通信原理教学实验系统习题解答
实验一
1. 根据实验观察和纪录回答： （1）不归零码和归零码的特点是什么？
（2）与信源代码中的“1”码相对应的 AMI 码及 HDB3 码是否一定相同？ 答：
1）不归零码特点：脉冲宽度 τ 等于码元宽度 Ts 归零码特点：τ ＜Ts
2）与信源代码中的“1”码对应的 AMI 码及 HDB3 码不一定相同。因信源代码中的
或 10000，10000，11010111 3. 设信息代码为 1001 1010，载频分别为码元速率的 1 倍和 1.5 倍，画出 2DPSK 及 2PSK 信号波形。
4. 总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相 对码至绝对码的变换电路。
答： ① 绝对码至相对码的变换规律 “1”变“0”不变，即绝对码的“1”码时相对码发生变化，绝对码的“0”码时相 对码不发生变化。——此为信号差分码。 ② 相对码至绝对码的变换规律 相对码的当前码元与前一码元相同时对应的当前绝对码为“0”码，相异时对应的 当前绝对码为“1”码。
η 2Δf
即在 tC 时间内不对 DCO 进行相位调节，位同步信号抖动范围小于πTC 。
设允许输入的 NRZ 码的连“1”或连“0”最大个数为 M，鉴相 N 次后 DLF 才有一
个输出信号即对 DCO 进行一次相位调节，则
mNTs = tc
=η 2Δf
m= η 2NTsΔf
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，DCO 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（当输入信号一定时），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 HDB3 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：
R36=10Ω，C 1 7 = 1 0 0 μF =100×10-6F 代入公式得
ωn = 1.4 ×103 rad / s ζ = 0.7
BL = 739.9 Hz
Q = 170.5 ×103 / BL = 230
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“1”码对应的 AMI 码“1”、“-1”相间出现，而 HDB3 码中的“1”，“-1”不但与信源代
码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。举例：
信源代码 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
AMI
1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1
答：
τ = 0.5 TS 时单极性归零码的功率谱密度为：
Ps (f ) = 2fsp(1 − p) | G(f ) |2 +fs2 | PG(o) |2 δ (f )
∞
∑ +
2f
2 s
| PG(mfs ) |2δ (f − mfs )
m =1
式中 fS
=
1 TS
在数值上等于码速率，P
为“1”码概率
G ( f ) 为τ = 0.5 TS 的脉冲信号的富氏变换
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实验二
1. 设绝对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求相对码。 答： 绝对码 11111，00000，10011010 相对码 10101，00000，11101100
或 01010，11111，00010011 2. 设相对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求绝对码。 答： 相对码 11111，00000，10011010 绝对码 00000，00000，01010111
ω
n
计算环路参数ωn
和ζ，式中
Kd = 6 V /rad，Ko=2π×18 rad/s·v，R25 =2×10 4 Ω，R68 =5×103 Ω，C11=2.2×10-6 F 。
（ f n = ω n / 2 π应远小于码速率，ζ应大于 0.5 )。
答：
ωn =
2π ×18× 6.5 (2 ×104 + 5×103 ) × 2.2 ×10−6
2. 设数字环固有频差为Δf，允许同步信号相位抖动范围为码元宽度 TS 的η倍，求 同步保持时间 tC 及允许输入的 NRZ 码的连“1”或“0”个数最大值。
答：
tC 时间内由固有频差产生的相位误差为 4π △f tC，ηTs 时间可等效为相位值为 2πη ，故
4π Δf tc = 2πη
∴t c
=
答： 输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，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，即需经过更长的时间才对 DCO 的相位调 整一次。而 DCO 输出的位同步信号重复频率与环路输入的 NRZ 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。
G(f ) =
1
πf sa( )
2fS 2fs
π
Θ G(fS ) =
1 2f S
π sa(
)
=
2
1 2f S
sin ⋅2
π /2
=1 π fS
∴ PS (fS )
=
2p2 π2
δ (f
− fS )
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 码对应的单极性归零码中“1”码出现
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实验四
1. 设绝对码为 1001101，相干载波频率等于码速率的 1.5 倍，根据实验观察得到的 规律，画出 CAR-OOT 与 CAR 同相、反相时 2DPSK 相干解调 MU、LPF、BS、BK、AK 波形示 意图，总结 2DPSK 克服相位模糊现象的机理。
答： 当相干载波为-cosωC t 时，MU、LPF 及 BK 与载波为 cosωC t 时的状态反相，但 AK 仍不变（第一位与 BK 的起始电平有关）。2DPSK 系统之所能克服相位模糊现象， 是因为在发端将绝对码变为了相对码，在收端又将相对码变为绝对码，载波相位模糊可 使解调出来的相对码有两种相反的状态，但它们对应的绝对码是相同的。
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5. 总结 2DPSK 信号的相位变化与信息代码之间的关系以及 2PSK 信号的相位变化与 信息代码之间的关系。
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4. 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。
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实验五
1. 数字环位同步器输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，提取的位同步信号 相位抖动增大，试解释此现象。
AMI 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 –1 0
3. 总结从 HDB3 码中提取位同步信号的原理。
答： HDB3 整流
窄带带通滤波器
平方运算输出信号中含有 2fC 离散谱，模拟环输出信号频率等于 2fC，二分频，滤波 后得到相干载波。
÷2 电路有两个初始状态，导致提取的相干载波有两种相反的相位状态。
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位同步信号 整形移相
HDB3 中不含有离散谱 fS(fS 在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等 于 0.5 的单极性归零码，其连 0 个数不超过 3，频谱中含有较强的离散谱 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，再经过整形、移相后即可得到 合乎要求的位同步信号。
答： 2DPSK 信号的相位变化与绝对码（信息代码）之间的关系是： “1 变 0 不变”，即“1”码对应的 2DPSK 信号的初相相对于前一码元内 2DPSK 信 号的末相变化 180º，“0”码对应的 2DPSK 信号的初相与前一码元内 2DPSK 信号的末相 相同。 2PSK 信号的相位变化与相对码（信息代码）之间的关系是： “异变同不变”，即当前码元与前一码元相异时则当前码元内 2PSK 信号的初相相 对于前一码元内 2PSK 信号的末相变化 180º。相同时则码元内 2PSK 信号的初相相对于 前一码元内 2PSK 信号的末相无变化。