通信原理实验指导书_2015
通信原理实验指导书
输
ＩＮＨ
Ｂ
Ｌ
Ｌ
Ｌ
Ｌ
Ｌ
ＨＬຫໍສະໝຸດ ＨＨＸ入
Ａ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ Ｘ
导通通道
Ｘ０ Ｘ，Ｙ０ Ｙ Ｘ１ Ｘ，Ｙ１ Ｙ Ｘ２ Ｘ，Ｙ２ Ｙ Ｘ３ Ｘ，Ｙ３ Ｙ
无
该模块中选Ｘ０＝０，Ｘ１＝－１，Ｘ２＝０，Ｘ３＝＋１；Ｙ０＝Ｙ１＝ Ｙ２＝０，Ｙ３＝＋１； ＩＮＨ＝０。Ｂ为合路码，Ａ为２５６kHZ 时钟信 号。
为可控模拟开关。Ｕ１２Ａ为２／４译码器。Ｕ１３为４位二进制计数器。由Ｕ 6 分频出的３２kHZ 方波信号经Ｕ１３的二、四分频分别得到１６kHZ、８kHZ 方 波信号，送Ｕ1２Ａ的 ２／４译码器。其功能表如表１－２所示。
表１－２ ２／４译码器功能表
输
入
输
Ｇ
Ｂ
Ｈ
Ｘ
Ａ
Ｙ０
Ｙ１
Ｘ
Ｈ
Ｈ
Ｌ
Ｌ
Ｌ
Ｈ
Ｈ
Ｌ
Ｌ
Ｈ
Ｈ
Ｌ
Ｌ
Ｈ
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。 三、基本原理：
本实验使用数字信源模块和ＨＤＢ３编、译码模块。（两个实验一起做） １． 数字信源：
1
表１－１ ８选１数据选择器功能表
输
入
输
出
Ａ２ Ａ１
Ａ０
ST
Ｙ
W
ＸＸ
Ｘ
Ｈ
Ｌ
Ｈ
ＬＬ
Ｌ
Ｌ
Ｄ
Ｄ
通信原理实验指导书(完整)
实验一：抽样定理实验一、实验目的1、熟悉TKCS—AS型通信系统原理实验装置；2、熟悉用示波器观察信号波形、测量频率与幅度；3、验证抽样定理；二、实验预习要求1、复习《通信系统原理》中有关抽样定理的内容；2、阅读本实验的内容，熟悉实验的步骤；三、实验原理和电路说明1、概述在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。
因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。
最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。
频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。
而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。
利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为“抽样”，抽样后的信号称为脉冲调幅(PAM)信号。
在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。
并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。
抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。
数字通信系统是以此定理作为理论基础的。
在工作设备中，抽样过程是模拟信号数字化的第一步。
抽样性能的优劣关系到整个系统的性能指标。
作为例子，图1-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。
从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。
因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。
图1-1 单路PCM系统示意图为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。
除此，本实验还模拟了两路PAM通信系统，从而帮助实验者初步了解时分多路的通信方式。
2、抽样定理抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H(即m(t)的频谱中没有f H以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2f H的样值序列所决定。
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实验一 HDB3码型变换实验一、实验目的通过本实验，学生应达到以下要求：1、了解二进制单极性码变换为HDB3码的编码规则，掌握它的工作原理和实现方法。
2、通过测试电路，熟悉并掌握分析电路的一般规律与方法，学会分析电路工作原理，画出关键部位的工作波形。
3、了解关于分层数字接口脉冲的国际规定，掌握严格按技术指标研制电路的实验方法。
二、实验内容⏹调测HDB3编、译码电路；⏹调测位定时提取电路及信码再生电路。
各部分的输出信号应达到技术指标的要求，同时做到编、解码无误；⏹利用频谱仪，研究经HDB3编码后的频谱特性（条件允许）。
三、实验原理在数字通信系统中，有时不经过数字基带信号与信道信号之间的变换，只由终端设备进行信息与数字基带信号之间的变换，然后直接传输数字基带信号。
