不在此位置上，可调整。一般由指导老师调整，建议学生不要调整。并作好记录。(三) PCM单路编，译码实验 TCM2914开关位置K1接3、4，即选同步测试信号源2KHzK2接3、4，送单路工作发送64KHz时钟K3接3、4 送单路编码有效时间K4接1、2 送解码器输入信号K5接3、4 送单路工作接收时钟64KHzK6接1、2 功放输出接假负载1.示波器线接P3,线接P9，示波器工作方式(MODE)开关置Chop(断续)位置。在低电位期间，P9输出PCM 8位编码值。改变示波器扫描频率，使荧光屏可以显示到P3 5个取样周期。观察码位时，示波器同步信号必须以P3作触发。仔细观察这5个取样值的编码码型。第一个和第5个取样点的码型是完全一样的。即完成了正弦波的一个周期。要注意的是，编码器2914P9输出的是ADI码，即偶位码“0”码变“1”码，“1”码变“0”码。记录下这5个取样点的码型。a、观察第一位极性码，4个取样点中，有两个取样点第一位码为正，另两个取样点第一位码为负。(如图5所示)图5b、观察段落码。把P7信号减小至40mv左右。记录下4个取样点的编码值，并与a、的记录结果进行比较。大信号的段落码落在第7、8段。而小信号的段落码落在第1、2段。在作较大范围变化时，其段落码是不变的。(如图6所示)图6c、观察段内电平码。P7信号40 mv (有效值)。线接P3, 线接P9，微调，观察每个取样点第5、6、7、8码位变化。你会发现，只要作极其微小的变动其段内电平码也是不一样的。从这里看出PCM的编码精度是比较高的。记录9mv，l0mv(有效值)的编码值。(如图7所示)图7d、动态观察编码输出。调整，使P7信号在1000mv一40mv之间变化。观察输出的码型变化（不记录）。e、观察静态输出码型。K1接1、2(即无信号输入时)，PCM编码本 输出全0码，但输出变为1、0交替码。这是根据国际电报委员会规定。编码器输出偶位翻转（ADI）以利于传输时钟提取，而P3比较码位有闪动的是哪一位信号。(如图8所示)图8f、观察解码输出。P9输出1、0交替码时，把线改接。此时解码器无信号输出。再把线P9改接P7，P7此时无信号输入。然后，K1接3.4，调整，随着P7幅度增大，P10输出同步增长。P7幅度减小时，P10输出同步减小。并且输出波形较好。(如图9所示)图9g、观察功放输出。把线改接P11，打开音量电位器，可看到放大了的P10信号，把K6接3、4，喇叭会有2KHz音频信号。2、试听译码还原信号FM收音机接收电台信号用耳机连接线接FM收音机和实验板，K1接1.2，示波器A线接P7，调，使P7观察到音频信号，音量电位器开置最大，示波器B线接P11，K6接3、4，细观察试听还原的信号。(四) PCM多路编、译码实验开关位置：K1接1、2，送外非同步信号K2接1、2，多路编码工作状态K3接1、2，送信令时隙K4接1、2，送解码入信号K5接1、2，多路解码工作状态K6接1、2，功放输出假负载1. 观察静态时多路PCM编码输出波形线接P9, 线接P7，把示波器扫描频率转至较低时，线有一系列负窄脉冲。把线改接P3，P3的周期和相位和P9都是同步的，P3就是取样脉冲8KHz，P9两个负窄脉冲间就是PCM基群的一帧时间。把示波器扫描频率转至较高的位置，你可以看到窄脉冲里面还有8位码元，这就是一帧的一个时隙。静态时为0、1交替码，其它时隙未用处于高阻状态。作记录。把线改接P10，静态时P10无解码信号输出。注意，这里未加入同步时隙(请参考图10)。图102. 观察有信号时多路PCM编码输出波形从外面信号发生器送入lKHz、音频信号至P4。这时P9编码输出波形立即变为上下两条斜线交替。产生上、下两条线就表明已经编了码，看不到码元变化是由于信号每次取样值都不一样，其编码码型不同，在示波器显示同一位置，有时为“1“码，有时为“0”码，由于示波器平均余辉作用，我们只能观察到两条线。而发生倾斜是由于编码器是CMOS器件，输出阻抗很高，而示波器输入阻抗较低而发生的测量误差。理论上应为一水平直线。作记录。(如图11所示)图113. K1接1、2，线接P7，线接P10，调节大小，P10与P7同步增大或减小。