数字通信原理与技术实验一到五

1现代通信原理与技术随堂实验报告学院计算机与电子信息学院专业电子信息工程班级xxxxxxxxxx姓名学号xxxxxxxxxxxx指导教师陈信实验报告评分：_______2实验一AMI、HDB3编译码实验一、实验目的了解由二进制单极性码变换为AMI码HDB3码的编码译码规则，掌握它的工作原理和实验方法。二、实验内容1．伪随机码基带信号实验2．AMI码实验①AMI码编码实验②AMI码译码实验③AMI码位同步提取实验3．HDB3编码实验4．HDB3译码实验5．HDB3位同步提取实验6．AMI和HDB3位同步提取比较实验7．HDB3码频谱测量实验8．书本上的HDB3码变化和示波器观察的HDB3码变化差异实验三、实验仪器实验箱HDB3编译码实验，华南理工大学电子与信息工程系1套示波器GOS-6201台直流稳压器YB1711A1台数字频率计HC-F1000C1台四、实验步骤准备工作：31、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机；2、把实验板电源连接线接好；3、开机注意观察电流表正电流＋I250mA若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。为了测试电路方便，我们提供了一个简易PCM信号发生器，根据开关的位置，可产生8位循环的随机码。实验者可自己选择K1－K8的开关。产生各种连0、连1单极性二进制基带信号。A、AMI码实验K9、K10置AMI1.K1一K8置10011100，测量P12、P22，观察AMI码变换规则，P22与P30比较，测量P30归零码变换波形。测量译码P31时钟提取波形，测量整形后CP3波形。注意时钟移位是用靠谐振回路失谐产生。（如下图1所示）图12．K1一K8置10000000，测量P12、P22波形，观察连0码多时，AMI码变换规则。测量译码时钟提取波形，你会发现，由于连0数多，P31时钟提取呈衰减趋势。CP3脉冲波形有断续。即AMI码连0数大多时，对时钟提取不利。（如下图2所示）4图23．K1一K8置00000000，测量P12、P22变换AMI码波形，仍然保持全0电平。测量译码P3l，则时钟信号提取不到，CP3为全0。（如下图3所示）图3B、HDB3码实验K9、K10置HDB3(波形记录20个码元以上)。（如下图4所示）5图41．K1一K8置10Ol11OO，测量P12、P22波形，观察HDB3码变换规则，在没有四连0时，P23无四连0检出信号，HDB3与AMI码变换规则相同。但由于要储存计算有无4个连0。故P22输出比输入P12要延时5位码元。其余类同。这一点与老师上课时和书本上的内容有差别。测量译码P3l,CP3时钟提取波形。测量P33检测不到破坏点V码，比较P12与P32，P32无插入B脉冲检出。比较P12与译码PCM码输出。恢复数据与发端相同。（如下图5，6所示）图5图62．K1一K8置10010000，测量P12、P22，码变换波形，由于有四个连0码，P23有四连0检出信号，P22输出有破坏点V码出现。把P22与CP2比较，你会发6现，这时四连0是做BOOV变换。因为这时两个V间有偶数个B码。测量P33，比较P12与P32，P32有插入B脉冲检出。这时收端可以检测到破坏点、CP3时钟提取正常，测量译码PCM输出与P12比较，恢复数据相同。（如下图7，8所示）图7图83．K1一K8置1000000，测量Pl2、P22、HDB3码变换波形，这时你也可以看到有破坏点V码，测量P23，有四连0检出信号。把P22与CP2比较。你会发现这时四连0码是做0OOV变换，因为这时两个V间有奇数个B码。P33有破坏点V码脉冲检出，P12与P32比较，P32无插入B脉冲检出。（如下图9，10所示）测量译码P3l,CP3时钟提取正常。测量译码PCM输出，恢复的数据与P12输入相同。7图9图104．K1一置0000000，测量P12、P22，观察HDB3码变换波形，这时四连0是做BOOV变换。