2023年哈工大通信原理实验报告.pdf

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1、,7小若霜i t，媒/摩H a rbin In s titut e o f T echnolog y逋 信 原 理实 验 报 告课程名称:通信原理院 系：电子与信息工程学院班 级：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _姓 名:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学 号:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _指导教师:_ _ _ _ _ _ _ _ _倪洁_ _ _ _ _ _ _ _ _ _实验时间：2023年 12月哈 尔 滨 工 业 大 学实验二帧同步信号提取实验一、实验目的1.了解帧同步的提取过程。

2、2.了解同步保护原理。3 .掌握假同步，漏同步，捕获动态和维持态的概念。二、实验原理时分复用通信系统,为了对的的传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码,帧同步码应具有良好的辨认特性。本实验系统帧长为24比特，划分三个时隙，每个时隙长度 8 比特，在每帧的第一时隙的第2 至第8 码元插入七位巴克码作为同步吗。第 9 至 2 4 比特传输两路数据脉冲。帧结构为：X,首位为无定义位。本实验模块由信号源，巴克码辨认器和帧同步保护电路三部分构成，信号源提供时钟脉冲和数字基带脉冲，巴克码辨认器包裹移位寄存器、相加器和判决器。其余部分完毕同步保护功能。晶撼数 字 基带,FDD.门控限制器单稳与门与

3、门7相加器图21帧同步模块原理框图.三、实验内容1 .观测帧同步码无错误时帧同步器的维持状态。2 .观测帧同步码有一位错误时帧同步器的维持态和捕获态3 .观测帧同步器假同步现象和同步保护器。四、实验环节1 .开关K 3 0 1 接 2.3 脚。K 3 0 2 接 1.2脚。2 .接通电源，按下按键K I,K 2,K 3 0 0,使电路工作。3 .观测同步器的同步状态将信号源中的 S W 0 0 1,S W 0 0 2,S W O 0 3 设立为 H 1 1 0 0 1 0,1 0 1 0 1 0 1 0,1 1 0 0 1 1 0 0 （其中第2 8位为帧同步码），S W 3 0 1 设立为1

4、 1 l（）,示波器l 通道接T P 3 0 3,2 通道接T P3 0 2,T P 3 0 4,T P 3 0 5,T P 3 0 6,观测上述信号波形，使帧同步码（S W 0 0 1 的 2-8 位）措一位,重新做上述观测，此时除了 T P 3 0 3外，个点波形不变，说明同步状态仍在维持。4.观测同步器的失步状态。关闭电源，断开K302,在开电源（三个发光二极管全亮）。使帧同步码措一位后再将K 302届1,2脚，则同步器处在失步状态。观测T P 3 0 2.TP304,TP305,T P 30 6,各信号波形,此时，TP305,TP 3 06,TP30 7 无波形输出。5.观测辨认器假辨

5、认现象及同步保护器的同步保护作用重新将SW 001置 为1 1 11 0 0 1 0状态，同步器处在同步状态后（发光二极管D3 0 4熄灭）。再把 SW00 1 置为 01010010 状态，SW3 0 1 置为 11 0 0,观测 TP302,T P 304,T P 305,T P 3 0 6,波形。此时TP305输出的为假同步辨认信号，TP3 0 6输出的仍为对的的帧同步信号，说明同步保护器滤除了错误的辨认信号。五、测试点参考波形TP302T P 3 03T P 3 0 5T P 3 0 6T P 3 07六、实验分析本实验中巴克码辨认器完毕对七位巴克码的自相关运算，移位寄存器预置状态应与