(如图12所示)图124. K6接3、4，K1接1、2，把电位器调至较大，用收音机接收调频信号，用耳机连接线连接收音机和实验板耳机插孔，打开音量电位器，试听编码、译码还原的信号，用示波器观察P4和P11的音频信号。 5.对PCM和系统的系统性能进行比较，总结它们各自的特点。PCM和M都是模拟信号数字化的基本方法,M实际上是DPCM的一种特例。PCM系统的特点：多路信号统一编码，一般采用8位编码(语音信号).编码设备复杂，但质量较好。PCM系统一般用于大容量的干线通信。M系统的特点：单路信号单用一个编码设备，设备简单，一般数码率比PCM的低，质量次于PCM。M一般适用于小容量支线通信，话路增减方便灵活。在相同的信道传输速率下，对于量化信噪比，在传输速率低时，M性能优越，在编码位数多、码率较高时，PCM性能优越。在编码位数时，M性能优于PCM性能; M与PCM抗干扰性能取决于误码的影响。由于M中误码只会引起2的脉冲幅度误差，而在PCM中误码所引起的误码脉冲幅度一般大于2,所以，在同样误码条件下，M系统质量优于PCM质量。如果希望两者有相同的误码噪声功率，则PCM系统中误码率小于M系统中的误码率; M比PCM更适用于对语音信号和图像信号的编码。 6.在实际的通信系统中收端(译码)部分的定时信号是怎样获取的?在数字传输系统或设备的标准接口上，信码与时钟信号总是成对出现的。但是在数字传输系统内部，为了节省信道，通常是把时钟信号与信码综合到一起传输。在发信端把两者合并起来，到收信端再把它们分开。在收信端进行信号分离时，通常是首先提取时钟信号，然后再借助于时钟信号来识别信码。时钟信号就是定时信号，用来同步。 7.对改进实验有什么建议?实验应多设一个增量调制系统小实验，让同学分辨出PCM调制波形与增量调制波形的区别，使同学熟悉PCM调制和增量调制的各自特点。实验三 DPSK调制、解调实验一、实验目的1. 加深对DPSK调制原理的理解及其硬件实现方法2. 进一步了解DPSK解调原理各种锁相环解调的特性，掌握同相正交环的解调原理及其硬件实现方法3. 加深对载波提取电路相位模糊度的理解4. 加深对眼图几个主要参数的认识二、实验内容1. DPSK调制实验1) 载波、时钟信号实验 2) 伪随机基带信号源实验3) 差分编码实验 4) DPSK调制实验2. DPSK解调实验1) 同相正交环解调DPSK实验 4) 基带信号解调、相位锁定实验2) 压控振荡器实验 5) 基带信号判决实验 3) 载波900相移实验 6) 差分译码实验3. DPSK调制解调系统实验1) 同步带测量实验 2) 捕捉带测量实验3) 载波提取锁相环相位模糊度实验 4) DPSK调制解调眼图实验4. 学生常犯的测量错误三、实验原理和电路说明1. 调制2DPSK系统的调制部分框图如图1所示。下面分几部分说明。1.1 M序列发生器实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试方便，一般都是用M序列发生器产生一个伪随机序列来充当数字基带信号源。按照本原多项式组成的五级线性移位寄存器，就可得到31位码长的M序列。码元定时与载波的关系可以是同步的，以便清晰观察码元变化时对应调制载波的相位变化；也可以是异步的，因为实际的系统都是异步的。本实验的M序列由IC3、1C4、IC5、IC6产生，码元速率为lMb/s。2DPSK M序列发生器差分编码调 相10晶 振10MH22 P2 P3 P6 P1 P5图1 2DPSK调制部分框图 1.2 相对调相和绝对移相移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例:取码元为“1”时，调制后载波与未调载波反相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波同相；“1”和“0”时调制后载波相位差1800。 绝对移相的波形如图2所示。在同步解调的PSK系统中，由于收端载波恢复存在相位含糊的问题，即恢复的载波可能与未调载波同相，也可能反相，以至使解调后的信码出现“0”、“1”倒置，发送为“1”码，解调后得到“0”码；发送为“0”码，解调后得到“1”码。这是我们所不希望的，为了克服这种现象，人们提出了相对移相方式。图2 绝对移相的波形示意图在一般情况下，相对移相可以通过对信码进行变换和绝对移相来实现。