通信原理实验.pdf

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1、 1通信原理实验通信原理实验 1 1 概述 概述 通信原理实验是配合电子科学与技术、通信与信息工程两个一级学科的重要支柱课程；通信原理开设的实验课程，包括硬件和软件仿真两部分。通过此课程的理论教学和硬件实验训练，使学生能够理论联系实际的方式加深对基本通信模块的了解，通过对试验系统中的不同模块的灵活组合，可完成单元到系统，从基础到尖端的各类通信试验，使学生通过不同复杂程度的实验和设计来了解当前通信技术的发展潮流及实用技术，培养学生的动手能力、创新能力和系统综合能力。通过课程软件仿真基本训练，可使学生掌握计算机通信仿真的基本原理、方法和技巧，熟悉常用仿真软件工具，为无线通信技术、光纤通信、卫星通信

2、等相关领域的课程学习和科研打下坚实的基础。目前通信原理实验课使用的实验系统是北京精仪达盛科技有限责任公司开发生产的第 4 代通信实验系统。这套实验系统的设计构思出自奥大利亚生产的“通信教学实验系统”简称 TIMS 系统，正是采用了全模块化设计的开放系统，整个系统由各个独立功能单元组成，并允许自由组合以完成各类硬件实验。2 安全事项 2 安全事项 同学们进入实验室，首先应当注意的就是：安全！第一，用电安全！对于做实验的人要注意人身的安全，防止并杜绝触电事故；对于实验系统要注意设备的安全，要爱惜实验设备，不要因为操作的粗心或不当或错误，烧坏芯片、烧坏模块，致使实验设备无法正常完成实验课程内容。课前

3、预习，熟悉每次实验的操作步骤，尤其要明白什么时候一定得断电，通电之前一定要确认电路连接正确。第二，不能将食物带进实验室，更不能把剩余食物藏到实验室的角落里，以免召来虫子老鼠带来实验室的不安全隐患。3 课程安排及要求 3 课程安排及要求 3.1 实验内容包括：硬件实验：a)AM 调制解调通信系统实验；b)数字基带信号实验；c)数字调制实验；d)模拟锁相环与载波同步实验；e)数字解调实验；f)全数字锁环与位同学实验；g)帧同步实验；h)数字基带通信系统实验；i)2DPSK、2FSK 通信系统实验；j)脉冲振幅调制实验 k)脉冲编译码实验。2软件实验：a)SystemView 计算机仿真简介；b)建

4、立通信系统的基本步骤；c)AM 调制解调通信系统的仿真应用,等等。3.2 课程要求 a)课前预习！写出预习报告。实验报告内容：实验名称、实验时间、实验地点、实验目的、基本原理、实验步骤、实验小结。b)实验课的原始数据，请记录在草稿纸上。实验结束后交老师审阅、签字。之后，整理填入实验报告的“实验步骤中”。c)每次实验课前交上一次课的实验报告，并出示本次实验的预习报告。请大家收好每一份实验报告，最后一次实验课之前请将自己的所有实验报告整理成一套交给老师存档。4 注意事项 4 注意事项 a)每一位同学按学号顺序入座，每套设备与每位同学一一对应。每位同学应独立完成实验，并在实验过程中保持安静。b)实验

5、的第一步：打开实验箱，检查实验箱后部的开关是否处于关闭状态，置开关为关闭状态。第二步：在断电状态下进行单元模块与实验箱体的连接和各部分导线的连接。检查！确认电连接正确！然后接上电源线，打开箱体后部的电源开关。第三步：使用示波器进行信号测试时，每个探头上的接地线不必全部接地，只要有一条接地线良好良好接地即可，不用的接地线直接别到探头上。小心！任何一条探头上的接地线都不要挂碰电路板上的测试点或其它电裸露点。如果一切操作都是正确的，但是实验出现问题，请报告老师。第四步：做好实验原始数据的记录，思考相关问题。c)关于示波器：本型号示波器你们以前也许没有使用过，每个座位的抽屉里都有使用说明书。用示波器测

