2023年通信原理实验报告新编.docx

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1、通信原理实验报告内容：实验一、五、六、七成员:信工08 1 马晨星10083406信工081 龚 洁10083407信工0 8 1哈 森1 0 08608 2实验一数字基带信号与AMI/HDB3编译码一、实验目的1、掌握单极性码、双击行码、归零码、非归零码等基带信号波形特点。2、掌握AMI、HD B3码的编码规则。3、掌握从HDB 3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同步时分复用信号的帧结构特点。二、实验内容及环节1、用开关K1产生代码XII 10010, K2.K3产生任意信息代码，观测NRZ码的特点为不归 零型且为原码的表达形式。2、将K1,K2, K3置于态，观测相应

2、的AMI码和HDB 3码为：HDB3： 0-11-1001-100-101-110 0 1-1000-10AMI : 0 1-3、当K4先置左方AMI端,CH2依次接AMI/H D B3模拟的DET, BPF,BS-R和NRZ,观测 它们的信号波形分别为:B P F为方波，占空比为50%, BSR为三角波，NRZ为不归零波 形。DET是占空比等于0.5的单极性归零信号。三、实验思考题1、集中插入帧同步码同步时分复用信号的帧结构有何特点？答:集中插入法是将标志码组开始位置的群同步码插入于一个码组的前面。接受端一旦检测到 这个特定的群同步码组就立即知道了这组信息码元的“头所以这种方法合用于规定快速

3、建 立同步的地方，或间断传输信息并且每次传输时间很短的场合。检测到此特定码组时可以运用 锁相环保持一定的时间的同步。为了长时间地保持同步，则需要周期性的将这个特定的码组 插入于每组信息码元之前。2、根据实验观测和纪录回答：(1)不归零码和归零码的特点是什么？ (2)与信源代码中的“1”码相相应的AMI码及HDB3码是否一定相同？答：1）不归零码特点:脉冲宽度T等于码元宽度Ts归零码特点：T Ts 2）与信源代码中的“I”码相应的AMI码及HDB3码不一定相同。因信源代码中的“I”码相应的AMI码“1”、“-1 ”相间出现，而HDB3码中的“1”，“一1”不仅与信源代举例:码中的“1”码有关，并

4、且还与信源代码中的“0”码有关。信源代码1AM IAM I-10 -1HDB 3-10 -1-13、设代码为全1,全0及01 1100100000 110 000100 000,给出AMI 及 HDB3的代码和波形。答：信息代码AM IAM I-1-1 1HDB3-1-1信息代码0000000AM IAM I0000 0HDB3HDB30000 1-100 1-1信息代码信息代码01110000AMI0 1-111 -IHDB 3-I 0 0 0-101 -11001-104、总结从IIDB3码中提取位同步信号的原理。答:HDB3中不具有离散谱似f S 在数值上等于码速率）成分。整流后变为一个

5、占空比等于 0.5的单极性归零码，其连0个数不超过3,频谱中具有较强的离散谱fS成分，故可通过窄带 带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再通过整形、移相后即可得到合乎规定的位 同步信号。5、试根据占空比为0. 5的单极性归零码的功率谱密度公式说明为什么信息代码中的连0码越长，越难于从AMI码中提取位同步信号，而HDB3码则不存在此问题。答：t=0.5 TS时单极性归零码的功率谱密度为：Ps(f) = 2fsp(l-p)|G(f)|2 +fJ PG(o)|2 演f)+ 2fs2J|PG(mfs)|W-mfs) m=l式中fs二在数值上等于码速率，P为“ 1 ”码概率G(f)为T = 0.5

6、 Ts的脉冲信号的富氏变换.7 sin . 2_!G(f) = sa() 2f 2fs G(s)= Jsa(g) = ! /1S/21s Ps(fs)二年b(f fs) 7C将HDB3码整流得到的占空比为0.5的单极性归零码中连“0”个数最多为3,而将 AMI码整流后得到的占空比为0. 5的单极性归零码中连“0”个数与信息代码中连“0”个数相同。所以信息代码中连“0”码越长,AMI码相应的单极性归零码中“1”码出现概率越小,fS离散谱强度越小，越难于提取位同步信号。而HDB3码相应的单极性归零码中“ 1 ”码出现的概率大，fS离散谱强度大，于提取位同步信号。实验五 数字锁相环与位同步一、实验目

