通信原理实验指导书 5.设置拨码开关K2,选择合适的采样频率。拨码开关的状态与其对应的采样频率如下表 所示： 表3-1 K2状态 000000010010 0011 010001010110 0111 采样频率 4k 11.2k 18.4k 25.6k 32.8k 40k 112k 184k K2状态 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 采样频率f 256k 328k 400k 1120k1840k2560k 3280k 4000k 例如：如果输入32K正核信号，根据奈氏定理，采样频率不能低于64K。由表3-1可 得，应该采用112K的采样频率，即K2拨码开关应该设置在0110状态。如果输入32K方波， 由于其谐波成分比较多，在选择采样频率时，则要根据其7次谐波或9次谐波（或更高）的 频率（分别是224K和288K)作为采样频率的选择参考频率。由表3-1可查得，可采用1120K 的采样频率，低通滤波的通道也应相应地选择1M的通道，即拨码开关K3拨为0001。当然， 如果只须观察方波的3次谐波而忽略3次以后的谐波，则可用3次谐波的频率作为采样频率 选择的参考频率。 6.示波器选用XY模式，分别调节电位器WB06,WB07,改变信号输出增益，使示波器 上显示的波形清渐且隔度适中，即可进行观察。 7.改变输入频谱分析模块的模拟信号，重复上述观察 8。关闭交流电源开关，取出任意可输出模拟信号的模块周定在主机箱上，将其输出的模拟 信号送入频谱分析模块，选择正确的通道，观察输出波形。 9.实验注意事顶 ①输入单频率成分模拟信号时，应选择大于输入信号须率的最低采样频率的通道，即 输入频率为32Kz时，应选择112KHz通道（将拨码开关K2设置在0110状态）， 而不是选择184KHz通道，否则实验结果可能不准确。 ②输入多频率成分的模拟信号时（如调幅信号），应根据输入信号所包含的颜奉中的最 高频率选择通道，即若输入信号中包含2KHz、16KHz、32KHz等频率成分，则应该 洗择大于最高采样顷率成分(64KHz)的最低频率的通销一112KHz诵道。 ③输入信号峰峰值不得超过3V(可通过NRZ2测试钩进行观察并调节电位器WB01直 至达到要求)。 ④当没有信号显示或显示明显不正常时，按复位键K1进行复位。 ⑤输入信号的最高频率不能高于1MHz。 六、输入、输出点参考说明 1.输入点说明 NRZ3: 模拟信号输入点。 NRZ2:经预处理后的信号峰峰值测试点。 ☑
通信原理实验指导书 16 5． 设置拨码开关 K2，选择合适的采样频率。拨码开关的状态与其对应的采样频率如下表 所示： 表 3-1 K2 状态 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 采样频率 f 4k 11.2k 18.4k 25.6k 32.8k 40k 112k 184k K2 状态 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 采样频率 f 256k 328k 400k 1120k 1840k 2560k 3280k 4000k 例如：如果输入 32K 正弦信号，根据奈氏定理，采样频率不能低于 64K。由表 3-1 可查 得，应该采用 112K 的采样频率，即 K2 拨码开关应该设置在 0110 状态。如果输入 32K 方波， 由于其谐波成分比较多，在选择采样频率时，则要根据其 7 次谐波或 9 次谐波（或更高）的 频率（分别是 224K 和 288K）作为采样频率的选择参考频率。由表 3-1 可查得，可采用 1120K 的采样频率，低通滤波的通道也应相应地选择 1M 的通道，即拨码开关 K3 拨为 0001。当然， 如果只须观察方波的 3 次谐波而忽略 3 次以后的谐波，则可用 3 次谐波的频率作为采样频率 选择的参考频率。 6． 示波器选用 X-Y 模式，分别调节电位器 WB06，WB07，改变信号输出增益，使示波器 上显示的波形清晰且幅度适中，即可进行观察。 7． 改变输入频谱分析模块的模拟信号，重复上述观察。 8． 关闭交流电源开关，取出任意可输出模拟信号的模块固定在主机箱上，将其输出的模拟 信号送入频谱分析模块，选择正确的通道，观察输出波形。 9． 实验注意事项： ① 输入单频率成分模拟信号时，应选择大于输入信号频率的最低采样频率的通道，即 输入频率为 32KHz 时，应选择 112KHz 通道（将拨码开关 K2 设置在 0110 状态）， 而不是选择 184KHz 通道，否则实验结果可能不准确。 ② 输入多频率成分的模拟信号时（如调幅信号），应根据输入信号所包含的频率中的最 高频率选择通道，即若输入信号中包含 2KHz、16KHz、32KHz 等频率成分，则应该 选择大于最高采样频率成分（64KHz）的最低频率的通道——112KHz 通道。 ③ 输入信号峰峰值不得超过 3V（可通过 NRZ2 测试钩进行观察并调节电位器 WB01 直 至达到要求）。 ④ 当没有信号显示或显示明显不正常时，按复位键 K1 进行复位。 ⑤ 输入信号的最高频率不能高于 1MHz。 六、输入、输出点参考说明 1． 输入点说明 NRZ3： 模拟信号输入点。 NRZ2: 经预处理后的信号峰峰值测试点