6、试时若看不到正常的信号波形，请调节“扫描时间选择钮”“29”于合适的位置，再调节“28”、“触发准位调整旋钮”以及“30”、“扫描时间可变控制旋钮”最终可得到清晰稳定的信号波形。d)关于跳线：连接、拔取电连接线时，请握住线头的硬实部位进行操作。如果提拉跳线的中部容易造成跳线内部电连接损坏，是损坏公共财物。也将影响实验效果。e)实验结束后，请关闭所有实验设备的电源开关。收好所有实验用品如初。f)关于实验登记：每次实验结束后，请在自己实验设备配置的“厦门大学教学实验仪器设备工作记录”上登记，主要记录实验人姓名、学号、年级、专业、日期，以及示波器和实验箱的工作情况，正常或具体故障。格式：通信原理实验

7、 实验箱编号 姓名-学号-年级-专业-每次实验的时候只填：日期、时间及设备状态 3硬件实验部分：实验一 AM 调制解调通信系统实验 硬件实验部分：实验一 AM 调制解调通信系统实验 1 1 实验目的 实验目的 1.1 掌握集成模拟乘法器的基本工作原理 1.2 掌握集成模拟乘法器构成的振幅调制电路的工作原理及特点 1.3 学习调幅度aM及调制特性aMmU的测量方法，了解111aaaMMM、和时调幅波的波形特点 1.4 掌握用集成电路实现同步检波的方法 2 实验内容 2 实验内容 2.1 认真阅读实验指导书，分析实验电路中用 1496 乘法器调制的工作原理，并分析计算各引脚的直流电压 2.2 了解

8、调幅度aM的意义及测量方法 2.3 分析全载波调幅信号的特点 2.4 了解实验电路中各元件作用 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用实验箱底板上的低频信号源和 EL-TS-M5 模块上的 AM 调制解调单元及 2MHz 载波信号。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M5 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至 EL-TS-M5 模块，其它电路连接如表 1-1 所示。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。表 1-1 AM 调制实验连线 源端 目的端 低频正弦信号源 AM 调制单元：A

9、-IN 2MHz 载波信号源 AM 调制单元：B-IN 表 1-2 AM 解调实验连线(保持调制实验连线不变)源端 目的端 AM 调制单元：AM-OUT AM 解调单元：AM-IN 2MHz 载波信号源 AM 解调单元：B-IN 4.2 用示波器观测：低频正弦信号频率约为 1kHz，幅度为 01VPP；2MHz 载波信号幅度为 1VPP左右。4.3 用示波器测试调幅波信号：AM-OUT。调节 AM 调制单元的 RP1 和 RP3 至在示波器上出现合适的调幅波。观察并记录111aaaMMM、和时的调幅波波形；4.4 保持c、及 Ucm 不变，对应不同的mU测试并计算相应的aM。画出mUaM数据表

10、格，绘制mUaM调制特性曲线；4.5 关闭实验箱电源开关，关闭实验箱电源开关，连接电路如表 1-2 所示。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。4.6 用示波器测试解调波信号：A-OUT。可调节 RP2、RP4 及 RP5 以得到合适的解调输出波形，并与调 4制信号相比较,记录信号波形。4.7 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。5.2 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。5.3 整理实验步骤所得的数据和波形，绘制出mUaM调制特性曲线。5.4 分析实验

11、中低通滤波器的作用，讨论滤波器特性对实验结果的影响。实验二 数字基带信号实验 实验二 数字基带信号实验 1 实验目的 1 实验目的 1.1 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 1.2 掌握 HDB3、AMI 码的编码规则 1.3 掌握从 HDB3码信号中提取位同步信号的方法 1.4 掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点 1.5 了解 HDB3、AMI 编译码集成电路 CD22103 2 实验内容 2 实验内容 2.1 用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的 AMI 码及整流后的 HDB3码 2.2