将信码经过差分编码变换成新的码组一相对码，再利用相对码对载波进行绝对移相，使输出的己调载波相位满足相对移相的相位关系。设绝对码为an，相对码为bn，则二相差分编码的逻辑关系为: (1)差分编码的功能可由一个模二和电路和一级移位寄存器组成。本实验用IC6: A和IC8完成。调相电路可由模拟相乘器实现，也可由数字电路实现。实验中的调相电路是由数字选择器(74LS153)完成的。当2脚和14脚同时为高电平时，7脚输出与3脚输入的0相载波相同；当2脚和14脚同时为低电平时，7脚输出与6脚输入的相载波相同。这样就完成了差分信码对载波的相位调制。图3示出了一个数字序列的相对移相的过程。图3 绝对码实现相对移相的过程对应于差分编码，在解调中有一差分译码。差分译码的逻辑为: (2) 本实验由IC9、IC10完成。将(1)式代人(2)式，得 这样，经差分译码后就恢复了原始的发码序列。1.3数字调相器的主要指标在设计与调整一个数字调相器对，主要考虑的性能指标是调相误差和寄生调幅。（1）调相误差由于电路不理想，往往引进附加的相移，使调相器输出信号的载波相位取值为00及1800+，我们把这个偏离的相角称为调相误差。调相器的调相误差相当于损失了有用信号的能量。(2)寄生调幅理想的二相相位调制器，当数码取“0”或“1”时，其输出信号的幅度应保持不变，即只有相位调制而没有附加幅度调制。但由于调制器的特性不均匀及脉冲高低电平的影响，使得“0”码和“1”码的输出信号的幅度不等。设“0”码和“1”码所对应的输出信号幅度分别为Uom及Uim，则寄生调幅为:2解调2.1 同相正交环绝大多数二相PSK信号采用对称的移相键控，因而在码元1、0等概条件下都是抑载波的，即在调制信号的频谱中不含载波线谱，这样就无法用窄带滤器从调制信号中直接提取参考相位载波。对于PSK而言，只要用某种非线性处理的方法去掉相位调制，就能产生与载波有一定关系的分量，恢复出同步解调所需要的参考相位载波，实现对被抑制掉的载波进行跟踪。 从PSK信号中提取载波的常用方法是采用载波跟踪锁相环，如平方环、同相正交环、逆调制环和判决反馈环等。这几种锁相环的性能特点列于表1中。本实验采用同相正交环。同相正交环又叫科斯塔斯（Costas）环。实验原理如图3.7所示。在这种环路里，误差信号是由两个鉴相器提供的。压控振荡器(VCO)给出两路相互正交的载波到鉴相器。输入的2PSK信号经鉴相后在由低通滤波器滤除载波频率以上的高频分量，得到基带信号Ud1、Ud2，这时的基带信号包含着码元信号，无法对压控振荡器(VCO)进行控制。将Ud1和Ud2经过基带模拟相乘器相乘，就可以去掉码元信息，得到反应VCO输出信号与输入载波间相位差的控制电压。表1 几种锁相环的性能特点锁相环特性平方环同相正交环逆调制环判决反馈环环路工作频率f2f0ff0ff0ff0等效鉴相特性正弦正弦近似距形近似距形解调能力无有有有电路复杂程度鉴相器工作频率高需用基带模拟相乘器需用二次调制器需用基带模拟调制器2.2集成电路压控振荡器(IC-VCO)压控振荡器(VCO)是锁相环的关键部件，它的频率调节和压控灵敏度决定于锁相环的跟踪性能。实验电路采用一种集成电路的压控振荡器74S124。集成片配以简单的外部元件并加以适当调整，即可得到令人满意的结果。 集成片的每一个振荡器都有两个电压控制端，Vr用于控制频率范围(14脚)，Vf用于控制频率范围调节(1脚)。外接电容器Cext用于选择振荡器的中心频率。当Vr和Vf取值适当，振荡器的工作正常时，振荡器的频率f0与Cext的关系近似为: f0与Cext 的关系曲线如图4所示。当固定Cext时，Vr与Vf有确定的函数关系。以Vr=Vf=2V时的输出频率f0为归一化频率单位，由实验数据可画出以Vr为参变量时归一化频率fn随Vr的变化曲线如图3.10所示。由图3.lO的曲线可以看出，随Vr的增大，VCO的压控灵敏度和线性范围都在增大。选取适当的Vr值和Cext值，将误差电压经线性变换后充当控制电压Vf，这样就可实现由误差电压控制VCO。当时，一组典型的实验数据为,，这时Vr在2.8V左右移动。