7、的I、掌握数字锁相环工作原理。2、掌握用数字环提取位同步信号的原理及对其输入的信息代码的规定。3、掌握位同步器的同步建立时间、同步保存时间、位同步信号的相位抖动等基本概念。二、实验内容及环节1、数字环的锁定状态和失锁状态:锁定期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,BSOUT的相位抖动很大，也许超过一个码元宽度范围， 变得模糊混乱。2、当每帧NRZ-OUT信号只有一个“ 1 ”码或只有一个“0”码，调节CR2在某个取值时 相位恒定无抖动，在其它值时，抖动厉害，并且有移动现象，但并不是特别模糊。3、当调节C R2使BS-OUT的相位抖动最小时,手动按

8、下复位键使锁相环路不工作，这时、相位 情况变化不大，或者几乎不变，且相位不模糊。再放开复位键使环路工作，可以观测到轻微的 快速捕获现象。4、微调CR ，当BSOUT的相位抖动明显增大时再手动按下复位键，这时相位抖动非常 明显，并有些模糊，相位快速向左或向右移动。三、实验思考题1、数字环位同步器输入NRZ码连“ 1 ”或连“ 0 ”个数增长时，提取的位同步信号相位 抖动增大，试解释此现象。答:输入N RZ码连“1”或连“0”个数增长时，鉴相器输出脉冲的平均周期增大，数字环 路滤波器输出的控制信号平均周期增大，即需通过更长的时间才对DCO的相位调整一次。DCO输出的位同步信号反复频率与环路输入的N

9、 RZ码的码速率之间有一定的误差，当 对DCO不进行相位调整时，其输出信号的上升沿与码元中心之间的偏差将不断增大,相位调 节时间间隔越长这种偏差越大，即位同步信号相位抖动越大。2、若数字锁相环同步器输入信号为RZ码，试分析连“1”码和连“0”码的长度与位同步信 号相位抖动范围的关系。答：当为RZ码，即归零码时，信号功率谱存在定期分量，当连“1”码和连“0”码的长度较短 时，容易提取定期分量，达成同步,但当连“1”码和连“ 0 ”码的长度较长时，始终是相同的电 平，难以分辨出码元的起止时刻，相位仍会发生抖动。3、数字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。答:固有频差越大，DC

10、O输出位同步信号与环路输入信号之间的相位误差增大得越快,而环路 对DCO的相位调节时间间隔，平均值是不变的（当输入信号一定期），故当固有频差增大时， 位同步信号的同步抖动范围增大。4、若将AMI码或HDB 3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？对这两种码的信息代码中的连“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？答:能。由于将AMI码或HDB3码整流后得到的是一个单极性归零码，其上升沿收使鉴 相器输出高电平，从而使位同步正常工作。对这种码的信息代码连“ 1 ”个数无限制，因连“1” 代

11、码相应 AMI码及HDB3 码为宽度等于码元宽度一半的正脉冲或负脉冲，整流后全为 占空比为0. 5的正脉冲，脉冲上升沿数等于信息代码“ 1 ”码个数。 对AM I码的 信息代码中连“0”个数有限制，因 AM I码连“0”个数等于信息代码连“0”个数，不产 生脉冲，也就没有上升沿。对HDB3码的信息代码中连“0”个数无限制，由于不管信息代码 连“0”个数有多大,HDB3码中连“0”个数最多为3 o即鉴相器在四个码元内至少工作一 次。实验六帧同步一、实验目的1、掌握集中插入式帧同步码辨认器工作原理。2、掌握同步保护原理。3、掌握价同步、漏同步、捕获态（失步态）、维持态（同步态）等概念。二、实验内容

12、及环节1、熟悉帧同步模块的工作原理，将信源模块的NRZ-OUT、BS-OUT用信号连线分别与帧 同步模块的S-IN. BS- I N相连，接通实验箱电源。2、观测同步器的维持状态（同步态）将数字信源模块的K1置于xlll 0010状态。为了避免信息码中出现和帧同步码相近的码元 序列、将K2置为1 000 0000状态、K3置为全0状态。将示波器置于外同步触发状态，用数字信源模块的FS信号作为示波器的外同步触发信号。示 波器CH1接信源模块的NRZ-OUT、CH2分别接帧同步模块的GAL、/24、TH及FS , 观测并记录上述信号波形以及与NRZ-OUT的相位关系。使信源的帧同步码（注意是K 1