12、 用示波器观察从 HDB3码和 AMI 码中提取位同步信号的电路中的有关波形 2.3 用示波器观察 HDB3、AMI 译码输出波形 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用 EL-TS-M6 模块上的数字信号源单元和 HDB3/AMI 编译码单元。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M6 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至 EL-TS-M6 模块，其它电路连接如表 2-2 所示。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。表 2-2 HDB3/AMI 编译码实验连线 源端 目的端 数字信

13、号源 BS-OUT HDB3/AMI 编译码单元 BS-IN 数字信号源 NRZ-OUT HDB3/AMI 编译码单元 NRZ-IN HDB3/AMI-OUT HDB3/AMI-IN 4.2 用示波器观测数字信号源单元的各信号波形。示波器外部触发输入接数字信号源 FS-OUT，做如下观测：1)示波器的两个探头 CH1 和 CH2 分别接 NRZ-OUT 和 BS-OUT，对照 K1、K2 和 K3 的发光二极管发光状态，判断数字信号源单元是否工作正常（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

14、 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 码的特点。4.3 用示波器观测 HDB3/AMI 编译单元的各波形。1)示波器的两个探头分别接 NRZ-OUT 和（AMI）HDB3-OUT，将信号源 K1、K2 和 K3 的每一位都置 1，测试并记录全 1 码对应的 AMI 码和 HDB3码。测试 AMI 码时将码型选择开关置于 A 端，测试 HDB3 码时将 5码型选择开关置于 H 端，测试时应注意编码输出（AMI）HDB3比输入 NRZ-OUT 延迟了 4 个码元。再将 K1、K2、K3 置为全 0，观察并记录全 0 码对应的 AMI 码和 HDB3码。2

15、)将 K1、K2 及 K3 分别置于 0111 0010、00001100 和 00100000，测试并记录对应的 AMI 码和 HDB3码。3)将 K1、K2 及 K3 置于任意状态，CH1 接 NRZ-IN，CH2 分别接（AMI）HDB3-D、BS-OUT 和 NRZ-OUT，测试并记录这些信号波形。观测时应注意：译码输出 NRZ-OUT 信号滞后于编码输入 NRZ-IN 信号 8 个码元。AMI、HDB3码是占空比等于 0.5 的双极性归零码，AMI-D、HDB3-D 是占空比等于 0.5 的单极性归零码。（上两个码型的整流波形）BS-OUT 是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的

16、TTL 电平信号。本实验中若 24 位信号源代码中只有 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 位信号源代码全为“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。信号源代码连 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-OUT 越不稳定。而 HDB3码则不存在这种问题。4.4 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 根据实验观测和记录回答下列问题：1)不归零码和归零码的特点是什么？2)与信

17、号源代码中的“1”码相对应的 AMI 码及 HDB3码是否一定相同？为什么？5.2 设信号源代码为全 1，全 0 及 01110010 00001100 00100000，给出相应的 AMI 及 HDB3码的波形。5.3 总结从 HDB3码中提取位同步信号的原理。5.4 从功率谱的角度分析信息编码中连零个数对AMI码和HDB3提取位同步信号的影响。实验三 数字调制实验 实验三 数字调制实验 1 实验目的1 实验目的 1.1 掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系 1.2 掌握用键控法产生 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 信号的方法 1.3 掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关

18、系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系 1.4 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 2 实验内容2 实验内容 2.1 用示波器观测绝对码波形和相对码波形 2.2 用示波器观测 2ASK、2FSK、2PSK 及 2DPSK 信号波形 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用 EL-TS-M6 模块上的数字信号源单元和 EL-TS-M4 模块上的数字信号调制单元。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M6 和 EL-TS-M4 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压

19、连接至两个模块，其它电路连接如表 3-1 所示。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。6表 3-1 数字信号调制实验连线 源端 目的端 数字信号源 CLK 数字信号调制单元 CLK 数字信号源 BS-OUT 数字信号调制单元 BS-IN 数字信号源 NRZ-OUT 数字信号调制单元 NRZ-IN 4.2 数字信号源K1、K2和K3置于任意状态（非全0或全1）。示波器外部触发输入接数字信号源FS-OUT，示波器 CH1 接 AK，CH2 接 BK。观测 AK 和 BK 信号波形，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。4.3 示波器 CH1 接 2PS