通信原理实验指导书 2.输出点说明 XOUT:X轴输出信号。 Y-OUT: Y轴输出信号。 3.拨码开关K3,用以选择低通通道（拨码开关有4位，1000,0100,0010,0001分别对 应最高止频率为1K,10K,100K,1M的输入信号)。 4.拨码开关K2,用以选择合适的采样频率，详见表3-1。 七、实验报告要求 1,分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。 2.根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。 3.写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进意见。 ◇
通信原理实验指导书 17 2． 输出点说明 X-OUT： X 轴输出信号。 Y-OUT： Y 轴输出信号。 3． 拨码开关 K3，用以选择低通通道（拨码开关有 4 位，1000，0100，0010，0001 分别对 应最高止频率为 1K，10K，100K，1M 的输入信号）。 4． 拨码开关 K2，用以选择合适的采样频率，详见表 3-1。 七、实验报告要求 1． 分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。 2． 根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。 3． 写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进意见
通信原理实验指导书 实验四码型变换实验 一、实验目的 1.了解几种常见的数字基带信号。 2.掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3.掌握用FPGA实现码型变换的方法。 二、实验内容 1.观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AM码、CMI码、HDB码、BPH码的波 形。 2.观察全0码或全1码时各码型的波形。 3.观察HDB,码、AMI码、BNRZ码的正、负极性波形。 4.观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AM码、CM码、HDB:码、BPH码经过 码型反变换后的输出波形。 5.自行设计码型变换电路，下载并观察输出波形。 三、实验仪器 1.信号源模块 2.码型变换模块 3.20M双踪示波器 一台 4.频率计（可选） 一台 5.PC机（可选） 一台 6.连接线 若干 四、实验原理 1.编码规则 ①NRZ码 NRZ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平》 分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。例如： 10100110 +E- 0 ②RZ码 R☑码的全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电 平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如： 回
通信原理实验指导书 18 实验四 码型变换实验 一、实验目的 1． 了解几种常见的数字基带信号。 2． 掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3． 掌握用 FPGA 实现码型变换的方法。 二、实验内容 1． 观察 NRZ 码、RZ 码、BRZ 码、BNRZ 码、AMI 码、CMI 码、HDB3码、BPH 码的波 形。 2． 观察全 0 码或全 1 码时各码型的波形。 3． 观察 HDB3 码、AMI 码、BNRZ 码的正、负极性波形。 4． 观察 NRZ 码、RZ 码、BRZ 码、BNRZ 码、AMI 码、CMI 码、HDB3码、BPH 码经过 码型反变换后的输出波形。 5． 自行设计码型变换电路，下载并观察输出波形。 三、实验仪器 1． 信号源模块 2． 码型变换模块 3． 20M 双踪示波器 一台 4． 频率计（可选） 一台 5． PC 机（可选） 一台 6． 连接线 若干 四、实验原理 1． 编码规则 ① NRZ 码 NRZ 码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平） 分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E 0 ② RZ 码 RZ 码的全称是单极性归零码，与 NRZ 码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电 平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如：