2.3单片集成双平衡模拟相乘器图4 ICVCO使用实例2.3 MC1496/MC1596(F1496/F1596、XD-5202)(a)电路说明MC1496/MC1596双平衡模拟相乘器习惯上又称为平衡调制 - 解调器，它是单片集成双平衡模拟相乘器中有代表性的产品之一。国内同类产品有F1496/F1596、XD-5202等，国外同类产品还有LM1496/LM1596、SG1496/SG1596等。MC1496是00C一700C民用温度范围产品，MCl596是-550C-+1250C军用温度范围产品。该产品具有极好的载波抑制能力(0.5MHZ时为一65dB；10MHZ时为-50dB)、高的共模抑制比(-85dB)，平衡输入、输出和方便的增益调整与信号处理等优点。其电路如图5-1所示，与改进的双平衡模拟相乘器相比较，电路是相同的，仅恒流源用晶体管Q7和Q8代替，二极管D与500电阻构成Q7、Q8的偏置电路。负载电阻接在、两端，反馈电阻RY接在、两端，起展宽输入信号的线性动态范围和调整电路增益的作用。(b)参数选择1载波电平Ux选择 因为载波抑制比与载波输入电平密切相关。小的载波电平不能完全打开上面的开关器件，结果信号增益较低，载波抑制亦较低。而高于最佳值的载波电平将产生不必要的器件和电路的载漏，同时也使戴波抑制特性恶化。测试表明，当载频为500KHZ时，用6OmV(rms)的正弦载波，可获得最佳载波抑制。当载频为10MHZ时，最佳载波约为16Omv(rms)。频率较高时，为了使载漏最小，电路的设计要注意。为防止载波输人和输出之间的电容耦合，必须采用屏蔽措施。实际应用时，还可以在、之间接人载波调零电位器。当MC1496/MC1596用于同频鉴相时，如图5一12所示。可把两个相同频率的高电平信号分别加到两个输入端，则输出电压是两个输入信号相位差的函数，起到了鉴相作用。2.4传输畸变和眼图数字信号经过非理想的传输系统必定产生畸变，为了衡量这种畸变的严重程序，一般都采用观察眼图的方式。眼图是示波器重复扫描所显示的波形，示波器的输入信号是解调后经低通滤波器恢复的未经再生的基带信号，同步信号是位定时。这种波形示意图如图5示。 图5 眼 图衡量眼图的几个重要参数有:(1)眼图开启度(U一2U)/U即最佳抽样点处眼图幅度的“张开”程度。无畸变眼图的开启度为100%。(2)“眼皮”厚度2U/U即最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”厚度应为0。(3)交叉点散度T/TS即眼图波形过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散为0。(4)正、负极性不对称度|(U1-U2)|/ |（U1+U2）|即最佳抽样点处眼图正、负幅度不对称的程度。无畸变眼图的极性不对称应为0。如果传输信道不理想，产生传输畸变，就会很明显地由眼图的这几个参数反映出来。其后果可以看成有效信号的能量损失。可以推导出，等效信号信噪比的损失量Eb/N0与眼图开启度(U-2U)/U有如下关系:Eb/N0=20log|(U-2U)/U |(dB) 同样，交叉点发散度对信噪比损失的影响，也可以等效为眼图开启度对信噪比损失的影响，这里不再详述。2.5 位定时本实验没有位定时提取实验，位定时是由发端时钟从P12输入经延时在P16点产生。实际的DPSK解调位定时，必须由接收信号中提取。可参照FSK位定时提取方法。三、实验仪器实验箱 DPSK调制解调实验，华南理工大学电子与信息工程系 1套直流稳压电源 YB1711A 1台双踪同步示波器 GOS-620 1台数字频率计 HC-F1000C 1台四、实验内容准备工作：1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机；2、把实验板电源连接线接好；3、开机注意观察电流表正电流 I280mA 负电流 I60mA 若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。A.发送实验开关位置 K1接1.21测量载波P5振荡频率，观察记录P5波形、频率。（如图6所示）2. 测量位同步P1信号频率，观察记录P1波形、频率。（如图7所示）图6图73. M序列发生器设初始状态为10000，试列表写出多项式，组成一个周期的M序列。把列表的结果与实验结果相比较。