目录
I、模块介绍 ................................................................... 1
1、主控&信号源模块 ........................................................ 2 2、2号模块 数字终端&时分多址模块 ......................................... 9 3、3号模块 信源编译码模块 ............................................... 11 4、6号模块 信道编译码模块 ............................................... 14 5、7号模块 时分复用&时分交换模块 ........................................ 17 6、8号模块 基带传输编译码模块 ........................................... 20 7、9号模块 数字调制解调模块 ............................................. 22 8、13号模块 载波同步及位同步模块 ........................................ 25 9、21号模块 PCM编译码及语音终端模块 ..................................... 28 II、实验基本操作说明 ......................................................... 30
第一章 信源编码技术 ...................................................... 31
实验一 抽样定理实验 .................................................. 31 实验二 PCM编译码实验 ................................................ 38 实验三 ADPCM编译码实验 .............................................. 45 实验四 △m及CVSD编译码实验 ......................................... 47 实验五 PAM孔径效应及其应对方法....................................... 53 第二章 基带传输编译码技术 ................................................ 56
实验六 AMI码型变换实验 .............................................. 56 实验七 HDB3码型变换实验 ............................................. 61 实验八 CMI/BPH码型变换实验 .......................................... 66 第三章 基本数字调制技术 .................................................. 70
实验九 ASK调制及解调实验 ............................................ 70 实验十 FSK调制及解调实验 ............................................ 72 实验十一 BPSK调制及解调实验 ......................................... 76
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实验十二 DBPSK调制及解调实验 ........................................ 79 实验十三 QPSK/OQPSK数字调制实验 ..................................... 82 第四章 信道编译码技术 .................................................... 84
实验十四 汉明码编译码实验 ............................................ 84 实验十五 BCH码编译码实验 ............................................ 88 实验十六 循环码编译码实验 ............................................ 91 实验十七 卷积码编译码实验 ............................................ 95 实验十八 卷积交织及解交织实验 ........................................ 99 第五章 同步技术 ......................................................... 102
