通信系统原理实验.doc

实验三 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、预习要求认真预习通信系统原理中数字基带信号的有关内容。四、实验电路及基本原理（一） 电路组成（二） 实验电路工作原理1、HDB3、AMI编码规则实验（1） 用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。连接T11（M序列）或T22（1000序列）到T01-IN。（2） 测量T08，比较用HDB3和AMI编码的区别。观察相应的波形并将它记录下来。通过开关XB1选择编码方式。本实验中若4位信源代码中只有1个“1”码，则无法从AMI码中得到一个符合要求的位同步信号，因此不能完成正确的译码。若4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。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器的Q值越高，因而越难于实现）。而HDB3码则不存在这种问题。2、HDB3、AMI译码实验（1） 用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。（2） 用示波器观察单极性非零码（NRZ）、信号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。（3） 用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取门同步信号的电路中有关波形。实验四（1） FSK调制解调实验一、实验目的:1、 理解FSK调制工作原理及电路组成。2、 理解利用锁相环解调KSK的原理和实现方法。四、实验电路工作原理（一） 电路组成（二） 实验电路的工作原理1、FSK调制的工作原理由图13-1可知，输入的基带信号由转换开关S902转接后分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。电路中的两路载频(f1，f2)由内时钟信号发生器产生，经过开关S900，S901送入。两路载频分别经过射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关D900A、D900B(4066)。可通过调节RP901和RP900来改变载波的幅值。2、FSK解调的工作原理。FSK解调采用集成电路模拟锁相环解调器。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而另一载频f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环滤波器输出端就可以得到调节的基带信号序列。FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046，其芯片简介见实验七。MC14046集成电路内有两个数字鉴相器（PD1，PD2）、一个压控振荡器（VCOUT），还有输入放大电路等，环路低通滤波器接在集成电路的外部。五、实验内容1、FSK调制实验测试FSK 调制电路各测量点波形，并作详细分析。（1） 将载波信号输入S9001-2：16KHZ方波，S9011-2：32KHZ方波。（2） 基带信号由S902控制。注：在FSK解调时，S902只能是1与2相连，即解调出码元速率为2KHz的码。S902的2与3脚不能相连，否则FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码信号。2、FSK解调实验测试FSK解调电路各测量点波形，并作详细分析。（1） 在CA951上插电容（1800pf-2500pf之间），调节RP950、RP951的电阻值，使锁相环中的压控振荡器工作在32KHZ。（2） 注意选择不同的数字基带信号的速率。有可设置的伪随机码（设置方法见实验十）（2KHZ）、1010交替码（8KHZ）。由信号转接开关S902进行选择；（3） 短路套套在S9501-2，将FSK信号给解调电路，注意观察“1”“0”码内所含载波的频率；（4） 观察FSK调制端的基带信号，比较两者波形，观察是否失真实验四（2） 二相PSK（DPSK）调制实验一:实验目的1、 掌握二相PSK（DPSK）调制的工作原理及电路组成。2、 了解载频信号的产生方法。3、 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。二:预习要求 认真预习通信原理中关于PSK调制有关章节的内容。三:实验仪器仪表1、 双踪示波器 一台2、 万用表 一台3、 通信原理实验箱 一台四:实验电路工作原理绝对移相键控（PSK）是直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位监控。（一） 电路组成二相PSK（DPSK）调制电原理图如图10-1所示。二相PSK（DPSK）调制面板图如图10-2所示。（二） 电路基本工作原理数字相位调制又称为移相键控。它是利用载波相位的变化来传递数字信息。通常又可以把它分成绝对相移和相对相移两种方式。所谓相对移相，就是利用载波相位的相对值来传递信息，也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息，所以也称为“差分移相”。所谓绝对移相，就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。本实验采用绝对移相方式。那么，怎么样才能让载波不同相位的绝对值来传递信息呢？如果让所传输的数字基带信号控制载波相位的改变，而载波的幅度和相位都不变，那么就可得到载波相位发生变化的已调信号。我们把这种调制方式成为数字相位调制。即移相键控PSK调制。PSK调制在数字通信系统中是极为重要的调制方式，它的抗干扰能力及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。本实验采用的是二相PSK调制，其它还有四相移相键控（QPSK）、八相移相键控（8PSK）、正交部分响应（QPRS）、十六进制正交调幅（16QAM）等。设在二相调制情况下，某数字基带信号的码元时隙传送消息为 “1”时，发送相位为00的振荡信号。 当传送的消息为一随机序列时，例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号，则传送的调相信号也相应的为一随机振荡序列，其相位与消息相对应。下面对图10-1的电路图作分析：1、 内载波发生器从电路中可知，来自实验二信号发生器的1.024M方波信号输入至开关S704，经过耦合电容C700 由D706（LM318）、L700（330uH）、C701（91pf）、C702（3-10pf）可调电容、R706（1K）、RP700（100K ）精密可调电位器，组成反相运算变换器。将1.024MHz的方波信号变换成1.024MHz的正弦波信号，其中调节RP700可改变输出信号的幅度，调节L700、C702可改变输出信号的频率。由V700(9013)等元件组成的是射随器电路，它起隔离作用。2、 载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，在本实验电路中，如图101所示，电路由D704(LM318)、R710(10K)组成，来自1.024MHz载波信号经电阻R710，输入到高速运放LM318的反相输入端2脚，在运放的输出端6脚即可得到一个反相的载波信号，即向载波信号。为了使后面的合路后的0相载波与向载波得幅度相等，在载波倒相器电路中加了增益电位器RP701（100K）。3、 信码反相器由D702:C(74LS04)组成。4、 模拟开关相乘器对载波的相移键控是用乘法器来实现的，常用的乘法器有环行调制器、模拟乘法器集成电路以及模拟开关电路等，本实验采用的是模拟开关4066作乘法器，4066是一种4路双向模拟开关，其中每一路引脚互相独立。使用该芯片时应注意几点：（1） 对控制输入电压的要求：使用该芯片时，4066的控制输入电压满足VssVonVDD否则会导致芯片的损坏。（2） 对输入、输出信号的要求：使用这种双向模拟开关时，必须要求输入信号电平Vis或输出端的信号电平Vcs不超越电源电压范围（-Vss+Vdd）否则会大大降低模拟开关的断开电阻和大大增加模拟开关的导通电阻，使开关不能正常工作，同时还会引起芯片内部的可控硅效应，或损坏模拟开关电路。4066的导通电阻Ron500，截止电阻Roff50M，每路间偏差小于50。（3） 对传输信号的要求：当传输交流信号时，应采用双电源供电，一般情况下也可采用单电源供电方式。本实验电路中，采用+5V、-5V的双