通信原理实验指导书 ③BNRZ码 BNRZ码的全称是双极性不归零码，在这种二元码中用正电平和负电平分别表示“1” 和“0”。与单极性不归零码相同的是整个码元期间电平保持不变，因而在这种码型中不有 在零电平。例如： 0100110 +E 0 -E ④BRZ码 BRZ码的全称是双极性归零码，与BNRZ码不同的是，发送“1”和“0”时，在整个 码元期间高电平或低电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如： 10100110 ⑤AMI码 AM1码的全称是传号交替反转码，其编码规则如下：信息码中的“0”仍变换为传输码 的“0”：信息码中的“1”交替变换为传输码的“+1、一1、十1、一1、.”。例如： 代码：10011000111 AMI码：+100-1+1000-1+1-1 AM码的主要特点是无直流成分，接收端收到的码元极性与发送端完全相反也能正确 判断。译码时只需把AM1码经过全波整流就可以变为单极性码。由于其具有上述优点，因 此得到了广泛应用。但该码有一个重要缺点，即当用它来获取定时信息时，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。 ⑥HDB:码 HDB;码的全称是三阶高密度双极性码，其编码规则如下：将4个连“0”信息码用取 代节“000V”或“B00V”代替，当两个相邻“V”码中间有奇数个信息“1”码时取代节 为“000V”:有偶数个信息“1”码（包括0个）时取代节为“B00V”,其它的信息“0”码 仍为“0”码，这样，信息码的“1”码变为带有符号的“1”码即“+1”或“一1”。例如： 国
通信原理实验指导书 19 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E 0 ③ BNRZ 码 BNRZ 码的全称是双极性不归零码，在这种二元码中用正电平和负电平分别表示“1” 和“0”。与单极性不归零码相同的是整个码元期间电平保持不变，因而在这种码型中不存 在零电平。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E 0 -E ④ BRZ 码 BRZ 码的全称是双极性归零码，与 BNRZ 码不同的是，发送“1”和“0”时，在整个 码元期间高电平或低电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E 0 -E ⑤ AMI 码 AMI 码的全称是传号交替反转码，其编码规则如下：信息码中的“0”仍变换为传输码 的“0”；信息码中的“1”交替变换为传输码的“+1、－1、＋1、－1、.”。例如： 代码： 100 1 1000 1 1 1. AMI码： +100 -1 +1000 -1 +1 -1. AMI 码的主要特点是无直流成分，接收端收到的码元极性与发送端完全相反也能正确 判断。译码时只需把 AMI 码经过全波整流就可以变为单极性码。由于其具有上述优点，因 此得到了广泛应用。但该码有一个重要缺点，即当用它来获取定时信息时，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。 ⑥ HDB3 码 HDB3 码的全称是三阶高密度双极性码，其编码规则如下：将 4 个连“0”信息码用取 代节“000V”或“B00V”代替，当两个相邻“V”码中间有奇数个信息“1”码时取代节 为“000V”；有偶数个信息“1”码（包括 0 个）时取代节为“B00V”，其它的信息“0”码 仍为“0”码，这样，信息码的“1”码变为带有符号的“1”码即“+1”或“－1”。例如：