6、七位巴克码相同。当有对的的七位巴克码时，相加器输出七;当七位全对时,把位同步信息和数字基带信号输入给移位寄存器，辨认器就会有帧同步是别的EPM信号输出。辨认器先找到和帧同步码一致的信码码位,然后对帧逐个进行比较，假如接受端的本地同步码相位与信码码型不同，那么是假辨认信号,否则是帧同步信号。实验三位同步信号提取实验一、实验目的掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理二、实验原理用于位同步信号提取电路的数字锁相环有两种：超前滞后型和触发型,本实验采用的是触发型数字锁相环。位同步器是由控制器、数字锁相环和展宽器构成的。数字锁相环涉及数字鉴相器、量化器。数字环路滤波器和数控震荡器等单元。晶振分频器为系统提

7、供时钟，基带信号源为系统提供测试用数字信号。锁相环是位同步器的重要部分,其作用是把本地位定期脉冲与接受到的信息序列中的位定期信号锁定，即频率形同，相位一致（但存在某一固定剩余相差）。数字基带信号第分频器.脉冲展宽七鉴相器控制器0 3-1位同步器原理融三、实验内容1.观测数字环的失锁状态，锁定状态。2.观测数字还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。3.观测数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。四、实验环节1.接好电源，按下按钮K I,K 2,K800是电路工作。2.将开关K 8 01接2,3脚，K8 0 2,K 8 03接I,2脚，拨码开关SW

8、801处在非全零或者非全一状态下，用示波器观测TP 8 02处的波形,应为以8 b it为周期的的周期信号。然后将示波器的两个通道分别接TP8 0 4和TP80 6,若示波器上的两个信号相位差为3 n/2,则环路为锁定状态。3.断开电源,将K802接2,3脚，K801,K8 0 3接法不变，接通电源，此时用示波器双踪同时观测TP 8 0 4和TP8 0 6,应可看到两个脉冲的相位差不为3 n/2,即环路处在失锁状态,按一次复位键SU80 1 ,3秒后，应可以看到此是两个脉冲的相位关系又发生了变化。反复按一次复位键,在观测一次,应当可以看到每次观测到的两个脉冲相位差都不同样，在将K802接1,2

9、脚，可以看到两个脉冲的相位差迅速恢复为3 n/2,即环路立即进入锁定状态。此时再讲K 8 0 2接2,3脚，两个脉冲的相位关系保持不变，环路保持锁定状态不变,即当环路固有频差为0时环路同步保持时间为无穷大。4.将K 80 1接1,2脚，K 802接1 ,2脚,将示波器两个通道一个接TP804,一个接TP807,同时观测，调节可调电容C809,使两个信号相差固定不变，表白环路进入了锁定状态。5此时再将K8 0 2接2,3脚，示波器接法不变,应可以看到两个信号的行为是变化的。6.观测位同步相位抖动的大小与位同步器输入信号连“0”和连”1”个数的关系。五、测试点参考波形TP8 02TP 8 03TP

10、 8 04TP 805TP806TP807点波形六、实验分析信息码中的连“1”或 连“0”码会导致位同步信号相位抖动。连“1”或 连“0”的个数越多，滤波输出信号的周期和幅度变化越大，位同步输出信号的相位抖动也越大。控制器使数控振荡器在调整前，若发现鉴相器输出一个脉冲,则进行调整，进而使锁相环进入同步锁定状态，实现快速捕获即可得到位同步信号。实验四脉冲幅度调制与解调（PAM）一、实验目的1.进一步理解PAM系统的组成、工作原理及重要工作点波形。2.观测连续信号的取样过程,加深对取样定理的理解。二、实验原理本实验是脉冲调制的一种,属于脉冲模拟调制,是音频信号对脉冲序列幅度进行调制,记作 PA M

11、 oT P A 1T P601TP603 Tp助2K H z脉冲幅度调制事实上就是用脉冲对连续信号进行取样，使其变成时间离散的一系列取样值序列，为了保证解调后的信号较少是真，脉冲序列的反复频率f S 与信号最高频率Fm之间应满足取样定理的规定。音频正弦信号（频率为2KHz）由T PA 1输入，经音频放大与限幅后，接入P AM调制器,同时尚有取样脉冲接入PAM调制器。TP6 0 4 点脉冲的反复频率f s按取样定理决定,本实验约为2 5KHZ.TP602点即为调幅脉冲序列。三、实验环节1 .了解实验箱各组成模块的分布，确认P AM模块的位置及测试点。2 .接好电源，按下开关K I,K 2 和K

