通信原理实验指导书修订版(根据实验情况修订.doc

通信原理实验指导书（众友实验箱）目录实验一 信号源实验（认识实验）1实验二 脉冲编码调制及解调实验4实验三 码型变换实验（AMIHDB3编译码实验）11实验四 信道模拟实验（基带传输实验）16实验五 FSK调制与解调实验19实验六 通信系统综合实验23实验一 信号源实验一、实验目的1、了解频率连续变化的各种波形的产生方法。2、了解NRZ码、方波、正弦波等各种信号的频谱。3、理解帧同步信号与位同步信号在整个通信系统中的作用。4、熟练掌握信号源模块的使用方法。二、实验内容1、观察频率连续可变信号发生器输出的各种波形及7段数码管的显示。2、观察点频方波信号的输出。3、观察点频正弦波信号的输出。4、拨动拨码开关，观察码型可变NRZ码的输出。5、观察位同步信号和帧同步信号的输出。6、观察NRZ码、方波、正弦波、三角波、锯齿波的频谱。三、实验仪器1、信号源模块2、20M双踪示波器 一台3、频率计（可选）一台4、PC机（可选）一台5、连接线 若干四、实验原理信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。1、模拟信号源部分模拟信号源部分可以输出频率和幅度任意改变的正弦波（频率变化范围100Hz10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz1KHz）、方波（频率变化范围100Hz10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz1KHz）以及32KHz、64KHz的点频正弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图1-1所示。在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U04,并存放在固定的地址中。当单片机U03检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U01中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管SM01SM04显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U04中对应地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过D/A转换器U05和开关电容滤波器U06后得到所需模拟信号。图1-1 模拟信号源部分原理框图2、数字信号源部分数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ码（可通过拨码开关SW01、SW02、SW03改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由U01来完成，通过拨码开关SW04、SW05可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图1-2所示。图1-2 数字信号源部分原理框图晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1024KHz、256KHz、64KHz、32KHz、8KHz的方波。可预置分频器的分频值可通过拨码开关SW04、SW05来改变，分频比范围是19999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。数字信号源部分还包括一个NRZ码产生电路，通过该电路可产生以24位为一帧的周期性NRZ码序列，该序列的码型可通过拨码开关SW01、SW02、SW03来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA等实验中，NRZ码将起到十分重要的作用。五、实验步骤1、将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER1、POWER2，发光二极管LED01、LED02发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、模拟信号源部分观察“32K正弦波”和“64K正弦波”输出的正弦波波形，调节对应的电位器的“幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。按下“复位”按键使U03复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波”、“锯齿波”、“方波”以及发光二极管LED07灭，数码管SM01SM04显示“2000”。按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动“频率调节”的旋转编码器，可改变输出信号的频率，观察“模拟输出”点的波形，并用频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动对应电位器“幅度调节”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达5V以上。（注意:发光二极管LED07熄灭，转动旋转编码器时，频率以1Hz为单位变化；按一下旋转编码器，LED07亮，此时旋转旋转编码器，频率以50Hz为单位变化；再按一下旋转编码器，LED07熄灭，频率再次以1Hz为单位变化）将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。电位器W02用来调节开关电容滤波器U06的控制电压，电位器W01用来调节D/A转换器U05的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。