数字基带信号的形式有许多种，在基带传输中经常采用AMI码（传号交替反转码）和HDB3码（三阶高密度双极性码）。
1、传输码型在数字复用设备中，内部电路多为一端接地，输出的信码一般是单极性不归零信码。
当这种码在电缆上长距离转输时，为了防止引进干扰信号，电缆的两根线都不能接地（即对地是平衡的），这里就要选用一种适合线路上传输的码型，通常有以下几点考虑：（1）在选用的码型的频谱中应该没有直流分量，低频分量也应尽量少。
这是因为终端机输出电路或再生中继器都是经过变压器与电缆相连接的，而变压器是不能通过直流分量和低频分量的。
（2）传输型的频谱中高频分量要尽量少。
这是因为电缆中信号线之间的串话在高频部分更为严重，当码型频谱中高频分量较大时，就限制了信码的传输距离或传输质量。
（3）码型应便于再生定时电路从码流中恢复位定时。
若信号中连“０”较长，则等效于一段时间没有收脉冲，恢复位定时就困难，所以应该使变换后的码型中连“０”较少。
（4）设备简单，码型变换容易实现。
（5）选用的码型应使误码率较低。
双极性基带信号波形的误码率比单极性信号的低。
根据这些原则，在传输线路上通常采用AMI码和HDB3码。
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通信原理实验指导书一、实验目的本实验旨在帮助学生深入理解通信原理的基本概念和原理，通过搭建实验电路和进行实验操作，掌握通信原理的实际应用。
二、实验器材1. 发射器：一台信号发生器2. 接收器：一台示波器3. 连接电缆：适用于信号传输的电缆三、实验步骤1. 准备工作a. 检查实验器材是否齐全，并确保其正常工作。
b. 将信号发生器和示波器连接电源，并确保电源正常。
2. 实验电路的搭建a. 将信号发生器与示波器通过连接电缆连接起来。
b. 确保电缆的连接牢固可靠，避免信号传输过程中出现干扰。
3. 实验操作a. 设置信号发生器的输出频率和幅度，以产生所需的信号波形。
b. 调节示波器的时间和幅度尺度，以正确显示接收到的信号波形。
c. 运行实验电路，观察信号的传输和接收情况。
d. 根据实验结果，记录并分析接收到的信号波形的特点和变化。
四、实验结果记录与分析根据实验操作所得到的结果，记录并分析接收到的信号波形的特点和变化。
可以通过示波器的屏幕截图来展示实验结果，并结合文字对实验结果进行描述和分析。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了通信原理的基本概念和原理，并通过实验操作掌握了通信原理的实际应用。
通过实验结果的记录和分析，我们对信号的传输和接收过程有了更深入的理解。
本次实验对于我们进一步学习和研究通信原理的知识非常重要，也为今后从事相关工作打下了扎实的基础。
六、实验注意事项1. 在进行实验之前，务必做好准备工作，并确保实验器材的正常工作。
2. 在实验操作过程中，要小心操作，避免对实验器材造成损坏。
3. 注意信号发生器和示波器的连接方式和操作方法，并正确设置参数。
4. 在记录实验结果时，要准确描述实验过程和实验结果，并结合图示进行分析。
5. 在实验结束后，要及时关闭器材电源，并进行相关器材的清理和整理。
七、参考文献[此处请根据实际情况填写所参考的文献或资料]以上为通信原理实验指导书的内容，请照此进行实验操作。
通信原理实验指导书
实验一数字信号发生实验一、实验目的1．了解多种时钟信号的产生方法；2．了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程；3．掌握3级、4级、5级伪随机码的编码方法和伪随机码性质。
二、实验仪器与设备1．THEXZ-2B型实验箱、数字信号发生模块；2．20MHz双踪示波器。
三、实验原理时钟信号乃是数字通信各级电路的重要组成部分，在数字通信电路中，若没有时钟信号，则电路基本工作条件将得不到满足而无法工作。
（一）电路组成时钟与伪码发生实验是供给PCM、PSK、FSK、HDB3等实验所需时钟和基带信号，由以下电路组成： 1．内时钟信号源，图18-1。
2．多级分频及脉冲编码调制系统收、发帧同步信号产生电路，图18-1。
3．三级伪随机码发生电路，图18-2；4．四级伪随机码发生电路，图18-3；5．五级伪随机码发生电路，图18-4。
图18-1 时钟及多级分频及脉冲编码调制系统收、发帧同步信号产生电原理图图18-2 三级伪码发生电原理图图18-3 四级伪码发生电原理图18-4 五级伪码发生电原理图（二）电路工作原理1．时钟信号源时钟信号源由钟振Y1提供，若电路加电后，在CLK测试点输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz，经过D触发器进行二分频，输出为2.048MHz方波信号。