示波器用P2触发，观察并记录P2的波形。以Pl比较，验证M序列的主要性质。（如图8所示）图84差分编码示波器示波器MODE（工作方式）置Chop（断续），观察并记录P3的波形，将P2和P3的波形进行比较，验证差分编码的规律。注意P3比P2有一位码时延。（如图9所示）图95数字调相电路示波器MODE置Chop，以P3为同步信号，观察并记录P6数字调相波形。验证差分编码的规律B接收实验1.示波器A线接P7，B线接P8， 频率计输入线接P11，调整W5，使显示的频率与发端P5一致，即至锁定状态，当锁定时要继续按原方向调整，调整W5仔细体会锁定和失锁的工作状态。长时间未接通电时，可把K1接2.3，频率计接P11，调整W5把频率调至5MHz左右，把K1接1.2，即能进入锁定状态。a) 锁定时观察P7、P8解调的基带信号。（如图10所示）图10b) 失锁时观察P7、P8解调的基带信号。（如图11所示）图112 .锁定时观察P6发端的调制信号和P8解调的基带信号之间关系。（如图12所示）图123眼图实验，A线接P8,B线接Pl6，示波器同步触发选B线，微调示波器水平扫描频率，观察眼图。（如图13所示）图134. 观察P11、P12两相干载波90相位差关系，即和之关系。（如图14所示）图145. A线接P8、B线接P13，观察记录过零检测波形。6. A线接P13,B线接Pl4，观察记录判决电路波形。7. A线接P14,B线接Pl5，观察记录差分译码结果，验证差分译码性质。（如图15所示）图158A线接P2,B线接Pl5，观察发端信码与收端解码应一致，并做记录。（如图16所示）图1610同步带和捕捉带实验频率计接Pl1，示波器按3方法观察眼图，调节W5左旋使环路处于失锁状态。此时Pll提取的载波频率与发端有差异，观察P8眼图会变得模糊不清。调W5缓馒地向右旋转，一边观察频率计，一边观察眼图，当转到某一定位置时VCO的频率会突然进入锁定频率，把Kl接2.3，记下此时的频率为f1。K1接回1.2，环路应立即进入锁定状态。继续使W5往右旋转，当转到某一定位置时，环路又会失锁。把K1接2.3，记下此时的频率为f2，把Kl接回1.2，环路应仍处于失锁状态。使W5往左缓慢旋转，当转到某一定位置时，环路又进入锁定，把K1接2.3，记下此时VCO的频率为f3。把Kl接回1.2，环路应立即进入锁定状态。使W5继续缓慢向左旋转，当转到某一位置时，环路又失锁，把Kl接2.3，频率计显示f4频率，记下f4频率，把Kl接回1.2环路还处于失锁状态。同步带 捕捉带 为提高测量精度，上述过程可反复进行几次，取平均值。10. 锁相环载波提取相位模糊度实验频率计接P11，示波器A线接P3,B线接P14。用反复关断，接通电源，可观察到反向工作情况。同时观察P14输出波形，你会发现，有时P14输出与P3同极性，而另一时间P14输出与P3反相。即在锁定时，解调的数据有反向工作状态。但经差分编码译码后，P2和Pl5始终都是相同。即经过差分译码后，去除了载波的相位模糊示被器A线接P9，频率计接P11，调W5，观察在环路锁定和失锁状态时VCO控制电压的变化。同步带和捕捉带示意图实验四 循环码编、译码实验一、 实验目的了解生成多项式g（x）与编、译码器之间的关系，码距与纠、检错能力之间的关系。二、 实验内容1 根据编码规则验证循环码的生成多项式。 2 通过实验了解循环码的工作原理。（1） 了解生成多项式g（x）与编码及译码的关系。（2） 了解生成多项式g（x）与码距d的关系。（3） 了解码距d与纠、检错能力之间的关系。（4） 观察该码能纠几个错误码元。（5） 观察循环码的循环性以及封闭性。3 通过实验了解编、译码器的组成方框图及其主要波形图。4 了解信道中的噪声对该系统的影响。三、 基本原理1 总原理方框图（图1）。图1 循环码的编、译码系统由下列五部分组成：定时单元、信码发生器及显示部分、编码器、模拟信道部分（包括错码发生器及显示部分）和译码器。（1） 定时单元 本单元提供编码器及译码器所需的时序信号。其时钟重复频率（CP）为2MHZ。（2）信码发生器本单元给编码器提供一个信号源，手控开关（板上CDIN）置于+5V时，发光二极管亮，代表输出“1”码元。若开关置于“0”，代表输出“0”码元。