4、数字信号源部分拨码开关SW04、SW05的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对应十进制数的1位，以BCD码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为2MHz，分频比变化范围是19999，所以位同步信号频率范围是200Hz2MHz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号频率为15.625KHz，则需将基频信号进行128分频，将拨码开关SW04、SW05设置为 ，就可以得到15.625KHz的方波信号。拨码开关SW01、SW02、SW03的作用是改变NRZ码的码型。1位拨码开关就对应着NRZ码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。将拨码开关SW04、SW05设置为 ，SW01、SW02、SW03设置为 ，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 观察1024K、256K、64K、32K、8K各点波形（由于时钟信号为晶振输出的24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）。 将拨码开关SW04、SW05设置为 ，观察伪随机序列PN15、PN31、PN511的波形。 改变拨码开关SW04、SW05的设置，重复观察以上各点波形。六、输入、输出点参考说明1、输出点说明模拟部分输出： 24M： 晶振24MHz时钟信号输出点，峰峰值约为2.3V。模拟输出：波形种类、波形幅度、波形频率均可调。正弦波：100Hz10KHz，幅度最大可达4V；三角波：100Hz1KHz，幅度最大可达4V；锯齿波：100Hz1KHz，幅度最大可达4V；方 波：100Hz10KHz，幅度最大可达4V；数字部分输出：方波占空比：50% 8K： 7.8125KHz方波输出点。32K： 31.25KHz方波输出点。64K： 62.5KHz方波输出点。256K：250KHz方波输出点。1024K：1000KHz方波输出点。BS： 位同步信号输出点，方波，频率可通过拨码开关SW04、SW05改变。2BS： 2倍位同步信号频率的方波输出点，频率可通过拨码开关SW04、SW05改变。FS： 帧同步信号输出点，窄脉冲，频率是位同步信号频率的1/24。NRZ：24位NRZ码输出点，码型可通过拨码开关SW01、SW02、SW03改变，码速率和位同步信号频率相同。PN15：N24115的m序列输出点。PN31：N25131的m序列输出点。PN511：N291511的m序列输出点。32KHz正弦波：31.25KHz正弦波输出点。（幅度最大可达4V）64KHz正弦波：62.5KHz正弦波输出点。（幅度最大可达4V）七、实验报告要求1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。2、根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。实验二 脉冲编码调制及解调实验一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的基本原理。2、定量分析并掌握模拟信号按照13折线A律特性编成八位码的方法。3、通过了解大规模集成电路TP3067的功能与使用方法，进一步掌握PCM通信系统的工作流程。二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的整个变换过程，分析PCM调制信号与基带模拟信号之间的关系，掌握其基本原理。2、定量分析不同幅度的基带模拟正弦信号按照13折线A律特性编成的八位码，并掌握该编码方法。三、实验仪器1、信号源模块2、模拟信号数字化模块3、20M双踪示波器 一台4、连接线 若干四、实验原理1、PCM工作原理发送端接收端模拟信源抽样器预滤波器模拟终端波形编码器量化、编码数字信道波形解码器重建滤波器抽样保持、低通所谓脉冲编码调制，就是将模拟信号抽样量化，然后使已量化值变换成代码。脉码系统原理框图如图6-1所示。 图6-1 PCM 系统原理框图上图中，抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号。解调过程中，一般采用抽样保持电路。同时，在对模拟信号抽样之前一般要进行预滤波，预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz3400Hz内，所以预滤波会引入一定的频带失真。在整个PCM通信系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。我们定义信号与量化噪声的功率比为信噪比S/N。国际电报电话咨询委员会（ITU-T）详细规定了信噪比的指标。下面将详细介绍PCM编码的整个过程，由于抽样原理已在前面实验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。（1）量化0 量化误差 信号实际值信号量化值模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种，我们先讨论均匀量化。把输入模拟信号的取值域按等距离分割的量化就称为均匀量化。均匀量化中，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，如图6-2所示。图6-2 均匀量化过程示意图其量化间隔（量化台阶）取决于输入信号的变化范围和量化电平数。一旦输入信号的变化范围和量化电平数被确定后，量化间隔也随之被确定。