数字基带信号实验及数字调制与解调实验

硬件实验一

一、实验名称

数字基带信号实验及数字调制与解调实验

二、实验目的

（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AMI，HDB3的编码规则。

（3）掌握从HDB3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时分复用信号的帧结构特点。

（5）了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

（6）掌握绝对码，相对码概念及他们之间的变换关系。

（7）掌握用键控法产生2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK信号的方法。

（8）掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系，绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。

（9）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。

（10）掌握2DPSK相干解调原理。

（11）掌握2FSK过零检测解调原理。

三、实验仪器

1. 双踪示波器一台

2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台

3. M6信号源模块、M4数字调制模块

四、实验内容与实验步骤

（一）数字基带信号实验

1.熟悉信源模块，AMI&HDB3编译模块（有可编程逻辑器件模块实现）和HDB3编译码模块的工作原理。

2.接通数字信号源模块的电源。用示波器观察熟悉信源模块上的各种信号波形。

（1）示波器的两个通信探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二级管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（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码特点。

3.关闭数字信号源模块的电源，按照下表连线，打开数字信号源模块和AMI（HDB3)编译码模块电源。用示波器观察AMI（HDB3)编译单元的各种波形。

源端口目的端口

1.数字信源单元：NRZ-OUT AMI（HDB3)编译码单元：NRZ-IN

2.数字信源单元：BS-OUT AMI（HDB3)编译码单元：BS-1N

（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接NRZ-OUT和（AMI）HDB3，将信源模块K1，K2，K3的每一位都置1，观察并记录全1码对应的AMI码和HDB3码；再将K1，K2，K3置为全0，观察全0码对应的AMI和HDB3码。观察AMI码时将开关K1置于A端，延迟了4个码元。

（2）将K1，K2，K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的AMI码和HDB3码。

（3）将K1，K2，K3置于任意状态，K4（码型选择开关）置于A端或H端，CH1接NRZ-OUT,CH2分别接(AMI)HDB3-D,BPF,BS-R和NRZ，观察这些信号波形。观察时应注意：

∙ NRZ信号（译码输出）迟后于NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。

∙ AMI、HDB

3码是占空比等于0.5的双极性归零码，AMI-D、HDB

3

-D是占空

比等于0.5的单极性归零码。

∙ BS-OUT是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的TTL电平信号。

∙本实验中若24位信源代码中只有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越不稳定。而HDB

3

码则不存在这种问题。

（二）数字调制实验

1.熟悉数字信源单元及数字调制单元的工作原理。

2.按照下表连线：数字调制单元的CLK,BS-IN,NRZ-IN,分别连至数字信号源单元的CLK,BS-OUT,NRZ-OUT

源端口目的端口

1.数字信源单元：BS-OUT 数字调制：BS-IN

2.数字信源单元：NRZ-OUT 数字调制：NRZ-IN

3.数字信源单元:CLK 数字调制：CLK

3.接通数字信源模块与数字调制模块的电源。示波器CH1接AK（NRZ-IN),CH2接BK，信源模块的K1，K2，K3置于任意状态（非全0），观察AK,BK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.仔细观察CAR和CAR-D信号，分析载波信号的特点。

5.示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分别接AK及BK，观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及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。

6.示波器CH1接AK,CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-OUT；观察着两个信号与AK 的关系（注意“1”码与“0”码对应的2FSK信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的）。

（三）数字解调实验

本实验使用M6数字信源模块，M4数字调制模块，它们之间的信号连结方式如下图所示。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。本实验中这个信号直接来自数字信源。在做2DPSK解调实验时，位同步信号送给2DPSK解调单元。做2FSK解调实验时则送到2FSK解调单元。

1.按照下表连线。

源端口目的端口

1.数字信源单元：BS-OUT 数字调制：BS-IN

2.数字信源单元：NRZ-OUT 数字调制：NRZ-IN

3.数字信源单元：BS-OUT 2FSK解调：BS-IN

4.数字信源单元：BS-OUT 2DPSK解调：BS-IN

5.数字调制：2DPSK-OUT 2DPSK解调：2DPSK-IN

6.数字调制：2DPSK-OUT 载波同步：2DPSK-IN