P23有四连0检出信号。测量译码P3l、CP3，虽然P12无信号送人，CP3时钟仍然提取得出来。用频率计测量CP3，其数值与P1、P2是相同的，把K9、K10。转置AMI。则P3l、CP3时钟立即消失，把K9、K10再转HDB3，则P3l、CP3立即出现时钟。测量P33，有破坏点V码检出，比较P12与P32，P32有插入B脉冲检出。测量P12与译码PCM输出，恢复数据相同，仍然是全0码。（如下图11，12所示）8图11图12实验二PCM编、解码单路、多路实验一、实验目的1.了解PCM编译码的基本工作原理及实现过程。2.了解语音信号数字化技术的主要技术指标，学习并掌握相应的测试方法。93.初步了解通信专用集成电路的工作原理和使用方法二、实验内容1.信号源实验5.PCM一次群多路编码实验1)取样脉冲、定时时钟实验1)PCM多路编码静态工作实验2)同步测试信号源实验2)PCM一次群帧结构、帧同步信号实验2.PCM单路编码实验3)PCM一次群编码实验1)极性码编码实验4)PCM一次群译码实验2)段内电平码编码实验6.PCM系统性能调试3)段落码编码实验1)编码动态范围3.PCM单路译码实验2)信噪比特性4.PCM单路编译码实验3)频率特性7.学生常犯的测量错误三、实验原理实验电路由定时部分，编、译码部分，同步测试信号原部分，译码功效四大部分组成。方框原理图如图1，电路原理图如图2。图1PCM编译码实验原理图四、实验仪器10实验箱PCM编解码单路多路实验，华南理工大学电子与信息工程系1套示波器GOS-6201台数字频率计HC-F1000C1台函数发生器1台数字毫伏表DF19311台直流稳压器YB1711A1台学生自带小型FM收音机（备耳机插孔）五、实验内容准备工作：1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机；2、把实验板电源连接线接好；示波器探头1：10，严禁1：1。3.6K接1、2功放输出接假负载4、开机注意观察电流表正电流＋I180mA负电流－I60mA若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。(一)时钟部分1.用示波器A线接P1，测量晶振波形。B线接P2测量位定时波形应为对称方波。2.用频率计测量P1晶振频率和测量P2位定时频率应分别为4.096MHz和2.048MHz。3.用示波器A线接P3，B线接P12测量其波形均应为窄脉冲系列。用频率计测量P3、P12两点频率都应为8KHz,3P、12P两点信号相位差别180º。3P是多路编码的取样脉冲，12P是多路编码的信令时隙TS16。(二)同步测试信号源部分11开关K位置，K1接触3.41.示波器接P6测量应为正弦波，用频率计测量其频率应为2KHz。P6信号是专门为实验设计的同步测试信号源。(如图3所示)图32.测P7波形、调整2W,P7为连续可变的正弦波。然后用毫伏表测量P7的幅度，应调整到刚好为1000Mv(有效值)。(如图4所示)图43.示波器A线接P3,B线接P7,P34个取样脉冲(单路工作取样脉冲)。有两个对准P7正弦波峰顶。另两个对准正弦波信号过零点。如果不在此位置上，可调12整1W。一般由指导老师调整，建议学生不要调整1W。并作好记录。(三)PCM单路编，译码实验TCM2914开关位置K1接3、4，即选同步测试信号源2KHzK2接3、4，送单路工作发送64KHz时钟K3接3、4送单路编码有效时间KHzT81K4接1、2送解码器输入信号K5接3、4送单路工作接收时钟64KHzK6接1、2功放输出接假负载1.示波器A线接P3,B线接P9，示波器工作方式(MODE)开关置Chop(断续)位置。在3P低电位期间，P9输出PCM8位编码值。改变示波器扫描频率，使荧光屏可以显示到P35个取样周期。观察码位时，示波器同步信号必须以P3作触发。仔细观察这5个取样值的编码码型。第一个和第5个取样点的码型是完全一样的。即完成了正弦波的一个周期。