13、的第2位到第8位）中错一位，重新观测上述信号，此时GAL、/24、TH、FS 应不变。使信源的帧同步码再错一位重做上述观测。3、观测同步器的捕获态（失步态）在实验环节2中电路已经由同步态变为捕获态,示波器CH1接信源模块的NRZ-OUT。用CH2 观测/24信号,将电源断开，然后再接通电源，可看到/24波形的下降沿已不再对准NRZ-OU T 的第一个数据位，再用CH2观测其他信号，可以发现TH为高电平，FS无输出。将信源K1从上述实验的错两位状态还原为仅错一位，观测/2 4信号相位是否变化。再将信源K 1还原为七位全对的的帧同步码（xl II 0010 ），观测/2 4信号的相位如何变化, 并

14、分析此信号相位变化的因素，从而理解同步器从失步态转为同步态的过程。4、观测辨认器辨认现象及同步保护器的保护作用。在实验环节3中同步器转为同步态后，手动信源模块的K2和K 3,使信息码中出现1 1 1 0 0 10 码元序列（与1 110010序列有一位不同也可以），示波器CH1接NRZ-OUT.CH 2分别接GA L和FS,观测辨认器假辨认现象，理解同步保护电路的保护作用。三、实验思考题1、本实验中同步器由同步态转为捕获态时+ 24信号相位为什么不变? 答:因判决器无输出，与门4无输出，故+ 2 4（ 2 4分频）电路无复位脉冲，其输出的+ 24信 号相位保持不变。2、同步保护电路是如何使假辨

15、认信号不形成假同步信号的？答:假辨认信号与或门输出信号不同步，与门1输出中无假辨认信号。因而，假辨认信号不能通过与门4,所以单稳输出信号仅与中负同步码相应的辨认信号有关，而与假识别无关，这样假辨认信号就不能形成假同步信号。3、根据实验结果，总结本实验的帧同步器由捕获太转为同步态的过程。答：先在信码中找到与该时刻本地帧同步码型相同的借码码位。当找到和帧同步码型一致的 信码码位后，再进行第二步，即逐帧比较下去，也就是在该时隙上按本地同步码的周期进行比 较。在比较过程中，一旦发现在收端本地同步码的相位与信码码型不同时，则重新移一个码 元相位，重新从第一步开始找帧同步码位，以上两步交替进行，即可建立真

16、正的同步。实验7时分复用数字基带通信系统一、实验目的1、掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理。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。3、掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用及同步时分复用信号的分接原理。二、实验结果与分析1、数字信源模块K1置于X 1110010,用示波器CH2观测帧同步模块FS信号与信源NRZ信 号保持一致相位。2、当位同步模块、帧同步模块已经对的提取出位同步信号和帧同步信号。信源模块与终端模 块发光二极管一一相应。证明两路8 b it数据已经己对的传输。3、用示波器CH1接数据终端D1,看到为左边发光二极管明亮相相应的波形。4、用示波器CH2

17、接数据终端D2,看到为右边发光二极管明亮相相应的波形，证明终端模块己将两路时分复用信号对的分接出来。5、观测位同步抖动对数据传输的影响。用示波器观测数字终端D1,调节电位器CR2,增大位同步抖动范围。观测到，当抖动太 大时，出现误码。6、观测帧同步对数据传输影响。将CR2调回去抖动较小的状况，设立K1,K2和K3,使帧同步码11 1001()处在任意位 置，观测分接的两路终端数据发现当出现帧同步码后，接下来的数据在数字终端就能对的 显示。分接的两路终端数据也是在帧同步码出现后才对的显示。帧同步码是决定对的传输的 数据起始的标志。三、思考题1、本实验系统中，为什么位同步信号在一定范围内抖动不发生误码？位同步信号这个抖动范 围大约为多少？答：由于本实验系统中信道是抱负的，无噪声无码间串扰，当位同步信号抖动在码元宽度范围 内，就不会发生误码。2、帧同步信号在对时分复用数据进行分接时起何作用，用实验结果说明。答：时分复用是以时间来分隔多路数据的传输。帧同步信号是用来界定各路信号的起止时刻。所以只有当帧同步信号设定了，分接信号才干对的传输。