现代通信原理实验教案_现代通信原理实验
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现代通信原理
实验教案
杨 斌
实验一 数字基带信号及传输
一、实验目的：
1．了解单极性码、双极性码、归零码、非归零码等基带信号的产生原理及其波形的特点。
2．掌握ＡＭＩ码、ＨＤＢ３码、双相码的编码规则。3．掌握插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。4．学会设计简单的时分多路信号传输系统。
二、实验内容：
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)。
2．改变码序列，比较其单极性码，ＡＭＩ码，ＨＤＢ３码波形，并验证是否符合其编码规则。3．观察ＨＤＢ３编码中的四连零检测、补Ｖ、加Ｂ补奇、单／双极性变换的波形，并验证是否符合编码规则。
4．观察并比较单、双极性码（非归零、归零）、时钟信号、时序信号及双相码的波形和相位特点。
5．分析电路，设计实验方案，产生100％占空比的AMI码，比较100％占空比AMI码与50％占空比AMI码的功率谱。（选作）6．分析电路，设计实验方案，产生不同码速率的信息。（选作）7．尝试用信源电路的组合，产生其它码型。（选作）
三、预习要求：
1．复习教材中有关基带信号及时分复用的内容。2．认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。
3．熟悉有关器件的功能及其应用方法以及两模块框图的信号流程和设计原理。4．对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器：
1、两路3A直流稳压电源
一台
2、双踪示波器
一台
3、频率计
一台
4、数字信源模块
一块
5、HDB3编译码模块
一块
6、频谱仪
一台（选做）2
五、基本实验参考实验步骤： 1．熟悉信源模块的工作原理。
2．调整直流电源输出分别为＋１２Ｖ，－１２Ｖ。3．用示波器观察数字信源模块上的各种波形。
（1）接通电源
用示波器观察两个通道探头分别接Ｐ１０的２５６kHZ时钟和Ｔ２０的单极性归零码并观察其波形。
（2）用Ｕ２１产生Ｘ１１１００１０（Ｘ为任意码，１１１００１０为７位帧同步码）、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ２４产生任意信息代码，并观察本实验中集中插入帧同步码时分复用信号帧结构以及ＮＲＺ码的特点。
（3）用示波器观察P１９~P２１，P２２，P２３各点的波形。
（4）用示波器观察AMI码与单极性归零码的关系。（5）观察T１、T２、T３、T４四路时序信号的相位关系。（6）观察单极性非归零码与双相码的波形关系。
七、实验报告要求：
１．根据实验观察和记录各点波形（用座标纸绘），并分析波形与理论是否相符。２．比较不同信码中的ＡＭＩ码与ＨＤＢ３码波形是否相同，为什么？
３．什么是时序信号，比较各时序信号的相位关系，并分析时序信号在信号合路时的作用。
实验二
HDB3编、译码实验
一、实验目的： １． 加深对HDB3编、译码的工作原理的理解。２． 了解HDB3编码与译码器的电路组成及工作过程。３． 了解HDB3码信号中提取位同步信号（时钟）的方法。
二、实验内容： １． 观察HDB3编码器中的四连零检测、补V、加B补奇、单／双极性变换以及
HDB3码的波形，并验证是否符合编码规则。２． 观察HDB3译码器中的双／单极性变换、Ｖ码检测及扣Ｖ扣Ｂ后的译码波形以及时钟提取电路输出的位同步信号波形。３． 手动加入误码时，观察解码输入和检错显示。４． 当输入信码为外加伪随机信码时，设计实验方案观察输入信码和HDB3码的功率频谱。（选做）５． 设计实验方案，观察与比较100％占空比HDB3码与50％占空比HDB3码的功率谱。（选做）
三、预习及预习报告要求： １． 预习本实验的工作原理和实验内容。２． 对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器：
1、两路3A直流稳压电源
一台
2、双踪示波器
一台
3、频率计
一台
4、数字调制模块
一块
5、数字解调模块
一块
6、频谱仪
一台（选做）
五、实验报告要求：
１．根据实验观察和记录各点波形（用座标纸绘），要求绘出３２位码的完整波形，并分析波形与理论上的是否相符。
２．若把对应的ＡＭＩ码送入ＨＤＢ３译码中会出现什么现象？并说明道理。３．本实验的误码检测电路只能检测哪类误码差错，为什么？ ４．对本实验有何体会，有何改进意见？
实验三 数字调制与解调
2FSK调制与解调
一、实验目的：
1、了解二进制移频键控2FSK信号的产生过程及电路的实现方法。
2、了解非相干解调器过零检测的工作原理及电路的实现方法。
3、了解相干解调器锁相解调法的工作原理及电路的实现方法。
二、实验内容：
1、了解相位不连续2FSK信号的频谱特性，了解频偏△f=(f1-f2)/2不同时，传输2FSK信号所需带宽的情况与2ASK信号带宽进行比较。
2、了解2FSK（相位不连续）调制，非相干、相干解调电路的组成及工作原理。
3、观察2FSK调制，非相干、相干解调各点波形。
4、了解畸变信道模拟电路的原理，畸变信号送入过零检测电路与锁相解调电路，会产生如何结果。（选作）
5、2FSK信号保持f1=1024KHz.改变f2使f2-f1=3fs时，改变f2使f2-f1=2fs时解调器解调效果。（选作）
6、改变f1、f2的频率大小，观察不同调制指数下的调制解调效果。（选作）