实验十九 滤波法及数字锁相环法位同步提取实验 ......................... 102 实验二十 模拟锁相环实验 ............................................. 110 实验二十一 载波同步实验 ............................................. 112 实验二十二 帧同步提取实验 ........................................... 114 第六章 时分复用及解复用技术 ............................................. 116
实验二十三 时分复用与解复用实验 ..................................... 116 第七章 综合实验 ......................................................... 122
实验二十四 HDB3线路编码通信系统综合实验 ............................. 122
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I、模块介绍
本实验平台采用模块化设计。
下面主要介绍通信原理实验平台中的九个标配模块，以便了解各模块的具体功能及作用。标配模块包括有：
1、 主控&信号源模块
2、 2号模块 数字终端&时分多址模块 3、 3号模块 信源编译码模块 4、 6号模块 信道编译码模块 5、 7号模块 时分复用&时分交换模块 6、 8号模块 基带传输编译码模块 7、 9号模块 数字调制解调模块 8、 13号模块 载波同步及位同步模块 9、 21号模块 PCM编译码及语音终端模块
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1、主控&信号源模块
一、 按键及接口说明
主菜单界面时钟输出主控&信号源模块PN序列输出帧同步信号输出主菜单模拟信号源设置菜单POWERCLK信号源功能1PN15数字信号FS源T1模拟信号源选择/确认功能2数字信号源设置菜单返回待扩展按键USBW3256KHzMUSIC电源指示待扩展接口T2W1W2128KHzA-OUT返回上级按键幅度调节旋钮模拟信号输出128KHz/256KHz正弦载波输出MP3音乐输出控制旋钮逆时针控制向下选取，顺时针旋转向上选取，按下为确认选取项。 图1 主控&信号源按键及接口说明
二、 功能说明
该模块可以完成如下五种功能的设置，具体设置方法如下：
1、 模拟信号源功能
模拟信号源菜单由“信号源”按键进入，该菜单下按“选择/确定”键可以依次设置：“输出波形”→“输出频率”→“调节步进”→“音乐输出”→“占空比”（只有在输出方波模式下才出现）。在设置状态下，选择“选择/确定”就可以设置参数了。菜单如下图所示：
模拟信号源输出波形：正弦波输出频率：0001.00KHz调节步进：10Hz音乐输出：音乐1模拟信号源输出波形：方波输出频率：0001.00KHz调节步进：10Hz音乐输出：音乐1占空比： 50% （a）输出正弦波时没有占空比选项 （b）输出方波时有占空比选项
图2 模拟信号源菜单示意图
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注意：上述设置是有顺序的。例如，从“输出波形”设置切换到“音乐输出”需要按3次“选择/确定”键。 下面对每一种设置进行详细说明： a. “输出波形”设置 一共有6种波形可以选择： 正弦波：输出频率 10Hz~2MHz 方波： 输出频率 10Hz~200KHz 三角波：输出频率 10Hz~200KHz DSBFC（全载波双边带调幅）：
由正弦波作为载波，音乐信号作为调制信号。输出全载波双边带调幅。
DSBSC（抑制载波双边带调幅）：
由正弦波作为载波，音乐信号作为调制信号。输出抑制载波双边带调幅。
FM：载波固定为20KHz，音乐信号作为调制信号。 b. “输出频率”设置
“选择/确定”顺时针旋转可以增大频率，逆时针旋转减小频率。频率增大或减小的步进值根据“调节步进”参数来。
在“输出波形”DSBFC和DSBSC时，设置的是调幅信号载波的频率； 在“输出波形”FM时，设置频率对输出信号无影响。 c. “调节步进”设置
“选择/确定”顺时针旋转可以增大步进，逆时针旋转减小步进。步进分为：“10Hz”、“100Hz”、“1KHz”、“10KHz”、“100KHz”五档。
d. “音乐输出”设置
设置“MUSIC”端口输出信号的类型。有三种信号输出“音乐1”、“音乐2”、“3K+1K正弦波”三种。
e. “占空比”设置
“选择/确定”顺时针旋转可以增大占空比，逆时针旋转减小占空比。占空比调节范围
