通信原理硬件实验报告实验一一、实验名称数字基带信号实验(AMI/HDB3)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)、整流后的AMT码及整流后的HDB3码2、用示波器观察从HDB3/AMIT码中提取位同步信号的波形3、用示波器观察HDB、AMI 译码输出波形三、实验基本原理本实验使用数字信源模块(EL-TS-M6) AMI/HDB编译码模块(EL-TS-M6).1、数字信源本模块是整个实验系统的发终端。

本单元产生NROZ信号，信号码速率约为170. 5KB，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110010101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。

2、单极性码、双极性码、归零码、不归零码对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。

a.单极性不归零码，无电压表示"0”，恒定正电压表示”1”,每个码元时间的中间点是采样时间，判诀门限为半幅电平。

b.双极性不归零码，”1”码和”0”码都有电流，”1”为正电流，”0”为负电流，正和负的幅,度相等，判诀门限为零电平。

c. 单极性归零码，当发”1”码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度,即发出一个窄脉冲;当发”0”码时，仍然不发送电流。

d. 双极性归零码，其中”1”码发正的窄脉冲，”0”码发负的窄脉神，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。

归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点：不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，据根脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。

单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的。

3、AMI、HDB3码特点：a.AMI码：我们用“0”和“1”代表传号和空号。

AMI 码的编码规则是“0”码不变，“1” 码则交替地转换为+ 1和一1。

当码序列是100100011101时，AMI 码就变为: + 100- 1000+1-1+10-1。

这种码型交替出现正、负极脉冲，所以没直流分量，低频分量也很少，，AMI 码的能量集中于f0/2处(f0为码速率)。

信息代码: 1001100011 1...AMI码: +1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1,..由于AMI码的传号交替反转，故由于它决定的基带信号将出现正负脉神交替，而0电位保持不变的规律。

这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。

除了上述特点以外，AMI码还有编译码电路简单以及便于观察误码情况等优点，它是以种基本的线路码，在高密度信息流得数据传输中，得到广泛采用。

但是，AMI 码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。

b.HDB3码HDB3码是对AMI码的一种改进码，它的全称是三阶高密度双极性码。

其编码规则如下:用B脉冲来保证任意两个相连取代节的V脉冲间“1”的个数为奇数。

当相邻v脉冲间“1”码数为奇数时，则用“000V”取代，为偶数个时就用“BOOV” 取代。

在V脉冲后面的“1”码和B码都依v脉冲的极性而正负交替改变。

为了讨论方便，我们不管“0”码，而把相邻的信码“1”和取代节中的B码用B1B2 ..... Bn表示，Bn 后面为v,选取“000V”或“B00V”来满足Bn的n为奇数。

当信码中的“1”码依次出现的序列为VB1B2B3... BnVB1时，HDB3 码为+- +-... --+或为-+一+... ++一。

由此看出，v脉冲是可以辩认的，这是因为Bn和其后出现的V有相同的极性，破坏了相邻码交替变号原则，我们称v脉冲为破坏点，必要时加取代节BOoV,保证n永远为奇数，使相邻两个V码的极性作交替变化。

由此可见，在HDB3码中。

相邻两个v码之间或是其余的“1”码之间都符合交替变号原则，而取代码在整修码流中不符合交替变号原则。

经过这样的变换，既消除了直流成分，又避免了长连“0”时位定时不易恢复的情况，同时也提供了取代信息。

例如:代码: 100001000011000011AMI码: -10000+10000-1+1 0000 -1 +1HDB3码:-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1HDB3码的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。

这对于定时信号的恢复是十分有利的。

HDB3 码是CCITT推荐使用的码型之一。

四、实验步骤1、熟悉信源模块和HDB3/M编译码模块的工作原理。

2、插上模块(EL-TS-M6),打开电源。

用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形，用FS作为示波器的外同步信号，进行下列观察:(1)示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT,对照发光二极管的发光状态，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码对应的发元管熄；(2)用K1产生代码x1110010 (x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、关闭电源。

将数字信源模块的NRZ-OUT和BS-OUT用导线分别连接到HDB3/AMI编译码模块的NRZ-IN和BS-IN上,将(AMI)HDB3-OUT和(AMI)HDB3-IN连接。

打开电源，用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。

用信源模块的FS信号作为示波器的外同步信号。

(1)示波器的两个探头CHI和CH2分别接NRZ-OUT和(AMI ) HDB3-OUT,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码和HDB3码。

观察AMI码时将开关K320置于A端，观察HDB3码时将K320置于H端，观察时应注意编码输出(AMI)HDB-OUT比输入NRZ -OUT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，K30置A或H端，将(AMI) HDB3-OUT和(AMI) HDB3-IN相连，将CH1接NRZ-OUT, CH2分别接(AMI)HDB3-D和NRZ-IN.观察波形。

观察时应注意:●NRZ-OUT信号(译码输出)滞后于NRZ-IN信号(编码输入) 8个码元。

●AMI HDB3码是占空比等于0.5的双极性归零码，AMI-D. HDB3-D是占空比等于0.5。

五、实验结果及分析示波器显示HDB3码，可见对应每一符号都有零电位的间隙产生；观察得到各种NRZ码，即单极性非归零码；示波器观测得到的延时8个码元的波形；验证了单极性码、双极性码、归零码、不归零码、AMI 、HDB3等基带信号特点。

实验二一、实验名称数字调制实验二、实验内容1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形2、用示波器观察2ASK 、2FSK 、 2PSK 、 2DPSK 信号波形3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号的频谱三、实验基本原理本实验使用数字信源模块(EL-TS-M6)和数字调制模块(EL -TS-M4)信源模块向调制模块提供位同步信号和数字基带信号(NRZ 码).调制模块将输入的NRZ 绝对码变为相对码、用键控法产生2ASK 、2FSK 、 2DPSK 信号.1. 2ASK 调制原理 2ASK 二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度，使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化，而其频率和初始相位保持不变。

信息比特是通过载波的幅度来传递的。

其信号表达式为0()()cos c e t S t t ω=⋅，S(t)为单极性数字基带信号。

由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。

2ASK 信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号S(t)通断变化。

所以又被称为通断键控信号。

典型波形如图2-1所示。

图 2-1 典型2ASK波形2ASK(t)为已调信号，它的幅度受s(t)控制，也就是说它的幅度上携带有s(t)的信息。

2ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和键控法。

模拟调制法就是用基带信号与载波相乘，进而把基带信号调制到载波上进行传输。

键控法由s(t)来控制电路的开关进而进行调制。

两种方法的调制如图2-2和图2-3所示。

图 2-2 模拟调制法（相乘器法）图 2-3 键控法2. 2FSK调制原理一个FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。

其解调和解调方法和FSK差不多。

2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。

频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。

在2FSK中，载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。

故其表达式为：122cos()()cos()n FSK n A t e t A t ωφωθ+⎧=⎨+⎩典型波形如图 2-4所示。

图 2-4 2FSK 典型波形图2FSK 的调制方式有两种，即模拟调频法和键控法。

本次设计采用键控法。

键控法中可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一频率f2，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源f1、f2进行选择通。

键控法原理图如图2-5所示图 2-5 2FSK 键控法原理图2. 2PSK 调制原理在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。

2PSK 信号调制有两种方法，即模拟调制法和键控法。

通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0，模拟调制法用两个反相的载波信号进行调制。

2PSK 以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0°，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。