《通信原理》课程教学资源（实验指导）通信原理实验指导书（硬件）

通信原理实验指导书 先将双极性的HDB]码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号，再送入FPGA进行解 码，得到NRZ码。其它双极性码的编、解码过程相同。 ①NRZ码 从信号源“NRZ”点输出的数字码型即为NRZ码，其产生过程请参考信号源工作原理。 ②BRZ、BNRZ码 将NRZ码和位同步信号BS分别送入双四路模拟开关U902(4052)的控制端作为控制 信号，在同一时刻，NRZ码和BS信号电平高低的不同组合(00、01、10、11)将控制U902 分别接通不同的通道，输出BRZ码和BNRZ码。X通道的4个输入端Xo、X1、X2、X3分 别接-5V、GND、+5V、GND,在控制信号控制下输出BRZ码：Y通道的4个输入端Yo Y1、Y2、Y,分别接一5V、一5V、十5V、+5V,在控制信号控制下输出BNRZ码。解码时 通过电压比较器U907(LMB39)将双极性的BRZ和BNRZ码转换为两路单极性码，即双 (极性)一单（极性）变换，再送入U900进行解码，恢复出原始的NRZ码。 ③RZ、BPH码 这两种码型的编、解码方法与BRZ、BNRZ是一样的，但因为是单极性的码型，所以 编、解码过程可以直接在U900中完成，在这里不再赘述。 ④AMI码 由于AM1码是双极性的码型，所以它的变换过程分成了两个部分。首先，在U9O0中， 将NRZ码经过一个时钟为BS的K触发器后，再与NRZ信号相与后得到控制信号AMB, 该信号与NRZ码作为控制信号送入单八路模拟开关U905(4051)的控制端，U905的输出 即为AM码。解码过程与BNRZ码一样，也需先经过双一单变换，再送入U900进行解码。 ⑤HDB,码 HDB码的编、解码框图分别如图4-1、4-2所示，其编、解码过程与AM码相同，这 里不再赘述。 NRZ信码 及殊9 代 环高 图+1HDB,编码原理框图 判决电路 位同步信号 图42HDB解码原理框图 ®

通信原理实验指导书 21 先将双极性的 HDB3 码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号，再送入 FPGA 进行解 码，得到 NRZ 码。其它双极性码的编、解码过程相同。 ① NRZ 码 从信号源“NRZ”点输出的数字码型即为 NRZ 码，其产生过程请参考信号源工作原理。 ② BRZ、BNRZ 码 将 NRZ 码和位同步信号 BS 分别送入双四路模拟开关 U902（4052）的控制端作为控制 信号，在同一时刻，NRZ 码和 BS 信号电平高低的不同组合（00、01、10、11）将控制 U902 分别接通不同的通道，输出 BRZ 码和 BNRZ 码。X 通道的 4 个输入端 X0、X1、X2、X3分 别接－5V、GND、＋5V、GND，在控制信号控制下输出 BRZ 码；Y 通道的 4 个输入端 Y0、 Y1、Y2、Y3分别接－5V、－5V、＋5V、＋5V，在控制信号控制下输出 BNRZ 码。解码时 通过电压比较器 U907（LM339）将双极性的 BRZ 和 BNRZ 码转换为两路单极性码，即双 （极性）—单（极性）变换，再送入 U900 进行解码，恢复出原始的 NRZ 码。 ③ RZ、BPH 码 这两种码型的编、解码方法与 BRZ、BNRZ 是一样的，但因为是单极性的码型，所以 编、解码过程可以直接在 U900 中完成，在这里不再赘述。 ④ AMI 码 由于 AMI 码是双极性的码型，所以它的变换过程分成了两个部分。首先，在 U900 中， 将 NRZ 码经过一个时钟为 BS 的 JK 触发器后，再与 NRZ 信号相与后得到控制信号 AMIB， 该信号与 NRZ 码作为控制信号送入单八路模拟开关 U905（4051）的控制端，U905 的输出 即为 AMI 码。解码过程与 BNRZ 码一样，也需先经过双—单变换，再送入 U900 进行解码。 ⑤ HDB3 码 HDB3 码的编、解码框图分别如图 4-1、4-2 所示，其编、解码过程与 AMI 码相同，这 里不再赘述。 四连“0”检测 及补“1”电路 取代节 选 择 破坏点 形成电路 单-双极性 变换电路 NRZ信码 HDB3编码 输出 图 4-1 HDB3编码原理框图 双-单极性 变换电路 判决电路 破坏点 检测电路 取代节 去除电路 HDB3码 输入 NRZ码 输出 位同步信号 图 4-2 HDB3解码原理框图