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10%~90%，以10%为步进调节。
2、 数字信号源功能
数字信号源菜单由“功能1”按键进入，该菜单下按“选择/确定”键可以设置：“PN输出频率”和“FS输出”。菜单如下图所示：
数字信号源PN输出频率： 4KFS输出： 模式1 图3 数字信号源菜单
a. “PN输出频率”设置
设置“CLK”端口的频率及“PN”端口的码速率。频率范围：1KHz~2048KHz。 b. “FS输出”设置
设置“FS”端口输出帧同步信号的模式：
模式1： 帧同步信号保持8KHz的周期不变，帧同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。（要
求“PN输出频率”不小于16KHz，主要用于PCM、ADPCM编译码帧同步及时分复用实验）
模式2： 帧同步的周期为8个CLK时钟周期，帧同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。
（主要用于汉明码编译码实验）
模式3： 帧同步的周期为15个CLK时钟周期，帧同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。
（主要用于BCH编译码实验）
3、 通信原理实验菜单功能
按“主菜单”按键后的第一个选项“通信原理实验”，再确定进入各实验菜单。如下图所示：
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主菜单 1 通信原理实验 2 模块设置 3 系统升级通信原理实验 1 抽样定理 2 PCM编码 3 ADPCM编码 4 Δm及CVSD编译码 5 ASK数字调制解调 6 FSK数字调制解调 （a）主菜单 （b）进入通信原理实验菜单
图4 设置为“通信原理实验”
进入“通信原理实验”菜单后，逆时针旋转光标会向下走，顺时针旋转光标会向上走。按下“选择/确认”时，会设置光标所在实验的功能。有的实验有会跳转到下级菜单，有的则没有下级菜单，没有下级菜单的会在实验名称前标记“√”符号。
在选中某个实验时，主控模块会向实验所涉及到的模块发命令。因此，需要这些模块电源开启，否则，设置会失败。实验具体需要哪些模块，在实验步骤中均有说明，详见具体实验。
4、 模块设置功能*（该功能只在自行设计实验时用到）
按“主菜单”按键后的第二个选项“模块设置”，再确定进入模块设置菜单。在“模块设置”菜单中可以对各个模块的参数分别进行设置。如下图所示：
模块设置 1号 语音终端&用户接口 2号 数字终端&时分多址 3号 信源编译码 7号 时分复用&时分交换 5 ASK数字调制解调 6 FSK数字调制解调 图5“模块设置”菜单
a. 1号 语音终端&用户接口
设置该模块两路PCM编译码模块的编译码规则是A律还是μ律。 b. 2号 数字终端&时分多址 设置该模块BSOUT的时钟频率。
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c. 3号 信源编译码
可设置该模块FPGA工作于“PCM编译码”、“ADPCM编译码”、“LDM编译码”、“CVSD编译码”、“FIR滤波器”、“IIR滤波器”、“反SINC滤波器”等功能（测试功能是生产中使用的）。由于模块的端口会在不同功能下有不同用途，下面对每一种功能进行说明：
i. PCM编译码
FPGA完成PCM编译码功能，同时完成PCM编码A/μ律或μ/A律转换的功能。其子菜单还能够设置PCM编译码A/μ律及A/μ律转换的方式。端口功能如下：
编码时钟： 编码帧同步： 编码输入： 编码输出： 译码时钟： 译码帧同步： 译码输入： 译码输出： A/μ-In： A/μ-Out：
输入编码时钟。 输入编码帧同步。 输入编码的音频信号。 输出编码信号。 输入译码时钟。 输入译码帧同步。 输入译码的PCM信号。 输出译码的音频信号。 A/μ律转换输入端口。 A/μ律转换输出端口。
ii. ADPCM编译码
FPGA完成ADPCM编译码功能，端口功能和PCM编译码一样。 iii. LDM编译码
FPGA完成简单增量调制编译码功能，端口除了“编码帧同步”和“译码帧同步”是没用到的（LDM编译码不需要帧同步），其他端口功能与PCM编译码一样。 iv. CVSD编译码
FPGA完成CVSD编译码功能，端口除了“编码帧同步”和“译码帧同步”是没用到的（CVSD编译码不需要帧同步），其他端口功能与PCM编译码一样。
v. FIR滤波器
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FPGA完成FIR数字低通滤波器功能（采用100阶汉明窗设计，截止频率为3KHz）。该功能主要用于抽样信号的恢复。端口说明如下：
编码输入： 译码输出： vi. IIR滤波器
FPGA完成IIR数字低通滤波器功能（采用8阶椭圆滤波器设计，截止频率为3KHz）。该功能主要用于抽样信号的恢复。端口与FIR滤波器相同。 vii. 反SINC滤波器
