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硬件实验一
一、实验名称
数字基带信号实验及数字调制与解调实验
二、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 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。
(6)掌握绝对码,相对码概念及他们之间的变换关系。
(7)掌握用键控法产生 2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 信号的方法。
(8)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。
(9)了解 2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。
(10)掌握 2DPSK 相干解调原理。
(11)掌握 2FSK 过零检测解调原理。
三、实验仪器
1. 双踪示波器一台
2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台
3. M6 信号源模块、M4 数字调制模块
四、实验内容与实验步骤
(一)数字基带信号实验
1.熟悉信源模块,AMI&HDB3 编译模块(有可编程逻辑器件模块实现)和 HDB3
编译码模块的工作原理。
2.接通数字信号源模块的电源。用示波器观察熟悉信源模块上的各种信号波形。
(1)示波器的两个通信探头分别接 NRZ-OUT 和 BS-OUT,对照发光二级管的发光
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.关闭数字信号源模块的电源,按照下表连线,打开数字信号源模块和 AMI(HDB3)
编译码模块电源。用示波器观察 AMI(HDB3)编译单元的各种波形。
源端口
1.数字信源单元:NRZ-OUT
2.数字信源单元:BS-OUT
目的端口
AMI(HDB3)编译码单元:NRZ-IN
AMI(HDB3)编译码单元:BS-1N
(1)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 和 HDB3 码。观察 AMI 码时将开
关 K1 置于 A 端,延迟了 4 个码元。
(2)将 K1,K2,K3 置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000 态,观察并记录对
应的 AMI 码和 HDB3 码。
(3)将 K1,K2,K3 置于任意状态,K4(码型选择开关)置于 A 端或 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:
• NRZ 信号(译码输出)迟后于 NRZ-OUT 信号(编码输入)8 个码元。
• AMI、HDB
3
码是占空比等于 0.5 的双极性归零码,AMI-D、HDB
3
-D 是占空
比等于 0.5 的单极性归零码。
• BS-OUT 是一个周期基本恒定(等于一个码元周期)的 TTL 电平信号。
• 本实验中若 24 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24 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
波的 Q 值越高,因而越难于实现),译码输出 NRZ 越不稳定。而 HDB
3
码则不存在
这种问题。
(二)数字调制实验
1.熟悉数字信源单元及数字调制单元的工作原理。
2.按照下表连线:数字调制单元的 CLK,BS-IN,NRZ-IN,分别连至数字信号源单元
的 CLK,BS-OUT,NRZ-OUT
源端口
1.数字信源单元:BS-OUT
2.数字信源单元:NRZ-OUT
3.数字信源单元:CLK
目的端口
数字调制:BS-IN
数字调制:NRZ-IN
数字调制:CLK
3.接通数字信源模块与数字调制模块的电源。示波器 CH1 接 AK(NRZ-IN),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。
4.仔细观察 CAR 和 CAR-D 信号,分析载波信号的特点。
5.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 信号的幅度可能不一致,
但这并不影响信息的正确传输。
6.示波器 CH1 接 AK,CH2 依次接 2FSK-OUT 和 2ASK-OUT;观察着两个信号与 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)。
(三)数字解调实验
本实验使用 M6 数字信源模块,M4 数字调制模块,它们之间的信号连结方式
如下图所示。实际通信系统中,解调器的位同步信号来自位同步提取单元。本
实验中这个信号直接来自数字信源。在做 2DPSK 解调实验时,位同步信号送给
2DPSK 解调单元。做 2FSK 解调实验时则送到 2FSK 解调单元。
1.按照下表连线。
源端口
1.数字信源单元:BS-OUT
2.数字信源单元:NRZ-OUT
3.数字信源单元:BS-OUT
4.数字信源单元:BS-OUT
5.数字调制:2DPSK-OUT
6.数字调制:2DPSK-OUT
目的端口
数字调制:BS-IN
数字调制:NRZ-IN
2FSK 解调:BS-IN
2DPSK 解调:BS-IN
2DPSK 解调:2DPSK-IN
载波同步:2DPSK-IN
7.数字调制:2FSK-OUT
8:载波同步:CAR-OUT
2FSK 解调:2FSK-IN
2DPSK 解调:CAR-IN
2,、接通 M6 数字信源模块,M4 数字调制模块的电源,并检查其是否已工作正常。
3.2DPSK 解调实验
(1)将示波器的 CH1 接数字调制单元的 BK,CH2 接 2DPSK 解调单元的 MU。MU
与 BK 同相或反相。
(2)示波器的 CH2 接 LPF,可看到 LPF 与 MU 反相。当一帧内 BK 中“1”码“0”
码个数相同时,LPF 的正,负极性信号与 0 电平对称,否则不对称。
(3)断开,接通电源若干次,使数字调制单元 CAR 信号与载波同步单元 CAR-OUT
信号同相,观察数字调制单元的 BK 与 2DPSK 解调单元的 MU,LPF,BK 之间的关系,
再观察数字调制单元中 AK 信号与 2DPSK 解调单元的 MU,LPF,BK,AK-OUT 信号之
间的关系。
(4)再断开,接通电源若干次,使CAR 信号与 CAR-OUT 信号反相,重新进行步
骤(3)中的观察。在进行上述各步骤时应注意运放是一个反相放大器。
4.2FSK 解调实验
示波器探头 CH1 接数字调制单元中的 AK,CH2 分别接 2FSK 解调单元的 DW1,DW2,
FD,LPF,CM 及 AK-OUT,观察 2FSK 过零检测解调器的解调过程(注意:低通及整
形 2 都有倒相作用)。
五、实验结果记录与分析
(一)数字基带信号实验
1.用示波器观察 NRZ-OUT,为双极性非归零码。
2.K1,K2,K3 全置 1,则 AMI 码为:
HDB3 码为:
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