例如，输入信号的最小值和最大值分用a和b表示，量化电平数为M，那么，均匀量化的量化间隔为： 量化器输出为： 当式中为第个量化区间的终点，可写成 为第个量化区间的量化电平，可表示为上述均匀量化的主要缺点是无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号较小时，则信号量化噪声功率比也很小。这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，那么，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化的方法。非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。非均匀量化与均匀量化相比，有两个突出的优点：首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中往往是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的信噪比。非均匀量化的实际过程通常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。现在广泛采用两种对数压缩，美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律。本实验模块采用的PCM编码方式也是A压缩律。所谓A压缩律就是压缩器具有如下特性的压缩律：A律压扩特性是连续曲线，A值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。实际中往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本保持连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路来实现。本实验模块用到的PCM编码芯片TP3067正是采用这种压扩特性来进行编码的，如图6-3所示。图6-3 13折线表6-1列出了13折线时的值与计算得的值的比较。表 6-10101按折线分段的01段落12345678斜率16168421表中第二行的值是根据时计算得到的，第三行的值是13折线分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与曲线十分逼近，同时按2的幂次分割有利于数字化。（2）编码所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。注意这里谈论的编码和译码与差错控制的编码和译码是完全不同的，前者属于信源编码的范畴。在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为低速编码和高速编码两类。实际通信一般都采用高速编码。编码器的种类大体上也可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型和混合型。本实验模块中PCM编码芯片TP3067采用的是逐次比较型编码。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。下面结合13折线的量化来加以说明。表6-2 段落码 表6-3 段内码段落序号段落码量化级段内码8111151111141110711013110112110061011110111010105100910018100040117011160110301050101401002001300112001010001000100000在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码，即用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值。其中，用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，使8个段落被划分成27128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表6-2所示，段内码与16个量化级之间的关系见表6-3。上述编码方法是把压缩、量化和编码合为一体的方法。2、PCM编译码电路TP3067芯片介绍本实验模块采用大规模集成电路TP3067对语音模拟信号进行PCM编解码。TP3067在一个芯片内部集成了编码电路和译码电路，是一个单路编译码器。其编码速率为2.048MHz，每一帧8位数据，采用8KHz帧同步信号。模拟信号在编码电路中，经过抽样、量化、编码，最后得到PCM编码信号。在单路编译码器中，经变换后的PCM码是在一个时隙中被发送出去的，在其他的时隙中编译码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个PCM帧（32个时隙）里，只在一个特定的时隙中发送编码信号。同样，译码电路也只是在一个特定的时隙（此时隙应与发送码数据的时隙相同，否则接收不到PCM编码信号）里才从外部接收PCM编码信号，然后再译码输出。对任意频率、幅度的模拟正弦信号脉冲编码调制与解调实验PCM输入信号： S-IN：2KHz ，峰峰值为2V的正弦波CLKB-IN：信号源输出点“64K”输出的62.5KHz方波FRAMEB-IN：信号源输出点“8K”输出的7.8125KHz方波2048K-IN：信号源输出点“BS”输出的2MHz方波五、实验步骤及注意事项1、将信号源模块、模拟信号数字化模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下二个模块中的相应开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，二个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、对任意频率、幅度的模拟正弦信号脉冲编码调制与解调实验（1）关闭主机箱右侧的交流开关，将信号源模块中BCD码分频值（拨码开关SW04、SW05）设置为 （分频后“BS”端输出频率即为基频2.048MHz），模拟信号数字化模块中拨码开关SW1设置为0000，“编码幅度”电位器逆时针旋转到顶。