20、K/2DPSK（信号选择开关 J1 向左输出 2PSK 信号，向右输出 2DPSK 信号），CH2接 AK 或 BK，观测 2PSK 信号相位变化与绝对码的关系，将切换信号选择开关 J1 至 2DPSK，观测 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。4.4 示波器 CH1 接 AK、CH2 依次接 2FSK 和 2ASK，观察这两个信号与 AK 的关系（注意“1”码与“0”码对应的 2FSK 信号幅度可能不相等，这对传输信息没有影响）。4.5 关闭实验箱、示波器电源，收好实验

21、设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 设绝对码为全 1、全 0 或 10011010，求相对码。5.2 设相对码为全 1、全 0 或 10011010，求绝对码。5.3 设信息代码为 10011010，载频分别为码元速率的 1 倍和 1.5 倍，画出 2DPSK 及 2PSK 信号波形。5.4 总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对 码至绝对码的变换电路。5.5 总结 2DPSK 信号的相位变化与绝对码的关系，2DPSK 信号的相位变化与相对码的关系（即 2PSK 的相位变化与信息代码之间的关系）。实验四 模拟锁相环与载波同步实验 实验四 模拟锁相环

22、与载波同步实验 1 实验目的 1 实验目的 1.1 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念 1.2 掌握用平方环法从 2DPSK 信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法 1.3 了解相干载波相位模糊现象产生的原因 2 实验内容 2 实验内容 2.1 观测模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程 2.2 观测环路的捕捉带和同步带 2.3 用平方环法从 2DPSK 信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用EL-TS-M6模块上的数字信号源单元和EL-TS-M4模块上的数字信号调制单

23、元和载波同步及模拟锁相环单元。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M6 和 EL-TS-M4 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至两个模块，其它电路连接如表 4-1 所示。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。7表 4-1 模拟锁相环及载波同步实验连线 源端 目的端 数字信号源 CLK 数字信号调制单元 CLK 数字信号源 BS-OUT 数字信号调制单元 BS-IN 数字信号源 NRZ-OUT 数字信号调制单元 NRZ-IN 数字信号调制单元 2PSK/2DPSK 锁相环 2DPSK-IN 4.2 锁相环锁定

24、时，环路输入信号频率等于反馈信号频率，即 COMP 与 VCO 的频率相等，这时 ud为近似矩型波的稳定波形。锁相环失锁时，环路输入信号频率与反馈信号频率不相等，即 COMP 与 VCO 的频率不相等，此时 ud波形不稳定。由此即可判断锁相环的工作状态。1）用示波器观测锁相环的锁定状态和失锁状态 载波同步及模拟锁相环单元的选择开关 KEY 向上为环路固有锁定状态，向下为环路信号可调状态。置开关 KEY 于下方,用示波器观测信号 ud，若 ud为稳定波形，则调节载波同步模块上的电位器 R128，ud的频率随 R128 减小而减小，随 R128 增大而增大，这说明环路处于锁定状态。用示波器两路探头

25、同时观测 COMP 和 VCO，可以看到两个信号频率相等。也可以用频率计分别测量 COMP 和 VCO 频率。在锁定状态下，向某一方向变化 R128，可使 ud由稳定的波形变为不稳定，COMP 和 VCO 频率不再相等，环路由锁定状态变为失锁状态。若用示波器观测到信号 Ud是不稳定的差拍信号，表示环路已处于失锁状态。失锁时 ud的最大值和最小值就是锁定状态下 ud的变化范围（对应于环路的同步范围）。环路处于失锁状态时，COMP 和 VCO 频率不相等。调节 R128 使 ud的差拍频率降低，当频率降低到某一程度时 ud会突然变成稳定的信号，环路由失锁状态变为锁定状态。2）测量同步带与捕捉带 将