通信原理实验指导书 ©CM码 由于是单极性波形，CM1码的编解码过程全部在U900中完成，其编码电路原理框图 如图43所示： 信码 采样 判决电路 1 甜转电路 BS 反相 开关 合成 Q1玛输出→ 图43CMI编码原理框图 五、实验步骤 1.将信号源模块、码型变换模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1 POWER2,对应的发光二极管LED001、LED002、D900、D901发光，按一下信号源模 块的复位键，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均 是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线) 3.将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为0000010100000000，SW103、Sw104、 SW105设置为011100100011000000101010。按实验一的介绍，此时分频比千位、十位、 个位均为0，百位为5，因此分频比为500，此时位同步信号频率应为4KHz。观察BS、 FS、2BS、NRZ各点波形。 4.分别将信号源模块与码型变换模块上以下四组输入/输出点用连接线连接：BS与BS、 FS与FS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。观察码型变换模块上其余各点输出的波形。 5.任意改变信号源模块上的拨码开关SW103、SW104、SW105的设置，以信号源模块的 NR☑码为内触发源，用双踪示波器观察码型变换模块各点输出的波形。 6.将信号源模块上的拨码开关SW103、SW104、SW105全部拨为1或全部拨为0，观察 码型变换模块各点输出的波形。 7.按通信原理教材中阐述的编码原理自行设计其它码型变换电路，下载并观察各点波形。 (选做) 六、输入、输出点参考说明 1.输入点说明 FS: 帧同步信号输入点。 BS: 位同步信号输入点。 2BS 2倍位同步频率方波信号输入点。 NRZ: NRZ码输入点。 2.输出点说明（括号中的码元数为与信号源产生的NRZ相比延迟的码元数） 回

通信原理实验指导书 22 ⑥ CMI 码 由于是单极性波形，CMI 码的编解码过程全部在 U900 中完成，其编码电路原理框图 如图 4-3 所示： 采样 反相 开关 合成 判决电路 翻转电路 BS NRZ信码 0 1 CMI码输出 图 4-3 CMI 编码原理框图 五、实验步骤 1． 将信号源模块、码型变换模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2． 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关 POWER1、 POWER2，对应的发光二极管 LED001、LED002、D900、D901 发光，按一下信号源模 块的复位键，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均 是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3． 将信号源模块的拨码开关 SW101、SW102 设置为 00000101 00000000，SW103、SW104、 SW105 设置为 01110010 00110000 00101010。按实验一的介绍，此时分频比千位、十位、 个位均为 0，百位为 5，因此分频比为 500，此时位同步信号频率应为 4KHz。观察 BS、 FS、2BS、NRZ 各点波形。 4． 分别将信号源模块与码型变换模块上以下四组输入/输出点用连接线连接：BS 与 BS、 FS 与 FS、2BS 与 2BS、NRZ 与 NRZ。观察码型变换模块上其余各点输出的波形。 5． 任意改变信号源模块上的拨码开关 SW103、SW104、SW105 的设置，以信号源模块的 NRZ 码为内触发源，用双踪示波器观察码型变换模块各点输出的波形。 6． 将信号源模块上的拨码开关 SW103、SW104、SW105 全部拨为 1 或全部拨为 0，观察 码型变换模块各点输出的波形。 7． 按通信原理教材中阐述的编码原理自行设计其它码型变换电路，下载并观察各点波形。 （选做） 六、输入、输出点参考说明 1． 输入点说明 FS： 帧同步信号输入点。 BS： 位同步信号输入点。 2BS： 2 倍位同步频率方波信号输入点。 NRZ： NRZ 码输入点。 2． 输出点说明（括号中的码元数为与信号源产生的 NRZ 相比延迟的码元数）