（2）连线：信号源模块的“模拟输出”端、信号输出端“64K”、“8K”、“BS”分别与模拟信号数字化模块的“S-IN”端、信号输入端“CLKB-IN”、“FRAMEB-IN”、“2048K-IN”相连。模拟信号数字化模块上编译码时钟信号“CLKB-IN”、“FRAMEB-IN”、 “PCMB-OUT”分别与该模块的“CLK2-IN”、“FRAME2-IN”、“PCM2-IN”相连； 这样信号源模块产生一频率为2KHz，峰-峰值约为2V的正弦模拟信号，由“模拟输出”端送入到模拟信号数字化模块的“S-IN”端，再分别连接信号源模块的信号输出端“64K”、“8K”、“BS”与模拟信号数字化模块的信号输入端“CLKB-IN”、“FRAMEB-IN”、“2048K-IN”。“CLKB-IN”和“CLK2-IN”是编译码时钟信号，“FRAMEB-IN”和“FRAME2-IN”是帧同步信号，“PCMB-OUT”是PCM编码信号输出点和“PCM2-IN”是PCM译码电路的信号输入点（3）开电，用示波器观察“FRAMEB-IN”、“CLKB-IN”和“PCMB-OUT”端信号，将结果记录在第六部分实验结果记录1中。（这里建议“CLKB-IN”和“PCMB-OUT”同时观察）观察并比较基带模拟信号“S-IN”和解调信号“JPCM”，将结果记录在第六部分实验结果记录2中。（4）改变正弦模拟信号的幅度及频率，观察PCM编码信号和解调信号随之的波形变化情况，同时注意观察满载和过载时的脉冲幅度和解调信号波形，超过音频信号频带范围时的解调信号波形。（应可观察到，当输入正弦波信号幅度大于5V时，解调信号中带有明显的噪声；当输入正弦波的频率大于3400Hz或小于300Hz时，因为TP3067集成芯片主要针对音频信号，芯片内部输入端有一个带通滤波器滤除带外信号，所以解调信号的幅度将逐渐减小为零。）4、定量观察PCM八位编码实验（使用模拟滤波器） 注：该模块电路使用同一时钟源产生所有的时钟信号及频率固定、幅度可调的基带信号，故而可用示波器同步观察PCM编译码过程。（1）断电，拆除所有信号连线，将拨码开关SW1设置为1111。（2）连线：信号源模块的“64K”、“8K”分别和模拟信号数字化模块的 “FRAMEB-IN”、 “CLKB-IN”相连。模拟信号数字化模块上编译码时钟信号“CLKB-IN”、“FRAMEB-IN”、 “PCMB-OUT”分别与该模块的“CLK2-IN”、“FRAME2-IN”、“PCM2-IN”相连。（3）开电，观察“FRAMEB-IN”、“CLKB-IN”与 “PCMB-OUT”的波形，将结果记录在第六部分实验结果记录3中。（这里建议“CLKB-IN”与 “PCMB-OUT”同时观察）。示波器同时观察“S-IN2”和“PCMB-OUT”的波形，调节“编码幅度”电位器，观察波形的变化情况，分析PCM八位编码中极性码、段落码与段内码的码型随基带信号幅值大小变化而变化的情况。观察并比较基带模拟信号“S-IN2”和解调信号“JPCM”。将结果记录在第六部分实验结果记录4中。注：实验完后务必将拨码开关SW1重新设置为0000。六、实验结果1、上路帧同步信号（FRAMEB-IN）与下路PCM编码信号（PCMB-OUT）波形。 FRAMEB-INCLKB-INPCMB-OUT2、上路基带模拟信号（S-IN）与下路PCM解调信号（JPCM）波形S-INJPCM3、上路帧同步信号（FRAMEB-IN）与下路PCM编码信号（PCMB-OUT）波形 FRAMEB-INCLKB-INPCMB-OUT4、上路基带模拟信号（S-IN2）与下路PCM解调信号（JPCM）波形S-IN2JPCM七、思考题1、TP3067 PCM编码器输出的PCM码的速率是多少？在本实验中，为什么要给TP3067提供2.048MHz的时钟？2、本实验中开关SW1有什么作用？实验过程中你遇到哪些问题如何解决，实验中有什么体会？实验三 码型变换实验一、实验目的1、了解几种常见的数字基带信号。2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。3、掌握用FPGA实现码型变换的方法。二、实验内容1、观察NRZ码、RZ码、BNRZ码、BRZ码、AMI码、HDB3码的波形。2、观察全0码或全1码时各码型的波形。3、观察HDB3码、AMI码、BNRZ码的正、负极性波形。4、观察NRZ码、RZ码、BNRZ码、BRZ码、AMI码、HDB3码经过码型反变换后的输出波形。三、实验仪器1、信号源模块2、码型变换模块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干四、实验原理1、编码规则最简单的二元码中基带信号的波形为矩形，幅度取值只有两种电平。常用的二元码有如下几种： NRZ码NRZ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。例如： RZ码RZ码的全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。换句话说，信号脉冲宽度小于码元宽度。通常均使脉冲宽度等于码元宽度的一半如下图所示。例如： BNRZ码BNRZ码的全称是双极性不归零码，在这种二元码中用正电平和负电平分别表示“1”和“0”。与单极性不归零码相同的是整个码元期间电平保持不变，因而在这种码型中不存在零电平。例如：不难看出还应当存在一种双极性归零码，它兼有双极性和归零的特点。