26、示波器两路探头分别接在 COMP（锁相环输入频率 fi）和 VCO 端，调节 R128,使环路处于良好的锁定状态，即示波器上两路波形不但清晰稳定，而且要尽可能地保持很小的相位差。同步带测量同步带测量：在环路处于上述良好锁定状态下，调节 R128 使 COMP 信号频率 fi 向低端缓慢变化，直到刚好出现失锁现象时停止调节 R128，记下此时的锁相环输入频率 fi1。回调 R128 使 COMP 信号频率fi向高端变化，至环路重新锁定，并继续沿此方向调节R128直到再次刚好出现失锁现象，停止调节R128，记下此时的锁相环输入频率 fi2。则环路的同步带为：fHfi2-fi1。捕捉带测量捕捉带测量

27、：调节 R128，使 COMP 信号频率 fi 向低端变化至环路出现失锁，回调 R128 使 COMP 信号频率 fi 向高端缓慢变化，直到环路刚好入锁，记下此时的锁相环输入频率 fi3。然后继续沿此方向调节 fi，使环路重新失锁，再回调 R128 使 COMP 信号频率 fi 向低端缓慢变化直到环路刚好入锁，记下此时的锁相环输入频率 fi4。则环路的捕捉带为：fPfi4-fi3。4.3 观测环路的捕捉过程 在锁相环处于失锁定状态下慢慢调节 R128，使环路刚刚进入锁定状态后断开电源、再接通电源，用示波器观察 ud，可以发现 ud由不稳定信号变为稳定信号的变化瞬态过程。ud的这种变化表示了环路

28、的捕捉过程。4.4 观察相干载波相位模糊现象 置开关 KEY 向上，使环路锁定。用示波器同时观测数字调制单元的信号 CARCAR 和载波同步单元的信号CAR-OUT。CAR-OUT。反复断开、接通电源可以发现这两个信号有时同相、有时反相。4.5 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 总结锁相环锁定状态及失锁状态的特点。输出电压 ud是否标准直流？5.2 根据实验结果计算环路同步带fH及捕捉带fP。85.3 总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊现象产生的原因。5.4 设 VCO 固有振荡频率 f0 不变，环路输入信号频率可以改变，试拟订测量环路同步

29、带及捕捉带的步骤。实验五 数字解调实验 实验五 数字解调实验 1 1 实验目的 实验目的 1.1 掌握 2DPSK 相干解调原理 1.2 掌握 2FSK 过零检测解调原理 2 实验内容2 实验内容 2.1 用示波器观测 2DPSK 相干解调器各点波形 2.2 用示波器观测 2FSK 过零检测解调器各点波形 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用 EL-TS-M6 模块上的数字信号源单元和 EL-TS-M4 模块上的数字信号调制单元、载波同步及模拟锁相环单元、2FSK 解调单元及 2DPSK 解调单元。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-

30、TS-M6 和 EL-TS-M4 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至两个模块。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。本实验因系统单元尚不完全，这个信号直接来自数字信号源。在以后完整系统实验中，位同步信号应从位同步单元提取。4.2 2DPSK 相干解调 连接电路如图 5-5 中的实线所示，载波同步单元的选择开关 KEY 置上方。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。数字 信源 数字调制2FSK 解调 2DPSK 解调 载波同步BS-OUT BS-OUT BS-IN NRZ-OUT NRZ-IN2DPSK-OUT2DPSK-INC

31、AR-OUT2FSK-OUT2DPSK-OUT2FSK-IN2DPSK-INBS-INCAR-IN BS-IN CLK CLK 图 5-5 数字解调实验电路连接图 1)示波器外部触发输入接数字信号源 FS-OUT，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 或同相或反相，其波形应接近图 5-3 所示的理论波形。2)示波器的 CH2 接 LPF，可看到 LPF 与 MU 反相。当一帧内 BK 中“1”码和“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

32、单元 CAR-OUT 信号同相，观测数字调制单元的 BK 与 2DPSK 解调单元的 MU、LPF、BK 之间的关系，再观测数字调制单元中 AK 信号与 2DPSK解调单元的 MU、LPF、BK-OUT、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。4.3 2FSK 过零检测解调 9 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。连接电路如图 5-5，数字信号源与数字调制单元之间按图中实线连接，至 2FSK 解调单元按图中虚线所示连接。检查电路连线无误后打开电源