根据二极管亮与否可在面板上直接读出所需信码。信码从“000000”“111111”共有26=64种状态，代表64个码字。每一个码字均由手控开关组成，在帧脉冲信号的作用下，与门开启，手控信号并行输入移位寄存器（D触发器）的S端。当脉冲消失后，随着时钟脉冲CP的作用，CDIN串行输出所需的码元。（3）循环码编码器原理编码器是本实验的主要部分。根据生成多项式，采用5个异或门和D触发器组成编码器。在K1信号的控制下，输入6位信息码元CDIN，一方面串行输入信道（即至收端译码器中的6位移存器），另一方面通过与门送入除法电路进行计算。第6位输入码元结束时，K1信号也为零，在CP脉冲作用下，移位寄存器将计算的结果（CDOUT）送往信道，即在6位信息码元后附加了9位监督码，使码长（n=K+r）为15。（4）模拟信道传输错误部分严格说编码输出的基带信号发往信道，若信道为有线的，需加均衡设备；若为无线信号，需加调制设备。本实验的目的是观察编码输出波形及该波形经过信道后纠错能力，尽量省去附加设备。本实验设计了一个15位错码发生器（板上ECD框内）可在不同位置使用开关任加“1”码，并使相应的发光二极管发光，显示错码产生的位置（如图2所示）。图2 位错码发生器15位错码发生器的原理与前述信码发生器一样，不再详述。错码发生器产生的“1”码与编码器输出的信号CDOUT相异或，产生的码即为错码，经过模拟信道部分，输出的信码为带有错误的码元。如编码器输出的信码为110011，经过该信道，信道输出错误码为000110，送入译码器去的信号即为110101。（5）译码方框图及原理介绍译码器方框图见图3。图3 译码器方框图经过信道加错后的信码，在K1信号的作用下，进入6位移存器，同时另一路进入除法电路进行伴随式计算，当6个信码全存人移存器时，电子开关置于“0”，此时信码保存在移存器中，同时另一路已进入除法器的信码，在CP脉冲的作用下，进入除法电路及正交方程形成网络、大数逻辑判决电路。由于本实验最小码间距离d0=6，故最多能纠正两位错码，若错码个数在2个以内，该系统能自行纠正，纠正后的信码通过电子开关进入移存器，并在显示信号K3的作用下，若发光二极管亮表示“1”码，不亮表示“0”码。此时译码信号是并行输出至显示部分的，它显示的信号应与信源显示的一一对应（注意此时信道干扰产生的错码只能是1个或2个）。假如信道中错误个数已超过该码纠错能力（即超过2），那么译码显示与编码显示不能对应。正交方程的定义是：假定最高错误码元为e14，其次e13，此类推至e0，即e14在每个方程中均出现一次，而其它错误码元在4个方程组中出现一次，正交方程组如下：由正交形成网络输出至大数逻辑判决电路，由四个三与非门及四输入与非门组成。该电路输出信号通过与门在K2信号作用下，一方面进入除法电路进行伴随式复位，另一方面进入异或门，与6位移位寄存器中相应的信号相加（最高位）。已纠正的码经过与门又存在相应的移位寄存器中。6位移位寄存器将纠正后的正确码字在显示脉冲K3作用下并行输出。在2个错误码元以内本电路能自行校正，译码器显示的码与编码器显示的码应一致。如果错误码元超过2个，译码电路会产生错纠现象，译码显示电路显示的码与编码器不一样，即使一样也是巧合。 四、实验内容准备工作：1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机；2、把实验板电源连接线接好；3、开机注意观察电流表正电流 I250mA 若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。在介绍基本原理时，已经对循环编译码实验电路的总体方案作了介绍，这是纠错码实验的一种方案。1.实验前，复习有关线性码及循环码的教材和参考书。并用编码规则验证循环码的生成多项式。 2.以时钟CP为准，观察编码器的输出波形。)（1） 把双踪示波器的一路接至CP，另一路接至输出信码，以时钟CP为准，观察编码器的输出波形中前6位信息码的波形CDIN。若示波器上显示高电平，面板上的发光二极管相应发应亮，若为低电平，发光二极应熄灭。（如图4所示）图4（2） 在CDOUT观察附加在信息码后的9位监督的波形，并与理论结果比较，观察是否一致。 根据已验证的生成多项式 求得每一码字的余式 。