12、6 0 0,这是P A M 模块已通电工作。3 .设立跳线开关:K A 1 届 2、3脚、K A 2 接 2、3 脚，这时输入信号（有内部提供）与电路接通，同时解调器与调制器相连。4.观测各点波形T P 6 0 1:输入音频信号,测出波形及频率F oT P 6 0 4 ：取样脉冲序列，测出周期T s。T P 6 0 2 :P A M 脉冲序列T P A 2：解调输入脉冲序列，与T P 6 0 2 波形相比较。O U T:解调后的输出信号四、测试点参考波形T P 6 0 1T P 6 0 4T p 6 0 2波形T p a 2 波形O U T 波形五、实验分析抽样之后，调制波形中包不包含直流分量

13、，导致系统失真的因素重要为:发送端的非抱负抽样和接受端低通滤波的非抱负所带来的误差。PAM调制：脉冲振幅调制，对模拟信号进行抽样,把周期性脉冲序列看作非正弦波，而抽样过程则是用模拟信号对它进行调制。P A M 解调:用低通滤波器对P AM调制信号的频谱进行滤波，得到的即为模拟信号的频谱，则只须将其进行傅里叶变换即可恢复信号。自然抽样才可以直接用低通滤波器解调，自然抽样后包具有原始信号频谱。实验五脉冲编码调制与解调(PCM)一、实验目的1.了解P C M系统的组成及工作原理。2.观测各点波形，了解基带信号的形成过程。二、实验原理脉冲编码调制(P C M )是脉冲调制的一种特殊情况，他所传载的信号

14、,不仅在时间上是离散的，同时也在幅度取值上也是离散的。输 入 的 音 频信号(本实验为2 K H z正弦信号)经取样后，变成时间离散的条幅脉冲序列，然后对每个取样值进行量化使其变为离散值，再用一定位数(本实验8位)的码组代替这一系列量化值，从而得到一列脉冲编码序列，完毕编码调制过程。解调器进行上诉的逆过程：P C M序列经译码得到一个脉冲序列,在进行低通滤波器就可以恢复原始信号。IP 2067磔TP20.gK 2 0 3期蝴M1P 2 0 3 T P 2 0 4 IP 205,T K O O2 0 4 8 K B ，i丽螭挪网T P 2 0 1输也螭1P21U分糕春陋4螭三、实验环节1.熟悉P

15、CM模块在综合实验箱上的位置，了解各开关及测试点位置。2.将跳线开关K 2 01置1-2脚,K 2 0 3置1 -2脚。3.接通电源，按下K L K 2和K20 0,这时PCM模块电路已工作。4.观测各点波形TP201:总时钟，频率2 04 8K H z,占空比50%。T P 2 0 3:第一路信号的时隙脉冲（位于全帧的第七号时熹）T P2 0 4 :第二路信号的时隙脉冲（位于全帧的第2 好时隙）。T P2 0 5:帧同步时隙脉冲（位于全帧的第。好时隙）。T P2 0 6:输入信号，正弦波F=2 K H z,假如波形不好，可调整电位器W 0 0 2,W 0 0 3 ,W 0 0 4 .T P2

16、 0 7:地一路P C M编码信号T P2 0 8:第二路P C M编码信号T P2 0 9 :全帧信号，本实验只传输帧同步，第一路信号和第七路信号，它们分别占据第0、2、7 时隙，其他时隙空闲，无脉冲。T P2 1 0：第一路解调信号输出，与 T P 2 0 6 比较。T P2 1 1:第二路解调信号输出，与 T P2 0 6 比较。四、测试点参考波形T P 2 0 1点波形T P2 0 3点波形TP204点波形T P2 0 5 点波形2015-12-16 13：44T P2 0 6 点波形TP207点波形TP208点波形2015-12-16 13：46TP2 0 9点波形2015-12-1