33、开关。检查电路连线无误后打开电源开关。示波器探头 CH1 接数字调制单元中的 AK，CH2 分别接 2FSK 解调单元中的 FD、LPF、CM 及 AK-OUT，观测 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）。LPF 的波形应接近图 5-4所示的理论波形。4.5 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 设绝对码为 1001101，相干载波频率等于码速率的 1.5 倍，根据实验观察得到的规律，画出 CAR-OUT与 CAR 同相、反相时 2DPSK 相干解调 MU、LPF、BS、BK-OUT、AK-OUT 波形，总结 2D

34、PSK 克服相位模糊现象的机理（设运放无倒相作用）。5.2 设信息代码为 1001101，2FSK 的两个载频分别为码速率的四倍和两倍，根据实验观察得到的规律，画出 2FSK 过零检测解调器输入的 2FSK 波形及 FD、LPF、AK 波形（设低通滤波器及整形 2 都无倒相作用）。实验六 全数字锁相环与位同步实验 实验六 全数字锁相环与位同步实验 1 实验目的 1 实验目的 1.1 掌握数字锁相环工作原理以及微分整流型数字锁相环的快速捕获原理 1.2 掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求 1.3 掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念 2 实验内容

35、 2 实验内容 2.1 观测数字锁相环的失锁状态和锁定状态 2.2 观测数字锁相环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差、信息代码的关系 2.3 观测数字锁相环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用 EL-TS-M6 模块上的数字信号源单元和 EL-TS-M7 模块上的数字锁相环及位同步单元。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M6 和 EL-TS-M7 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至两个模块。连接数字信号源的 NRZ-OUT 至数字锁相

36、环及位同步单元的NRZ-IN。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。4.2 观测数字锁相环的锁定状态和失锁状态 调节数字信号源的 K1、K2、K3，使信号 NRZ-OUT 的连“0”和连“1”个数较少。将示波器的两个探头分别接数字信号源的 NRZ-OUT 和位同步单元的 BS-OUT，调节位同步单元的可变电阻 R360，可观测数字锁相环的锁定状态和失锁状态。锁定时 BS-OUT 信号上升沿位于 NRZ-OUT 信号的码元中间且在很小范围内抖动；失锁时，BS-OUT 的相位抖动很大，可能超出一个码元宽度范围，变得模糊混乱。4.3 观测位同步信号抖动范围与位同步器输入信号

37、连“1”或连“0”个数的关系 调节可变电阻 R360，使环路锁定且 BS-OUT 信号相位抖动范围最小（即固有频差最小）。增大NRZ-OUT 信号的连“0”或连“1”个数，观测 BS-OUT 信号的相位抖动变化情况。4.4 观测位同步器的快速捕捉现象、位同步信号相位抖动大小及同步保持时间与环路固有频差的关系 使 BS-OUT 信号的相位抖动最小，断开位同步单元的输入信号，观测 NRZ-OUT 与 BS-OUT 信号的相 10位关系变化快慢情况，接通位同步单元的输入信号，观测快速捕捉现象（位同步信号 BS-OUT 的相位一步调整到位）。再微调位同步单元上的可变电阻（即增大固有频差），当 BS-O

38、UT 相位抖动增大时断开位同步单元的输入信号，观测 NRZ-OUT 信号与 BS-OUT 信号的相位关变化快慢情况并与固有频差最小时进行定性比较。4.5 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 数字锁相环及位同步单元输入信号 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，提取的位同步信号相位抖动增大，试解释此现象。5.2 设数字锁相环固有频差为f，允许同步信号相位抖动范围为码元宽度 TS的倍，求同步保持时间 tC及允许输入的 NRZ 码连“1”或“0”个数最大值。5.3 数字锁相环同步器的同步抖动范围随固有频差增大而增大，试解释此现象。5.4 若将 AMI