通信原理实验指导书 RZ: RZ编码输出点 BPH: BPH编码输出点 CMI: CMI编码输出点， HDB:-1: HDB,绵码正极性信号输出点 HDB:-2: HDB编码负极性信号输出点， HDB:: HDB,编码输出点。（八个半个码元） BRZ-1: BRZ编码单极性输出点。 BRz: BRZ编码输出点。 BNRZ-1: BNRZ编码正极性信号输出点， (与NRZ反相) BNRZ-2: BNRZ编码负极性信号输出点。（与NRZ相同） BNRZ: BNRZ编码输出点。 AML-1: AM和编但正极性信号翰出点， AM-2: AM编码负极性信号输出点， AMI: AMI编码输出点 ORZ: RZ解码输出点。 (一个半码元) OBPH: BPH解码输出点。 (一个码元) OCMI: CM解码输出点。 (两个码元) OBRZ: BRZ解码输出点。 (半个码元) OBNRZ: BNRZ解码输出点。（半个码元） OAMI: AM解码输出点。（延迟极小不足半个码元） OHDB:: HDB,解码输出点。（七个半个码元） 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.对实验思考题加以分析，按照要求做出回答，并尝试画出本实验的电路原理图 4.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。 八、实验思考题 1.在分析电路的基础上回答：为什么本实验HDB3码编、解码电路只能在输入信号是码长 为24位的周期件NRZ码时木能正常工作？ 2.自行设计一个HDB码编码电路，画出电路原理图并分析其工作过程。 ®

通信原理实验指导书 23 RZ： RZ 编码输出点。 BPH： BPH 编码输出点。 CMI： CMI 编码输出点。 HDB3-1： HDB3 编码正极性信号输出点。 HDB3-2： HDB3 编码负极性信号输出点。 HDB3： HDB3 编码输出点。（八个半个码元） BRZ-1： BRZ 编码单极性输出点。 BRZ： BRZ 编码输出点。 BNRZ-1： BNRZ 编码正极性信号输出点。（与 NRZ 反相） BNRZ-2： BNRZ 编码负极性信号输出点。（与 NRZ 相同） BNRZ： BNRZ 编码输出点。 AMI-1： AMI 编码正极性信号输出点。 AMI-2： AMI 编码负极性信号输出点。 AMI： AMI 编码输出点。 ORZ： RZ 解码输出点。（一个半码元） OBPH： BPH 解码输出点。（一个码元） OCMI； CMI 解码输出点。（两个码元） OBRZ： BRZ 解码输出点。（半个码元） OBNRZ： BNRZ 解码输出点。（半个码元） OAMI： AMI 解码输出点。（延迟极小不足半个码元） OHDB3： HDB3 解码输出点。（七个半个码元） 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． 对实验思考题加以分析，按照要求做出回答，并尝试画出本实验的电路原理图。 4． 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。 八、实验思考题 1． 在分析电路的基础上回答：为什么本实验 HDB3 码编、解码电路只能在输入信号是码长 为 24 位的周期性 NRZ 码时才能正常工作？ 2． 自行设计一个 HDB3 码编码电路，画出电路原理图并分析其工作过程

通信原理实验指导书 实验五普通双边带调幅与解调实验 一、实验目的 1,掌强普通双边带调幅与解调的原理及实现方法。 2.掌握二极管包络检波原理。 3.掌握调幅信号的频谱特性。 4.了解普通双边带调幅与解调的优缺点。 二、实验内容 1.观察普通双边带调幅的波形。 2.观察普通双边带调幅波形的频谱 3.观察普通双边带解调的波形。 三、实验仪器 1.信号源模块 PAM/AM模块 3 烦谱分析橙块 终端模块（可选） 5.20M双踪示波器 6. 频率计（可选） 7 音频信号发生器（可选） 8 立体声单放机（可选） 9.立体声耳机（可选） 一副 10.连接线 若干 四、实验原理 1.普通双边带调幅 所谓调制，就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的信号（它的频率一般是较低 的)“附加”在高频振荡信号上。所谓将信号“附加”在高须振荡上，就是利用信号来控制 高频振荡的某一参数，使这个参数随信号而变化，这里，高频振荡波就是携带信号的“运载 工具”，所以也叫载波。在接收信号的一方（接收端）经过解调（反调制）的过程，把载波 所携带的信号取出米，得到原有的信息，解调过程也叫检波。调制与解调都是频谱变换的过 程，必须用非线性元件才能完成。调制的方式可分为连续波调制与脉冲波调制两大类，连续 波调制是用信号来控制载波的振幅、频率或相位，因而分为调幅、调频和调相三种方式：脉 冲波调制是先用信号来控制脉冲波的振幅、宽度、位置等，然后再用这已调脉冲对载波进行 调制，脉冲调制有脉冲振幅、脉宽、脉位、脉冲编码调制等多种形式。 本实验模块所要进行的实验是连续波的振幅调制与解调，即普通双边带调幅与解调。 我们已经知道，调幅波的特点是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，这变化 的周期与调制信号的周期相同，振幅变化与调制信号的振幅成正比。为简化分析，假定调制