FPGA完成反SINC数字低通滤波器。该功能主要用于消除抽样的孔径效应。端口与FIR滤波器相同。
d. 7号 时分复用&时分交换
功能一是设置时分复用的速率256Kbps/2048Kbps。功能二是当复用速率为2048Kbps时，调整DIN4时隙。
e. 8号 基带编译码
设置该模块FPGA工作在“AMI”、“HDB3”、“CMI”、“BPH”编译码模式。 f. 10号 软件无线电调制
设置该模块的BPSK的具体参数。具体参数有： 是否差分：
设置输入信号是否进行差分，即是BPSK还是DBPSK调制。 FIR滤波器输入口。 FIR滤波器输出口。
PSK调制方式选择： 设置BPSK调制是否经过成形滤波。 输出波形设置： 匹配滤波器设置： 基带速率选择：
设置“I-Out”端口输出成形滤波后的波形或调制信号。
设置成形滤波为升余弦滤波器或根升余弦滤波器。
设置基带速率为16Kbps、32Kbps、56Kbps。
g. 11号 软件无线电解调
设置该模块的两个参数，BPSK解调是否需要逆差分变换和解调速率。
5、 系统升级
此选项用于模块内部程序升级时使用。
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三、注意事项
1、实验开始时要将所需模块固定在实验箱上，并确定接触良好，否则菜单无法设置成功。 2、信号源设置中，模拟信号源输出步进可调节，便于不同频率变化调节。
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2、2号模块 数字终端&时分多址模块
一、模板框图
（1~8）S1（1~8）S2（1~8）S3（1~8）S4并串变换DoutCBS1BSOUT帧头指示DINBSIN帧同步并串变换DoutC并串变换DoutB时分复用TDMA1TDMA2并串变换DoutADoutMUX解时分复用(1~8)U5(1~8)(1~8)U6U7FSOUT 二、模块简介
时分复用（TDMA）适用于数字信号的传输。由于信道的位传输率超过每一路信号的数据传输率,因此可将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用。每一时间片由复用的一个信号单独占用,在规定的时间内,多个数字信号都可按要求传输到达,从而也实现了一条物理信道上传输多个数字信号。
三、模块功能说明
1、时分复用。通过拨码开关设置4组数字信号源（S1、S2、S3、S4）的数据，任选一组设置为帧同步码“01110010”，其它三组设置易于观察的数据。四组数据分别经过并串变换后进入CPLD完成时分复用。
2、解时分复用。将时分复用后的信号输入到解时分复用模块，同时加载一个帧同步信号就得到解复用的信号，通过3组LED行阵显示除帧同步码的数字信号。
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四、端口说明
模块 端口名称 S1-S4 U1-U4 数字信号拨码输入 显示对应的数字输入信号 端口功能 DoutA-DoutC 对应数字信号观测点 DoutD 对应数字信号观测点/8位数字信号输出 位同步时钟信号输入 时分复用输出（DoutA、DoutB、DoutC、DoutD） 时分复用输出（01110010、00110011、DoutA、DoutB） 时分复用输出（01110010、01010101、DoutC、DoutD） 位同步信号输出 帧头指示信号（仅用于信道编码时的辅助观测） 时分复用信号输入 位同步信号输入 帧同步信号观测点 显示解复用的信号 时分复用BS1 DoutMUX TDMA1 TDMA2 BSOUT 帧头指示 DIN 解复用五、可调参数说明
拨码开关S1-S4。每一组都有8位开关，1号开关对应数字信号的最高位。拨码开关上拨表示数字信号“1”，下拨表示数字信号“0”。
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BSIN FSOUT U5-U7 WORD格式可编辑
3、3号模块 信源编译码模块
一、模块框图
A/µ-InA/µ律编码转换抽样定理被抽样信号抽样脉冲抽样输出乘法器自然抽样S1FPGA信源译码D/A信源编码A/Dµ/A-Out时钟帧同步编码输入编码输出③本地译码一致脉冲量阶M&CVSDPCM量化输出保持电路平顶抽样LPF-IN抗混叠低通滤波器LPF-OUT信源延时时钟帧同步译码输入译码输出 二、模块简介
在信源→信源编码→信道编码→信道传输（调制/解调）→信道译码→信源译码→新宿的整个信号传播连路中，本模块功能属于信源编码与信源译码（A/D与D/A）环节，通过ALTERA公司的FPGA（EP2C5T144C8N）完成包括抽样定理、抗混叠低通滤波、A/μ律转换、PCM编译码、ΔM&CVSD编译码的功能与应用。帮助实验者学习并理解信源编译码的概念和具体过程，并可用于二次开发。
三、模块功能说明
1、抽样定理