2．三级基准信号分频及PCM编码调制收发帧同步信号产生电路该电路的输入时钟信号为 2.048MH Z的方波，由可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成的三级分频电路组成，逐次分频变成1K方波，由第一级分频电路产生的P128KH Z窄脉冲和由第二级分频电路产生的Q8KH窄脉冲进行与非后输出，即为PCM编译码中的收、发分帧同步信号P8K。
3．三级伪随机码发生器电路伪随机序列，也称作m序列，它的显著特点是：（a）随机特性；（b）预先可确定性；（c）可重复实现。
本电路采用带有两个反馈的三级反馈移位寄存器，示意图见图18-5。
若设初始状态为111（Q2Q1Q0=111），则在CP时钟作用下移位一次后，由Q1与Q0模二加产生新的输入Q=Q0○+Q1=1○+1=0，则新状态为Q2Q1Q0=011。
通信原理课程设计指导书(2015.9.15)
《通信原理课程设计》指导书信息与通信工程学院通信工程系2014年9月目录一、课程设计基本信息┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1二、课程设计目的与要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1三、选题与时间安排┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1四、课程设计内容┄—┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1五、课程设计考核方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2六、课程设计报告要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5七、通信原理I课程设计环节参考资料┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6 附：《通信原理I课程设计任务书》┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7一．课程设计基本信息1、课程性质：专业必修课2、适用专业：通信工程3、课程设计学时/学分：16学时/ 1学分二．课程设计目的和要求通信原理I课程设计的目的是为了使学生加深对所学的通信原理知识的理解，比较扎实地掌握通信原理的基础知识和基本理论，增强分析问题和解决问题的能力，培养学生的专业素质，提高其利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。
本课设要求，学生根据所学知识独立完成基本设计任务；经老师审核同意并在条件允许的情况下，可以自行命题。
本课程设计以上机为主，大部分时间由学生上机操作，必要时配合少量的理论讲授。
三．选题与时间安排1、选题：本课程设计题目为设计实现完整的通信系统仿真平台，根据各个子模块具体实现的不同设置8个不同的题目。
每班每人1组，每人一台具有Matlab仿真环境的主机，每组选作不同的题目，具体选题方法见后续内容。
2、时间安排：本课程设计上机16学时，分4次，每次4学时，具体安排如下：课前准备：了解设计题目，查阅相关文献，复习通信原理的基本知识；上机（14学时）：按照题目要求，完成通信系统设计，编写并调试仿真程序；上机（2学时）：现场验收答辩；课后：撰写课程设计报告，上机结束后一周内上交。
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目录实验一信号发生器系统实验 (2)实验二中央集中控制器系统单元实验 (10)实验三脉冲幅度调制（PAM）及系统实验 (18)实验四脉冲编码调制（PCM）及系统实验 (25)实验五增量调制编码系统实验 (38)实验六增量调制系统译码实验 (46)实验七基本锁相环、锁相式数字频率合成器系统实验 (57)实验八二相PSK（DPSK）调制实验 (78)实验九二相（PSK、DPSK）解调器 (88)实验十 FSK调制解调系统实验 (104)实验十一通信系统综合实验 (110)实验一信号发生器系统实验一、实验目的1．了解多种时钟信号的产生方法。
2．掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法。
3．了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程。
二、预习要求阅读本实验原理部分内容，理解信号发生器系统的原理，熟悉各芯片的功能。
三、实验仪器仪表1．THKTXZ-1型通信系统原理综合实验箱；2．双踪示波器；3．繁用表。
四、实验电路工作原理时钟信号乃是其它各其它各级电路的重要组成部分，在通信电路及其它电路中，若没有时钟信号，则电路基本工作条件得不到满足而无法工作。
因此，我们在做电子与通信原理各项实验时，必须先对所有的时钟信号加以了解、熟悉，以便能顺利地进行后面的各项实验。