但由于它的幅度取值存在三种电平，因此我们将它归入三元码。BRZ码BRZ码的全称是双极性归零码，与BNRZ码不同的是，发送“1”和“0”时，在整个码元期间高电平或低电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如：AMI码AMI码的全称是传号交替反转码，其编码规则如下：信息码中的“0”仍变换为传输码的“0”；信息码中的“1”交替变换为传输码的“+1、1、1、1、”。例如：AMI码的主要特点是无直流成分，接收端收到的码元极性与发送端完全相反也能正确判断。译码时只需把AMI码经过全波整流就可以变为单极性码。由于其具有上述优点，因此得到了广泛应用。但该码有一个重要缺点，即当用它来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。 HDB3码HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，其编码规则如下：将4个连“0”信息码用取代节“000V”或“B00V”代替，当两个相邻“V”码中间有奇数个信息“1”码时取代节为“000V”；有偶数个信息“1”码（包括0个）时取代节为“B00V”，其它的信息“0”码仍为“0”码，这样，信息码的“1”码变为带有符号的“1”码即“+1”或“1”。例如：HDB3码中“1”、“B”的符号符合交替反转原则，而“V”的符号破坏这种符号交替反转原则，但相邻“V”码的符号又是交替反转的。HDB3码的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是十分有利的。HDB3码是ITU-T推荐使用的码之一。本实验电路只能对码长为24位的周期性NRZ码序列进行编码。2、电路原理将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入U01进行变换，可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号（因为CPLD的I/O口不能直接接负电平，所以只能将分别代表正极性和负极性的两路编码信号分别输出，再通过外加电路合成双极性码），如HDB3的正、负极性编码信号送入U02的选通控制端，控制模拟开关轮流选通正、负电平，从而得到完整的HDB3码。解码时同样也需要先将双极性的HDB3码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号，再送入CPLD进行解码，得到NRZ码。其它双极性码的编、解码过程相同。 NRZ码从信号源“NRZ”点输出的数字码型即为NRZ码，其产生过程请参考信号源工作原理。 BRZ、BNRZ码将NRZ码和位同步信号BS分别送入双四路模拟开关U03的控制端作为控制信号，在同一时刻，NRZ码和BS信号电平高低的不同组合（00、01、10、11）将控制U03分别接通不同的通道，输出BRZ码和BNRZ码。X通道的4个输入端X0、X1、X2、X3分别接5V、GND、5V、GND，在控制信号控制下输出BRZ码；Y通道的4个输入端Y0、Y1、Y2、Y3分别接5V、5V、5V、5V，在控制信号控制下输出BNRZ码。解码时通过电压比较器U07将双极性的BRZ和BNRZ码转换为两路单极性码，即双（极性）单（极性）变换，再送入U01进行解码，恢复出原始的NRZ码。 RZ码这种码型的编、解码方法与BRZ、BNRZ是一样的，但因为是单极性的码型，所以编、解码过程可以直接在U01中完成，在这里不再赘述。 AMI码由于AMI码是双极性的码型，所以它的变换过程分成了两个部分。首先，在U01中，将NRZ码经过一个时钟为BS的JK触发器后，再与NRZ信号相与后得到控制信号AMIB，该信号与NRZ码作为控制信号送入单八路模拟开关U06的控制端，U06的输出即为AMI码。解码过程与BNRZ码一样，也需先经过双单变换，再送入U01进行解码。 HDB3码HDB3码的编、解码框图分别如图9-1、9-2所示，其编、解码过程与AMI码相同，这里不再赘述。图9-1 HDB3编码原理框图图9-2 HDB3解码原理框图五、实验步骤1、将信号源模块、码型变换模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、将信号源模块的拨码开关SW04、SW05设置为 ，SW01、SW02、SW03设置为 。按实验一的介绍，此时分频比千位、十位、个位均为0，百位为5，因此分频比为500，此时位同步信号频率应为4KHz。观察BS、2BS、NRZ各点波形。4、编码实验：（在每次改变编码方式后，请按下复位键）（1）RZ编码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为RZ方式。b、将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接：BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。c、从“编码输出1处”观察RZ编码。（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（2）HDB3编码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为HDB3方式。b、将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接：BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。c、从“编码输出2处”观察HDB3编码。（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（3）BRZ编码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为BRZ方式。