17、6 13：46TP2 1 0点波形五、实验分析输入的音频信号经取样后，变成时间离散的调幅脉冲序列,然后对每一个取样值进行量化使其变为离散值,再用一定位数的码组代替这一系列量化值,从而得到一列脉冲编码序列，完毕编码调制过程。P CM是真正的数字编码。它将每个通道的指令数字化了，比如脉冲由1 毫秒到2 毫秒的变化，在 PC M编码里用模数转换成1 和 0 的数字码，再发出去。所以你用示波器会看到这各编码总是在变化中的。解调器进行上述的逆过程：PCM 序列经译码后得到一个调幅脉冲序列，再进行低通滤波就可恢复原始信号。PCM是一种典型的话音信号数字化的波形编码方式，它是将模拟信号变换成二进制数字信号的

18、常用方法。实验六频移键控调制与解调（FSK）一、实验目的1.了解FSK系统的组成及工作原理2.观测个工作点播行，加深理解FSK调制与解调过程。二、实验原理频移键控是数字调制方式的一种，使用数字脉冲信号调制连续载波的频率。依据载波起始相位是否连续,可区分为相位连续式F S K和相位不连续式F S K二种。本实验为相位连续式 FSK。TP901IP903时钟产生伪码产生K901三、实验环节1 .熟悉F SK 模块在综合实验箱上的位置，了解各测试点和开关的位置。2 .接通电源，按下开关K l、K2和 K 9 0 0,使本电路工作。3 .将跳线开关K 9 0 1 接 1 2 脚,伪码信号通入两个模拟门

19、，调制器开始工作,将开关K 90 2 届 2-3 脚，使解调器与F S K 信号断开。4 .观测各点波形T P 9 0 1 ：频率为3 2 K H z 的方波。T P 9 0 2:频率为1 6KHz的方波。此二组方波均有本设备的脉冲信号源提供。T P 9 0 3:频率为3 2 KHz的正弦波。T P 9 0 4：频率为1 6 K I I z 的正弦波,此二点的信号幅度由W 9 0 1 和 W 9 0 2 调节,应是他们幅度近似相等，约为2 V。T P 9 0 5 ：7 位伪码,速率为2 K H z。T P 9 0 6：为 T P 9 0 5 的反码。T P 9 0 7:F SK 输出信号。T

20、P 9 0 8:解调器的输入信号，与 T P 9 0 7 相同。TP909:VC0输出的3 2K H z方波，分析此信号为什么显示不稳。TP9 1 0:解调输出。5.实验结束后，请关闭本模块电源K 9 00.四、测试点参考波形T P 9 0 1点波形AUTOSETnnfiiT e k J i.-.T ri g dM P os:0.000sCHI二弹值：总的仗取消自一1频 率.吵0。联 一 动 设 置CH1 Z-i04m V-|山基/等值多的丫一1同期懑,5。皆1.00V M 25.0jus上检测到正方便波或脉冲2 0 1 5-1 2-1 6 13：4 9T P 9 0 2点波形2 0 1 5-

21、1 2-1 6 1 3：4 9T P 9 0 3点波形M Pos:0.0005AUTOSET喀 FFT周期 62,67*：1CH 1 S O O rnV值 1.2.Y ；:频率1,96甲z:M 25*0JJS.CH I Z取消自务设置2015-12-16 13：49jum,rnM P os:0.0005 A U T O S E TT P 9 0 4 点波形CH 1峰-峰值4.5 6 V.：平埼蔺57.6mY ；t 周期 T,500m$向丁福厂;.土 CH 1666.7H z取消自动设置上 检 涮 到 正 方 篦 温 足 冲/7-盖瑞2015-12-16 13：49TP905点波形2015-12