要注意的是，编码器2914P9输出的是ADI码，即偶位码“0”码变“1”码，“1”码变“0”码。记录下这5个取样点的码型。a、观察第一位极性码，4个取样点中，有两个取样点第一位码为正，另两个取样点第一位码为负。(如图5所示)图513b、观察段落码。把P7信号减小至40mv左右。记录下4个取样点的编码值，并与a、的记录结果进行比较。大信号的段落码落在第7、8段。而小信号的段落码落在第1、2段。在2W作较大范围变化时，其段落码是不变的。(如图6所示)图6c、观察段内电平码。P7信号40mv(有效值)。A线接P3,B线接P9，微调2W，观察每个取样点第5、6、7、8码位变化。你会发现，只要2W作极其微小的变动其段内电平码也是不一样的。从这里看出PCM的编码精度是比较高的。记录9mv，l0mv(有效值)的编码值。(如图7所示)图714d、动态观察编码输出。调整2W，使P7信号在1000mv一40mv之间变化。观察9P输出的码型变化（不记录）。e、观察静态输出码型。K1接1、2(即无信号输入时)，PCM编码本输出全0码，但9P输出变为1、0交替码。这是根据国际电报委员会规定。编码器输出偶位翻转（ADI）以利于传输时钟提取，而P3比较码位有闪动的是哪一位信号。(如图8所示)图8f、观察解码输出。P9输出1、0交替码时，把A线改接10P。此时解码器无信号输出。再把B线P9改接P7，P7此时无信号输入。然后，K1接3.4，调整2W，随着P7幅度增大，P10输出同步增长。P7幅度减小时，P10输出同步减小。并且输出波形较好。(如图9所示)15图9g、观察功放输出。把B线改接P11，打开4W音量电位器，可看到放大了的P10信号，把K6接3、4，喇叭会有2KHz音频信号。2、试听译码还原信号FM收音机接收电台信号用耳机连接线接FM收音机和实验板，K1接1.2，示波器A线接P7，调2W，使P7观察到音频信号，音量电位器4W开置最大，示波器B线接P11，K6接3、4，细观察试听还原的信号。(四)PCM多路编、译码实验开关位置：K1接1、2，送外非同步信号K2接1、2，多路编码工作状态K3接1、2，送16TS信令时隙K4接1、2，送解码入信号K5接1、2，多路解码工作状态K6接1、2，功放输出假负载1.观察静态时多路PCM编码输出波形A线接P9,B线接P7，把示波器扫描频率转至较低时，A线有一系列负窄脉冲。把B线改接P3，P3的周期和相位和P9都是同步的，P3就是取样脉冲8KHz，P9两个负窄脉冲间就是PCM基群的一帧时间。把示波器扫描频率转至较高的位置，你可以看到窄脉冲里面还有8位码元，这就是一帧的一个时隙。静态时为0、1交替码，其它时隙未用处于高阻状态。作记录。把B线改接P10，静态时P10无解码信号输出。注意，这里未加入同步时隙(请参考图10)。16图102.观察有信号时多路PCM编码输出波形从外面信号发生器送入lKHz、ppV3音频信号至P4。这时P9编码输出波形立即变为上下两条斜线交替。产生上、下两条线就表明已经编了码，看不到码元变化是由于信号每次取样值都不一样，其编码码型不同，在示波器显示同一位置，有时为“1“码，有时为“0”码，由于示波器平均余辉作用，我们只能观察到两条线。而发生倾斜是由于编码器是CMOS器件，输出阻抗很高，而示波器输入阻抗较低而发生的测量误差。理论上应为一水平直线。作记录。(如图11所示)图113.K1接1、2，A线接P7，B线接P10，调节2W大小，P10与P7同步增大或减小。(如图12所示)17图124.K6接3、4，K1接1、2，把2W电位器调至较大，用收音机接收调频信号，用耳机连接线连接收音机和实验板耳机插孔，打开4W音量电位器，试听编码、译码还原的信号，用示波器观察P4和P11的音频信号。5.对PCM和M系统的系统性能进行比较，总结它们各自的特点。PCM和△M都是模拟信号数字化的基本方法,△M实际上是DPCM的一种特例。PCM系统的特点：多路信号统一编码，一般采用8位编码(语音信号).编码设备复杂，但质量较好。PCM系统一般用于大容量的干线通信。△M系统的