b、将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接：BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。c、从“BRZ”处观察BRZ编码。（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（4）BNRZ编码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为BNRZ方式。b、将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接：BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。c、从“BNRZ”处观察BNRZ编码。（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（5）AMI编码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为AMI方式。b、将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接：BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。c、从“编码输出2处”观察AMI编码。（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）5、解码实验：（在每次改变解码方式后，请按下复位键）（1）RZ解码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为RZ方式。b、在RZ编码方式的前提下，用线连接“编码输出1”与“解码输入1”。c、从“解码输出处”观察RZ解码。并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（2）HDB3解码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为HDB3方式。b、在HDB3编码方式的前提下，用线连接“编码输出2”与“解码输入2”。c、分别观察双路输出1，双路输出2，并与解码输入2相比较。d、从“解码输出处”观察HDB3解码。并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（3）BRZ解码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为BRZ方式。b、在BRZ编码方式的前提下，用线连接“BRZ”与“BRZ解码输入”。c、观察“BRZ-1”处输出波形，并与“BRZ解码输入”处波形进行比较。d、从“解码输出处”观察BRZ解码。并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（4）BNRZ解码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为BNRZ方式。b、在BNRZ编码方式的前提下，用线连接“BNRZ”与“解码输入2”。c、分别观察双路输出1，双路输出2，并与解码输入2进行比较。d、从“解码输出处”观察BNRZ解码。并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）（5）AMI解码实验a、将“编码方式选择”拨码开关拨为 ，则编码实验选择为AMI方式。b、在AMI编码方式的前提下，用线连接“编码输出2”与“解码输入2”。c、分别观察双路输出1，双路输出2，并与解码输入2进行比较。d、从“解码输出处”观察AMI解码。并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）六、实验结果（1）RZ编解码1、编码输出1处输出的RZ码 2、解码输出处输出的RZ解码（与NRZ双踪） （2）HDB3编解码1、编码输出2处输出的HDB3码 2、解码输出处输出的HDB3解码（与NRZ双踪） 3、双路输出1测试点（HDB3编码 4、双路输出2测试点（HDB3编码正极性输出点信号） 负极性输出点信号） （3）BRZ编解码1、BRZ测试点输出的BRZ码 2、解码输出处输出的BRZ解码（与NRZ双踪） 3、BRZ1测试点（BRZ编码单极性信号输出点）输出的码型（4）BNRZ编解码1、BNRZ测试点输出的BNRZ码 2、解码输出处输出的BNRZ解码（与NRZ双踪） 3、双路输出1测试点（BNRZ编码正 4、双路输出2测试点（BNRZ编码 极性信号）输出的码型 负极性）输出点码型 （5）AMI编解码1、双路输出2测试点输出的AMI码 2、解码输出处输出的AMI解码（与NRZ双踪） 3、双路输出1测试点（AMI编码 4、双路输出2测试点（AMI编码正极性输出点信号） 负极性输出点信号） 七、思考题1、在实际的基带传输系统中，是否所有的代码的电波形都能在信道中传输，对于传输码型有哪些要求？实验四 信道模拟实验一、实验目的1、了解信道的定义、噪声对信道的影响，理想信道与随机信道的传输特性及其对信号的影响。2、比较编码信号与未编码信号在随机信道中的传输，了解纠错编码原理。3、掌握眼图波形与信号传输畸变的关系。二、实验内容1、将信号源输出的NRZ码（未编码）输入信道，调节噪声功率（P01）大小，观察信道输出信号。2、输出的NRZ码（未编码）输入本模块，编码后再输入信道，并经过解码，观察通过编解码后的信号。3、调节信道特性调节旋钮（P02），观察眼图并作分析记录。三、实验仪器1、信号源模块 2、信道模拟模