（一）电路组成信号发生器电路是供给实验箱各实验系统的各种时钟信号和其它有用信号与测试信号，实验电原理框图见图1-1所示：图1-1信号发生器原理框图图1-2是信号发生器电原理图，由以下电路组成： 1．内时钟信号源；2．多级分频及脉冲编码调制（PCM CODEC ）系统收、发帧同步信号产生电路；3．伪随机序列码产生电路； 4．简易正弦信号发生器电路。
（二）电路工作原理 1．内时钟信号源内时钟信号源电路由晶振J 101（4.096MHz ）、电阻R 101和R 102、电容C 101、非门U 101：A 和U 101：B 、U 106：B 组成，若电路加电工作后，在U 101：A 的输出端输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz ，经过D 触发器进行二分频，输出为2.048MHz 方波信号，输出送到信号转接开关K 101的1脚。
通信原理课程实验指导书
在该模块中，各跳线的功能如下：
1、KE01：跳线开关KE01用于选择UE01的鉴相输出。当KE01设置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出；当KE01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，详情请参见4046器件性能资料。
2、KE02：跳线开关KE02是用于选择输入锁相信号：当KE02置于2_3时（右端），输入信号来自FSK调制端；当KE02置于1_2时（左端）选择外部的测试信号。
图3.2BPSK判决反馈环结构
判决反馈环具有00、1800两个相位平衡点，因而存在相位模糊点。对于接收的BPSK信号，在什么时刻对信号进行抽样、判决，这主要由位定时来决定。位定时的好坏决定误码率的大小。在刚接收到BPSK信号之后，位定时一般不处于正确的抽样位置，必须采用一定的算法对抽样点进行调整，这个过程称为位定时恢复。常用的位定时恢复有：滤波法、数字锁相环等。以2倍码元速率抽样为例：信号取样如图3.3所示。S（n-1）、S（n+1）为调整后的最佳样点，S（n）为码元中间点。首先位定时的提取时刻为其基带信号存在过零点，即如图3.3中的情况所示。位定时误差的大小按下式进行计算：
3.掌握眼图信号的观察方法
4.学习评价眼图信号的基本方法
二、实验仪器
1.ZH7001（II）通信原理基础实验箱一台
2.20MHz双踪示波器一台
3函数信号发生器一台
三、实验原理
在寻找对信号基带传输的设计过程中，Nyquist设计准则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限制，另一方面又不会产生码间串扰。升余弦信号设计是其中的一个例子。升余弦滤波器的传递函数为：
3.锁相环特性观察
（1）准备：与步骤1不同之处是将KE02置于1-2端，这样接收的信号来源于外部测试信号。
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3．实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没 有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。
4．实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫 或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障， 经指导教师同意再继续实验。
5．实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。 6． 实验过程中应仔细观察实验现象， 认真记录实验结果(数据、 波形、 现象) 。 所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。
４
并 行 码 产 生 器
八选一 S1
分
八选一
八选一
S2 S3
晶振
CLK
无定义位
帧同步码
× 1 1 1 0 0 1 0 ××××××××××××××××
下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。 （1）分频器 74161 进行 13 分频，输出信号频率为 341kHz。74161 是一个 4 位二进制加 计数器，预置在 3 状态。 74193 完成÷2. ÷4. ÷8、÷16 运算，输出 BS、S1. S2. S3 等 4 个信号。BS 为 位同步信号，频率为 170.5kHz。S1. S2. S3 为 3 个选通信号，频率分别为 BS 信 号频率的 1/2. 1/4 和 1/8。74193 是一个 4 位二进制加/减计数器，当 CD= PL =1. MR=0 时，可在 Q0、QB、QC 及 QD 端分别输出上述 4 个信号。 40160 是一个二一十进制加计数器，预置在 7 状态，完成÷3 运算，在 Q0 和 Q1 端分别输出选通信号 S4. S5，这两个信号的频率相等、等于 S3 信号频率的 1/3。 