22、-16 13：50T P 907点波形TP9 0 8 点波形T P90 9 波形T e k J I,.St op.M P os:0,0 0 0 5 A U T O SETnumJ-L理-峰值5仙;Y平均值8 3.5 m .；周期1.0 3 2 m s ：频 率9 6 9.0 H z :动设置B il Z -2 2 4 m V-取消自CH1 苜顿 M 250/JS.，在川上检冽倒正方形波或脉冲2015-12-16 13：51T P91 0 点波形五、实验分析实现FSK解调的方法有:非相干解调、鉴频法、过零检测法等。FSK调制器由两个模拟开关和一个相加器构成。解调器采用锁相环实现，锁相环锁定在力，

23、当工信号到来时环路锁定,输出高电平;当上信号到来时环路失锁，输出为低电平，经判决整形后在TP91 0 输出解调后的数字信号。从实验仿真波形上来看，实验结果是对的的，实现了对数字信号的频移键控调制。解调出的数字基带信号也是对的的，也许相对于原本输入的基带信号在时域上有延时。实验七相移键控调制与解调一、实验目的1 .了解P S K 实验模块的组成及工作原理。2 .观测各点波形，了解P S K 信号的调制与解调过程。二、实验原理相移键控是数字调控的一种,记作P S K,使用脉冲数字信号对连续载波（载波通常是连续的正弦信号）的相位进行调制,分为绝对相移键控和相对相移键控。本实验为相对二相键控。三、实验

24、内容1 ,确认P S K 模块在实验箱上的位置，熟悉个测试点位置。2 .接通电源，按下K I,K2和 K 7 0 0,是电路工作。3.设立跳线开关：K7 0 1 接 1-2 脚，K 7 0 2 接 1-2 脚，这 是 1 0 M I I z 晶振与电路接通，解调器于调制器链接。4 .观测T P 7 0 4 波形,频率应为1 0 MHz左右，再观测T P 7 1 1 点波形应与T P 7 0 4 相同,假如两者不一致，或 T P 7 1 1 波形不稳定，可微调W 7 0 1 使两者一致。5 .用示波器观测波形并记录T P 7 0 1:频率为1 M H z 的时钟信号，占空比5 0%T P 7 0

25、 2：31 位伪码，请与时钟信号对照。T P 7 0 3:与 T P 7 0 2 相应的差分码。T P 7 0 4:晶振输出的1 0 M H z 方波。T P 7 O 5:5 M H Z 的 0 相载波。T P 7 0 6 :5 M H z 的 n 相载波。T P 7 0 7：已调波输出，请观测相位突变情况与理论波形有什么不同。T P 7 0 8:解调输入P S K 信号。T P 7 0 9、T P 7 1 0：解调端已恢复的二个相干载波，相位差加。T P 7 1 3：解调端恢复的1 M H z 时钟信号。T P 7 1 4 :解调输出信号，与 T P 7 0 2 波形相同T P 7 1 1:

26、V C O 恢复的1 0 M H z 信号。四、观测点波形TP 701点波形TP 7 0 2点波形2015-12-16 13：53TP 7 0 3点波形T P 704点波形TP70 5点波形TP7 0 6点波形TP707点波形T P 7 0 8点波形TP7 0 9 点波形TP71 0 点波形T P713点波形Tk 几M P o 5:0,000$AUTO SET_rum280,643kHz取消自动设置_o_2015-12-16 13：55TP714点波形TP7 1 1点波形五、实验分析鉴相器输出即为解调后的差分码序列，再通过码判决和差分译码，得到被传送的m序列。绝对相移键控的有点是实现简朴，缺陷是存在倒兀现象。相对相移键控的有点是传输信息量少，不存在倒兀现象，缺陷是相对复杂。在数据传输系统中,由于相对相移键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。引位m序列经差分编码后,变为原码的差分码。用差分码对载波进行绝对移相就可以得到相应于原m码的相对相位键控信号。解调端采用载波跟踪锁相环作为解调器,VCO产生两个正交的相干载波，分别送入两个鉴相器对PSK 进行鉴相。