通信原理实验指导书 24 实验五 普通双边带调幅与解调实验 一、实验目的 1． 掌握普通双边带调幅与解调的原理及实现方法。 2． 掌握二极管包络检波原理。 3． 掌握调幅信号的频谱特性。 4． 了解普通双边带调幅与解调的优缺点。 二、实验内容 1． 观察普通双边带调幅的波形。 2． 观察普通双边带调幅波形的频谱。 3． 观察普通双边带解调的波形。 三、实验仪器 1. 信号源模块 2. PAM/AM 模块 3. 频谱分析模块 4. 终端模块（可选） 5. 20M 双踪示波器 一台 6. 频率计（可选） 一台 7. 音频信号发生器（可选） 一台 8. 立体声单放机（可选） 一台 9. 立体声耳机（可选） 一副 10. 连接线 若干 四、实验原理 1. 普通双边带调幅 所谓调制，就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的信号（它的频率一般是较低 的）“附加”在高频振荡信号上。所谓将信号“附加”在高频振荡上，就是利用信号来控制 高频振荡的某一参数，使这个参数随信号而变化，这里，高频振荡波就是携带信号的“运载 工具”，所以也叫载波。在接收信号的一方（接收端）经过解调（反调制）的过程，把载波 所携带的信号取出来，得到原有的信息，解调过程也叫检波。调制与解调都是频谱变换的过 程，必须用非线性元件才能完成。调制的方式可分为连续波调制与脉冲波调制两大类，连续 波调制是用信号来控制载波的振幅、频率或相位，因而分为调幅、调频和调相三种方式；脉 冲波调制是先用信号来控制脉冲波的振幅、宽度、位置等，然后再用这已调脉冲对载波进行 调制，脉冲调制有脉冲振幅、脉宽、脉位、脉冲编码调制等多种形式。 本实验模块所要进行的实验是连续波的振幅调制与解调，即普通双边带调幅与解调。 我们已经知道，调幅波的特点是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，这变化 的周期与调制信号的周期相同，振幅变化与调制信号的振幅成正比。为简化分析，假定调制

通信原理实验指导书 信号是简谐振荡，即为单频信号，其表达式为： ug(t)=Ugm cost 如果用它来对载波4.()=Ucos@,1(o。≥2)进行调幅，那么，在理想情况下，普通调 幅信号为： uv(1)=(U+kUom cosr)cos@! =U(1+M cost)cos@ (5-1) 其中调幅指数M。=k m,0<M,≤1，k为比例系数。图5-1给出了a),.)和 U 44w()的波形图 4) 0 u(t) 4) U mi 图51普通调幅波形 ®

通信原理实验指导书 25 信号是简谐振荡，即为单频信号，其表达式为： ( ) cos m ut U t Ω Ω = Ω 如果用它来对载波 ( ) cos c cm c ut U t = ω （ωc ≥ Ω ）进行调幅，那么，在理想情况下，普通调 幅信号为： ( ) ( cos )cos AM cm m c u t U kU t t =+ Ω Ω ω (1 cos )cos =+ Ω UM t t cm a c ω （5－1） 其中调幅指数 ,0 1 m a a cm U Mk M U Ω = ⋅ <≤ ，k 为比例系数。图 5-1 给出了u ( )t Ω ，u ( )t c 和 ( ) AM u t 的波形图。 图 5-1 普通调幅波形 U Ωm u t( ) Ω 0 t 0 Ucm ( ) cu t t 0 U min U cm Umax ( ) AM u t t 包络