分频器输出的 S1. S2. S3. S4. S5 等 5 个信号的波形如图 1-4（a）和 1-4（b） 所示。 （2）八选一 采用 8 路数据选择器 4512，它内含了 8 路传输数据开关、地址译码器和三 态驱动器，其真值表如表 1-1 所示。US5. US6 和 US7 的地址信号输入端 A、B、 C 并连在一起并分别接 S1. S2. S3 信号， 它们的 8 个数据信号输入端 x0 ~ x7 分别 K1. K2. K3 输出的 8 个并行信号连接。由表 1-1 可以分析出 US5. US6. US7 输出 信号都是码速率为 170.5Kbit/s、以 8 位为周期的串行信号。
7．实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、 导线等按规定整理
8．实验后每个同学必须按要求独立完实 验 二 实 验 三 实 验 四
录
数字信号源实验………………………………4 数字调制实验…………………………………9 2ASK、2FSK数字解调实验.………………1 8 PCM编码 .………………………….………2 4
３
实验一
一、 实验目的
数字信号源实验
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。 2. 掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 3. 掌握数字信号源电路组成原理。 二、 实验内容 1. 用示波器观察单极性非归零码（NRZ） 、帧同步信号（FS） 、位同步时钟 （BS） 。 2. 用示波器观察 NRZ、FS、BS 三信号的对应关系。 3. 学习电路原理图。 三、 基本原理 本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图 1-1 所示。 本单元产生 NRZ 信号，信号码速率约为 170.5KB，帧结构如图 1-2 所示。帧长 为 24 位，其中首位无定义，第 2 位到第 8 位是帧同步码（7 位巴克码 1110010） ， 另外 16 位为 2 路数据信号，每路 8 位。此 NRZ 信号为集中插入帧同步码时分复 用信号。发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。 本模块有以下测试点及输入输出点： • CLK-OUT 时钟信号测试点， 输出信号频率为 4.433619MHz 信源位同步信号输出点/测试点，频率为 170.5KHz • BS-OUT • FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为 7.1KHz • NRZ-OUT NRZ 信号输出点/测试点 图 1-3 为数字信源模块的电原理图。图 1-1 中各单元与图 1-3 中的元器件对 应关系如下： CRY：晶体；U1：反相器 7404 • 晶振 • 分频器 US2：计数器 74161；US3：计数器 74193； US4：计数器 40160 • 并行码产生器 KS1. KS2. KS3：8 位手动开关，从左到右依次与帧 同步码、数据 1. 数据 2 相对应；发光二极管左起分别与一帧中的 24 位代码相对 应 • 八选一 US5. US6. US7：8 位数据选择器 4512 • 三选一 US8：8 位数据选择器 4512 • 倒相器 US10：非门 74HC04 • 抽样 US9：D 触发器 74HC74
S1 S2 S3 (a) S3 S4 S5 (b)
图 1-4 （4）倒相与抽样
高校教材 通信原理实验指导书
北京工业大学耿丹学院信息工程系 通信实验室
2011 年 12 月
实验要求
1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下： 1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要 的估算。 2）熟悉实验任务。 3）复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。 2．使用仪器和学习机前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时 应严格遵守。
５
频 器
S4 S5 BS
FS 三选一
NRZ
抽 样
BS-OUT
NRZ-OUT
倒相器
图 1-1
数字信源方框图
数据 1
数据 2
图 1-2
帧结构
（3）三选一 三选一电路原理同八选一电路原理。 S4. S5 信号分别输入到 US8 的地址端 A 和 B，US5. US6. US7 输出的 3 路串行信号分别输入到 US8 的数据端 x3. x0、 x1， U8 的输出端即是一个码速率为 170.5KB 的 2 路时分复用信号，此信号为单极性 不归零信号（NRZ） 。