理论计算得到码字应为：m（x）为信息码，由板上开关（CDIN框内）手控获得。6位信息码元可以组成26=64个二进制码字。由上述公式计算得64循环码字，如附表1所示。注意与实际示波器观察到的波形是否一致。（3） 将示波器观察到的编码输出信号成表格。观察循环码的主要性质：循环性和封闭性。3观察信道干扰（双踪示波器一路接CDOUT，另一路接ECD）。（1）若译码板上模拟错码发生器开关均控制在“0”（相应的发光二极管不亮），则二路波形应一致。（如图5所示）图5（2）手控错码发生器开关某一位，使其相应的发光二极管“亮”，表示有一个错码，此时示波器的两路波形中有一个对应位码元不同（即产生一位错码）。以此类推，可以控制15个以内的任何一个或几个码元产生错误。（如图6所示）图64观察经过译码器后，该码的纠错能力。（1）若信道加入1个或2个错误，译码显示电路与信码显示电路一致，则表示该码能纠正2个以下的错误。（如图7所示）图7（2）若信道加入3个或3个以上错误，译码显示电路与编码显示电路不一致，则表示错误码元超过该码纠错能力，译码电路将产生乱纠现象。（如图8,9所示）图8图9思考题1 求出本实验循环码的最小码距、及检错纠错能力并与实验结果进行比较。本实验的最小码距为6位，检错能力为5位，纠错能力为2位。2 已知码字010011，用本实验生成多项式，求出循环码的码字，并与附表1进行比较。循环码的码字为010011100110000，与附表1的一致。实验五 FSK（ASK）调制解调实验一、实验目的1掌握FSK（ASK）调制器的工作原理及性能测试；2掌握FSK（ASK）锁相解调器工作原理及性能测试；3. 学习FSK（ASK）调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G2FSK 调制模块，位号A3FSK 解调模块，位号C4噪声模块，位号B520M 双踪示波器1 台6小平口螺丝刀1 只7频率计1 台（选用）8信号连接线3 根三、实验原理移频键控，或称数字频率调制，是数字通信中使用较早的一种调制方式；数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。在数字通信系统中，这种频率的变化不是连续的，而是离散的。比如，在二进制的数字频率调制系统中，可用两个不同的载频来传递数字信息。移频键控常常可以写FSK(Frequency Shift Keying)FSK广泛应用于低速数据传输设备中，根据国际电报和电话咨询委员会(CCITT)的建议，传输速率为1200波特以下设备一般采用FSK。FSK方法简单、易于实现，解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能也较强。由于这个原因，FSK是在模拟电话网上用来传输数据的低速、低成本，调制解调制器的一种主要调制方式。在一个FSK系统中，发端把基带信号的变化规则转换成对应的载频变化，而在收端则完成与发端相反的转换。由于FSK信号的信道中传输的是两个载频的切换，那么其频谱是否就是这两个载频的线谱呢?或者说信道的频带只要这两个载频之差就够了呢?答案是否定的。设FSK的两个载频为fl、f2，其中心载频为fo=(fl+f2)/2；又设基带信号的速率为fs。这样，经过分析，FSK的频谱图如图4.1所示。曲线a对应的fl=fo+fs，f2=fo-fs；曲线b对应的fl=fo-0.4s，f2=fo-0.4s。从图4.1中我们可以看出:(l)相位不连续FSK频谱由连续谱和线谱组成，线谱出现在两个载频位置上。(2)相位连续FSK若两个载频之差较小，比如小于fs，则连续谱出现单蜂；若两个载频之差逐渐增大，即fl与f2的距离增大，连续谱将出现双峰。 (3)由此可见，传输FSK信号所需的频带f约为 本实验为传输25000波特基带信号的FSK实验，采用改变分频链分频比来实现移频键控。收端采用过零检测恢复基带信号；并从恢复的基带信号中直接提取码元定时信号。图4.1a 相位不连续信号的频谱示意图 图4.1b 相位连续信号频谱示间图四、各测量点和可调元件的作用1. FSK 调制模块16K02：两ASK 已调信号叠加控制跳线。用短路块将1-2 脚及3-4 脚都相连，则输出FSK 已调信号。仅1