39、码或 HDB3码整流后作为数字环位同步器的输入信号，能否提取出位同步信号？为什么？对这两种码的连“1”个数有无限制？对 AMI 码的信息代码中连“0”个数有无限制？对 HDB3码的信息代码中连“0”个数有无限制？为什么？5.5 提出一种新的环路滤波器，使环路具有更好的抗噪能力。5.6 设计出一种新的锁相环，并且使用 CPLD 来实现。实验七 帧同步实验 实验七 帧同步实验 1 实验目的 1 实验目的 1.1 掌握巴克码识别原理 1.2 掌握同步保护原理 1.3 掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态概念 2 实验内容 2 实验内容 2.1 观测帧同步码无错误时帧同步器的维持态 2.2 观测帧同步码

40、有一位错误时帧同步器的维持态和捕捉态 2.3 观测同步器的假同步现象和同步保护作用 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用 EL-TS-M6 模块上的数字信号源单元和 EL-TS-M7 模块上的帧同步单元。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M6 和 EL-TS-M7 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至两个模块。分别连接数字信号源的 NRZ-OUT 和 BS-OUT 至帧同步单元的S-IN 和 BS-IN。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。4.2 观察同步器的维持态（同步态）

41、置数字信号源的 K1 为1110010 状态(1110010 为帧同步码即七位巴克码，是无定义位，可任意置 1 或置 0)，置 K2、K3 为任意状态（但不要出现与 1110010 相同或只差一位的码序列）。示波器 CH1接 NRZ-OUT，CH2 分别接 GAL、24 及 FS-OUT，观测并纪录上述信号波形。将数字信号源 K1 的帧同步码任意拨错一位，重复上述观测，此时信号 GAL、24 及 FS-OUT 应不变。将帧同步码任意拨错二位，再重复上述观测，此时同步器应转入捕捉态，仅24 波形不变（为什么？请思考）。4.3 观察同步器的捕捉态（失步态）断开帧同步单元输入信号 S-IN，数字信号

42、源帧同步码拨错一位，K2 和 K3 数据代码中不出现 1110010 11序列，然后接通帧同步单元输入信号 S-IN，则同步器处于失步态。示波器 CH1 接 NRZ-OUT，CH2 分别接GAL、24 及 FS-OUT，观测并记录上述信号波形。恢复帧同步码为 1110010，观测24 信号相对于 NRZ-OUT信号的相位变化，分析同步器从失步态转为同步态的过程。4.4 观察识别器假识别现象及同步保护器的保护作用 置 K1 为1110010，置 K2 和 K3 为不出现 1110010 的任意状态。在同步器处于同步状态后，拨 K2或 K3 使之出现 1110010 码（或与 1110010 码有

43、一位不同），示波器 CH1 接 NRZ-OUT，CH2 分别接 GAL 和FS-OUT，观测识别器假识别现象及同步保护电路的保护作用。4.5 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 画出帧同步器处于同步状态和失步状态时各测试点信号波形。5.2 实验中帧同步器由同步态转为捕捉态时24 信号相位为什么不变？5.3 同步保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信号的？5.4 试设计一个后方保护电路，使识别器连续两帧有信号输出且这两个识别脉冲的时间间隔为一帧时，同步器由失步态转为同步态。实验八 数字基带通信系统实验 实验八 数字基带通信系统实验 1 实验目的 1

44、 实验目的 1.1 掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程 1.2 掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响 1.3 掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用 2 实验内容 2 实验内容 2.1 用数字信号源单元、数字终端单元、位同步及帧同步单元连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作 2.2 观测位同步信号抖动对数字信号传输的影响 2.3 观测帧同步信号错位对数字信号传输的影响 2.4 用示波器观测分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号 3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用 EL-TS-M6 模

45、块上的数字信号源单元和 EL-TS-M7 模块上的数字锁相环及位同步单元、帧同步单元以及模块上半部的数字终端。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M6 和 EL-TS-M7 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至两个模块。再连接电路如图 8-6 所示。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。4.2 用示波器 CH1 和 CH2 分别观测数字信号源信号 NRZ 和位同步单元的 BS-OUT 信号，调节位同步单元的 R360，使位同步信号 BS-OUT 相对于数字信号源信号 NRZ 抖动最小。4.3 置数字信号源的