7、利用实验模块的电路，设计出其它解调方法，并自行验证。（选作）
三、预习要求：
1、复习教材有关2FSK调制与解调的理论。
2、复习模拟锁相环的原理和实验方法。
3、认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。
1、对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器：
1、两路3A直流稳压电源
一台
2、双踪示波器
一台
3、频率计
一台
4、数字调制模块
一块
5、数字解调模块
一块
7、频谱仪
一台（选做）
五、实验报告要求
1、将数字调制器、过零检测器、锁相解调器观察输出波形画出，并给以必要的说 明。
2、画图时将波形的相位关系正确表示出来，若波形之间产生相位差说明原因。
3、通过实验说明各种解调方法各有什么优缺点。
4、本实验有何收获，请提出改进意见。
2PSK、2DPSK调制与解调
一、实验目的1、了解2PSK、2DPSK的调制原理及电路的实现方法；
2、掌握绝对码、相对码相互变换方法；
3、了解2PSK调制与解调存在的相位含糊问题；
4、了解2PSK、2DPSK的相干解调原理及电路的实现方法
二、实验内容
1、用示波器观察2PSK、2DPSK调制器信号波形与绝对码比较是否符合调制规律；
2、用示波器观察2PSK、2DPSK信号频谱；
3、用示波器观察2PSK、2DPSK信号解调器信号波形；
4、观察相位含糊所产生的后果；
5、观测绝/相、相/绝变换的规律，设计出另一种定义的绝/相、相/绝变换电路，并测试。（选作）
6、设计实验方案，比较不同信道带宽下调制解调的性能。（选作）
7、利用各种实验模块的电路，自行组合出差分非相干解调的实验。（选作）
8、加入噪声后，设计实验方案测试误码情况。（选作）
三、预习要求：
1、复习教材有关2PSK、2DPSK的调制与解调的理论。
2、复习绝/相、相/绝变换的原理。
3、认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。
4、对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器
1、两路3A直流稳压电源一台
2、频率计一台
3、双踪示波器一台
4、数字调制模块一块
5、数字解调模块一块
6、频谱仪一台
7、连接线若干
五、实验报告要求
1、画出2DPSK调制器、相干解调器详细方框图。
2、根据实验测试记录依次画绝对码为11101100时2DPSK调制器、相干解调器各点波形，并作必要说明。实验四 P CM 基带通话系统设计
一、实验目的1、将所做过的独立实验内容综合运用，组成两个采用PCM的2人可通话的基带传输系统。
2、了解独立实验模块在系统实验中所起的作用。改变独立实验模块的参数，直观感受对系统的影响。
3、掌握独立实验模块之间正确的连接方法。
二、实验内容
1、掌握独立实验模块之间正确的连接方法。
2、连接不用时域均衡器的PCM两人通话的基带传输系统。
3、连接使用时域均衡器的PCM两人通话的基带传输系统。（选作）
4、设计实验方案，用其它线路码进行基带传输系统。（选作）
注意：以上实验信号的流程是单向的。要实现2人通话，将耳机交叉后。
三、预习要求
1、复习教材前面相关各章节的理论。
2、认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。
3、对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。
四、实验仪器
1、两路3A直流电源一台
2、频率计一台
3、示波器一台
4、数字信源模块、数字调制模块、载波、时钟提取模块、数字解调模块、帧同步提取模块、终端模块、PCM编译码模块各一块。
5、连接线若干
五、实验原理
1、不使用时域均衡器模块的基带传输系统：
该系统传输的HDB3码是理想码，即不产生畸变、也不需采取均衡措施。基带传输系统发端：包括PCM编码器、HDB3编码器、复接器等。这些电路都以数字信源模块的时钟相位作为基准，因此PCM编码器所需的时钟、帧同步信号、主时钟都是由信源模块提供。其信号流程图如下：基带传输系统收端：包括HDB3译码器、时钟提取电路、帧同步提取模块、终端模块，这些电路都是后面模块以前面模块的时钟相位作为基准。因此，PCM译码器需要外时钟、外帧同步信号。而主时钟可根据集成电路的要求，采用异步时钟。我们采用PCM模块自身的主时钟2048KHz。其信号流程如下图：
2、使用时域均衡器的基带传输系统：
该系统所传输的HDB 3码产生畸变。这是模拟传输线传输中的由于时延、衰减等等造成的信码畸变。在收端必须采用均衡的办法加以弥补。其信号流程如下图：
基带传输系统发端时相同的，收端则增加了时域均衡器。在时域均衡器内有信码畸变电路，它应该属于传输线部分。除此之外还有时钟提取电路，它真实的反映了收端时钟的产生过程。在收端同样是后面的模块以前面模块的时钟相位为基准。
使用时域均衡器模块的基带传输系统实验，应该复习时域均衡器模块实验的内容和方法，当信码畸变电路固定后，正确调整可变系数求和电路，使得眼图波形张开最大。改变时钟延时使其处于最佳取样时刻，否则会产生大量误码使信号中断。
六、实验步骤
1、连接好整个系统的电源线和信号线
2、连接不使用时域均衡器的基带传输系统
3、采用数等衬言源模块、时域均衡器模块，复习正确调试时域均衡器的方法
4、连接使用时域均衡器的基带传输系统
七、实验报告
1、画出发端、收端关键波形，且绘出相位关系
2、画出可通话2DPSK方框原理图
3、分析联调时所遇问题，写出是如何解决。