通信原理实验指导书 代码： 100001000011000011 HDB3码：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1 HDB;码中“1”、“B”的符号符合交替反转原则，而“V”的符号破坏这种符号交替反 转原则，但相邻“V”码的符号又是交替反转的。HDB;码的特点是明显的，它除了保持 AM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。HDB;码是TUT推荐使用的码之一。本实验电 路只能对码长为24位的周期性NRZ码序列进行编码。 ⑦BPH码 BPH码的全称是数字双相码(Digital Diphase),又叫分相码(Biphase,Split-phase)或曼 彻斯特码(Manchester),它是对每个二进制代码分别利用两个具有两个不同相位的二进制 新码去取代的码：或者可以理解为用一个周期的方波表示“1”码，用该方波的反相来表示 “0”码，其编码规则之一是： 0 一01（零相位的一个周期的方波）： 一10(x相位的一个周期的方波)。例如： 代码：1100101 双相码：10100101100110 BPH码可以用单极性非归零码(NRZ)与位同步信号的模二和来产生。双相码的特点 是只使用两个电平，而不像前面二种码具有三个电平。这种码既能提取足够的定时分量， 又无直流漂移，编码过程简单。但这种码的带宽要宽些。 ⑧CMI码 CM码的全称是传号反转码，其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用“11”和“00” 表示，“0”码用“01”表示。例如： 代码：11010010 CMI码：1100011101010001 这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。该码已被TUT推荐为PCM 四次群的接口码型。在光纤传输系统中有时也用CM码作线路传输码型。 2。电略原理 将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入U900(EPM7128SLC84-15)进行变换， 可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号（因为FPGA的VO口 不能直接接负电平，所以只能将分别代表正极性和负极性的两路编码信号分别输出，再通 过外加电路合成双极性码)，如HDB影的正、负极性编码信号送入U901(4051)的选通摇 制端，控制模拟开关轮流选通正、负电平，从而得到完整的HDB,码。解码时同样也需要
通信原理实验指导书 20 代码： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1 HDB3码： -1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V +1 -1 HDB3 码中“1”、“B”的符号符合交替反转原则，而“V”的符号破坏这种符号交替反 转原则，但相邻“V”码的符号又是交替反转的。HDB3 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 ITU-T 推荐使用的码之一。本实验电 路只能对码长为 24 位的周期性 NRZ 码序列进行编码。 ⑦ BPH 码 BPH 码的全称是数字双相码（Digital Diphase），又叫分相码(Biphase，Split-phase)或曼 彻斯特码（Manchester），它是对每个二进制代码分别利用两个具有两个不同相位的二进制 新码去取代的码；或者可以理解为用一个周期的方波表示“1”码，用该方波的反相来表示 “0”码，其编码规则之一是： 0 01（零相位的一个周期的方波）； 1 10（π相位的一个周期的方波）。例如： 代码： 1 1 0 0 1 0 1 双相码： 10 10 01 01 10 01 10 BPH 码可以用单极性非归零码（NRZ）与位同步信号的模二和来产生。双相码的特点 是只使用两个电平，而不像前面二种码具有三个电平。这种码既能提取足够的定时分量， 又无直流漂移，编码过程简单。但这种码的带宽要宽些。 ⑧ CMI 码 CMI 码的全称是传号反转码，其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用“11”和“00” 表示，“0”码用“01”表示。例如： 代码： 1 1 0 1 0 0 1 0 CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01 这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。该码已被 ITU-T 推荐为 PCM 四次群的接口码型。在光纤传输系统中有时也用 CMI 码作线路传输码型。 2． 电路原理 将信号源产生的 NRZ 码和位同步信号 BS 送入 U900（EPM7128SLC84-15）进行变换， 可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号（因为 FPGA 的 I/O 口 不能直接接负电平，所以只能将分别代表正极性和负极性的两路编码信号分别输出，再通 过外加电路合成双极性码），如 HDB3 的正、负极性编码信号送入 U901（4051）的选通控 制端，控制模拟开关轮流选通正、负电平，从而得到完整的 HDB3 码。解码时同样也需要