被抽样信号与抽样脉冲的相乘所得信号可以选择是否经过保持电路，以输出自然抽样或平顶抽样。
2、低通混叠滤波
该滤波器为3.4KHz的8阶巴特沃斯低通滤波器，可用于抽样信号的恢复及信源编码的前置抗混滤波。
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3、A/μ律转换
针对不同应用需求，本模块提供A律与μ律的转换。 4、PCM编译码
编码输入信号默认采用本模块抽样输出信号，亦可以二次开发采用外部信号，同时提供时钟脉冲与帧同步信号，即可实现译码端的信号输出。
5、Δm&CVSD编译码
增量调制编译码功能提供本地译码、一致脉冲以及量阶调整的信号引出观测，方便实验者了解并掌握增量调制的具体过程。
四、端口说明
端口名称 S3 被抽样信号 抽样脉冲 S1 抽样输出 LPF-IN LPF-OUT A/μ-In A/μ-Out 模块总开关。 可输入信号源的正弦波信号。 输入信号源的方波信号。 保持电路切换开关，实现自然抽样/平顶抽样。 输出抽样后信号。 抗混叠低通滤波器输入。 抗混叠低通滤波器输出。 A律或μ律输入。 μ律或A律输出。 说明 时钟（编码） 待编码信号的时钟输入。 帧同步（编码） 待编码信号的帧同步信号输入。 编码输入 编码输出 待编码信号输入。 已编码信号输出。 时钟（译码） 待译码信号的时钟输入。 帧同步（译码） 待译码信号的帧同步信号输入。 译码输入 待译码信号输入。 专业技术分享
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译码输出 已译码信号输出。 PCM量化输出 PCM编码输出之后，G.711协议变换之前的信号输出。 本地译码 一致脉冲 量阶 信源延时 ΔM&CVSD编码当中的本地译码器输出。 CVSD编码当中量阶调整时的一致脉冲输出。 ΔM&CVSD编码当中量阶调整时的量阶输出。 ΔM&CVSD编码之前的信源延时输出，供辅助观测。 五、可调参数说明
S1开关可切换自然抽样/平顶抽样。
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4、6号模块 信道编译码模块
一、模块框图
延时输出1帧头指示延时系统复位信B道汉循卷交C...编明环积织H码编码数据插错指示S1S2信B道汉循卷交C...译明环积织H码译码型选择插错控制码数据误码指示时钟数据数据时钟NRZD-IN延时输出2延时时钟帧同步时钟帧同步 二、模块简介
数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生，这就使得信道编译码过程显得尤为重要。
三、模块功能说明
1、汉明码。汉明码利用了奇偶校验位的概念，通过在数据位后面增加一些比特，不仅可以验证数据是否有效，还能在数据出错的情况下指明错误位置。
2、循环码。具有某种循环特性的线性分组码。每位代码无固定权值，任何相邻的两个码组中，仅有一位代码不同。
3、BCH码。BCH码解决了生成多项式与纠错能力的关系问题，可以再给定纠错能力要求的条件下寻找到码的生成多项式。
4、卷积码。卷积码是一种非分组码，通常适用于前向纠错。
5、交织码。交织编码的目的是把一个较长的突发差错离散成随机差错，改善移动通信的传输特性。
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四、端口说明
模块 端口名称 时钟 数据 端口说明 编码时钟输入 数据输入 编码数据 编码数据输出 时钟 编码 帧头指示 帧头指示信号观测点 延时输出1 延时输出信号观测点 帧同步 帧同步信号观测点 编码时钟输出 插错指示 插错指示观测点 数据 时钟 数据输入 译码时钟输入 译码数据 译码数据输出 时钟 译码 帧同步 NRZD-IN 帧同步信号输出 延时输入 译码时钟输出 延时输出2 延时输出信号观测点 误码指示 误码指示观测点 系统复位 系统复位按键 系统 码型选择 码型选择4位拨码开关 插错控制 插错控制4位拨码开关 五、可调参数说明
1、拨码开关S1，码型选择说明。
码型 汉明 循环 BCH 卷积编码 卷积译码 卷积编码+交织 卷积译码+解交织 编码 0001 0010 0011
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0100 0101 1100 1101 WORD格式可编辑
2、拨码开关S2，插错控制说明。在不同的码型下，S2的功能有所不同。 （1）汉明&循环
编码 0000 0001 0010 0011 0100 插错 无错 单个错 两个错 3个错模式1 3个错模式2 （2）BCH 编码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 7个错插错 无错 单个错 两个错 3个错 4个错 5个错 6个错 模式1 模式2 （3）卷积&交织
编码 0000 0001 0010 1000 7个错插错 无错 突发错 连续错