46、K1 为1110010，用示波器 CH2 观测帧同步单元 FS-OUT 信号波形及其与 NRZ 信号波形的相位关系，判断是否工作正常。12FS-OUTBS-OUT 帧同步位同步数字终端 BS-IN FS-IN BS-INS-INS-IN S-INNRZ-OUT 数字信号源 图 8-6 数字基带通信系统电路连接示意图 4.4 当位同步单元、帧同步单元已正确地提取出位同步信号和帧同步信号时，通过发光二极管观测两路 8bit 数据是否已正确地传输到接收终端。若不正确，观测数字终端的 SD 信号和 FD 信号是否符合要求，可调节数字终端的电位器 R413 使 FD 处于 SD 数据 1 的第一位（见图

47、 8-4）。4.5 用示波器观测分接出来的两路 8bit 周期信号 D1 和 D2，并记录信号波形。4.6 调节电位器 R413，使 FD 为图 8-4 中的 FD2，观测分接出来的两路信号，总结 D1、D2 与帧同步信号 FD 的关系。4.7 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求 5 实验报告要求 5.1 帧同步信号在对复用数据进行分接时起何作用，用实验结果加以说明。5.2 分析数字终端单元中串/并变换和并/串变换电路的工作原理。实验九 2DPSK、2FSK 通信系统实验 实验九 2DPSK、2FSK 通信系统实验 1 实验目的 1 实验目的 1.1 掌握时分复用 2DPS

48、K 通信系统的基本原理及数字信号的传输过程 1.2 掌握时分复用 2FSK 通信系统的基本原理及数字信号的传输过程 2 实验内容 2 实验内容 2.1 用数字信号源、数字调制、2DPSK 解调、载波同步、位同步、帧同步及数字终端等七个单元，构成一个理想信道时分复用 2DPSK 通信系统，使之正常工作。2.2 用数字信号源、数字调制、2FSK 解调、位同步、帧同步及数字终端等六个单元，构成一个理想信道时分复用 2FSK 通信系统，使之正常工作。3 基本原理 3 基本原理 4 实验步骤 4 实验步骤 本实验使用 EL-TS-M6 模块上的数字信号源单元和 EL-TS-M4、EL-TS-M7 模块上

49、的所有单元。在 2DPSK 和 2FSK 通信系统搭建过程中，请注意位同步单元的输入信号 S-IN 应来自解调器的 CM-OUT点，而不是前面实验中用到的数字信号源输出信号 NRZ-OUT。4.1 确认实验箱电源开关关闭。确认实验箱电源开关关闭。将 EL-TS-M6、EL-TS-M4 和 EL-TS-M7 模块安装于实验箱体上，从箱体中部选择相关的直流工作电压连接至各个模块。拟定详细的 2DPSK 及 2FSK 通信系统各单元之间的信号连接方案，完成电路连接。检查电路连线无误后打开电源开关。检查电路连线无误后打开电源开关。4.2 2DPSK 通信系统：系统接通电源后，调节需要调节的电位器，使数

50、字信号源的两路数据正确地传输到终端。4.3 2FSK 通信系统：系统接通电源后，调节需要调节的电位器，使数字信号源的两路数据正确地传输 13到终端。4.4 关闭实验箱、示波器电源，收好实验设备。5 实验报告要求5 实验报告要求 5.1 画出 2DPSK 系统七个单元的信号连接框图，说明选择位同步器、帧同步器输入信号 S-IN 的理由。5.2 位同步信号的上升沿为什么要处于 2DPSK 解调器或 2FSK 解调器的低通滤波器输出信号的码元中心？5.3 实验中遇到哪些问题，是如何解决的？5.4 2DPSK 系统中，若不能正确传输两路数据，排除故障的最优步骤是什么？实验十 PAM 调制解调实验 实验