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5、7号模块 时分复用&时分交换模块
一、模块框图
时分复用及时分交换开关信号输入巴克码FSOUT接收计算机串口二发送误码插入DIN1DIN2DIN3DIN4时分复用Dout1解复用输入复用输出解复用时钟复用输出时钟失步解时分复用Dout2Dout3Dout4BSOUTFS0捕获同步开关信号显示FSIN⑦ 二、模块简介
复用是通信系统中较为重要的一环节，复用目的是为了实现多路信号在同一信道上传输以达到减少对资源的占用。应用于信道编码与基带传输编码中间，将一物理信道分为一个个的物理碎片，周期性的利用某一时隙，最后将其组合起来，形成以一完整的信号。时分交换是在时分复用中的一个过程，而时分复用与时分交换模块也可应用于程控交换通信系统中。
三、模块功能说明
1、时分复用
当复用输出的为模式256K时，只用来观测3路帧同步（即时隙0、1、2，这三路信号就是对应的巴克码、DIN1和DIN2的接收数据），开关信号在3时隙。由于256K模式复用只能提供4个时隙。因此，DIN3和DIN4在256K复用模式下是无效的。
若模式为2048K时（速率为2M的E1传输），巴克码、DIN1、DIN2、DIN3、DIN4分别在0~4时隙。开关信号默认在第5时隙，但其所在时隙可以由主控模块进行设置。
2、解时分复用
解时分复用与时分复用是相对应的一部分，用于基带传输编译码与先到译码模块之间，把配置在分立周期间间隔上的时分复用信号解开，在解复用输入与解复用时钟输入处接入信
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号，最后由Dout1-Dout4整理输出，与复用时的输入DIN1-DIN4始终相互对应的。
3、计算机串口二
与计算机连接的一接口，为RS232串口，当电平为1时，将输入±15v的电压转换为TTL电平，电平为0时，将-15v的电压转换为0v）。
四、端口说明
模块 端口名称 开关信号输入 输入电平信号 巴克码 误码插入 DIN1 DIN2 时分复用 DIN3 DIN4 FSIN 复用输出 内部自己给的，复用时放在0时隙（01110010） 在做帧同步实验时进行误码的插入 复用时放于第一时隙 复用时放于第二时隙 复用时放于第三时隙 复用时放于第四时隙 固定信号源，FS端口；与PCM编码数据对齐 输出复用后信号 端口说明 复用输出时钟 输出复用后时钟信号 FS0 解复用输入 解复用时钟 FSOUT Dout1 解时分复用 Dout2 Dout3 Dout4 BSOUT 第0时隙帧同步信号 输入复用信号 输入复用时钟信号 为解复用模块提取帧同步，主要用于PCM译码 解复用时调整输出第一时隙 解复用时调整输出第二时隙 解复用时调整输出第三时隙 解复用时调整输出第四时隙 为解复用模块提取位同步 开关信号显示 将开关信号显示于光条上 专业技术分享
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接收 计算机串口二 发送 电压接入 电压输出 五、可调参数说明
1、开关信号输入是由一组八键二电平的拨码开关构成的，相应电平的选择即为相应模式。 2、开关信号显示是一组由八个发光二极管构成，其中灯亮为高电平1，灯灭为低电平0。 3、误码插入，在做帧同步实验时进行误码的插入，其中有两种出入方式，一是“短按”，即插入单次误码；二是“长按”,即插入多次误码。
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6、8号模块 基带传输编译码模块
一、模块框图
基带传输编码基带传输编译码基带传输译码数据时钟HDB3-A2编码输出HDB3-B2电平变换HDB3输入编码误码插入AMI-A1电平AMI-B1变换HDB3-A1电平变HDB3-B1换AMI-A2AMI-B2AMI输出电平变换单极性码AMI输入译码输入误码检测译码时钟输入译码时钟数据HDB3输出8 二、模块简介
基带传输，一种不搬移基带信号频谱的传输方式，在线路中直接传送数字信号的电脉冲。未对载波调制的待传信号称为基带信号，它所占的频带称为基带，基带的高限频率与低限频率之比通常远大于1。一般用于工业生产中。模式为：服务器—终端服务器—电话线—基带—终端，ISO中属于物理层设备。 这是一种最简单的传输方式,近距离通信的局域网都采用基带传输。
三、模块功能说明
1、基带传输编码
完成AMI、HDB3、CMI、BPH等基带传输码型的编码工作。其中，由于AMI和HDB3是3极性码。FPGA在完成AMI及HDB3编码后，需要进行电平变换。另外，还有误码插入功能，是为了验证基带传输编码是否具有误码告警的能力。
2、基带传输译码
完成AMI、HDB3、CMI、BPH等基带码型的译码工作。其中，由于AMI及HDB3是3极性码。在FPGA译码前需要加入电平反变换功能。
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四、端口说明
模块 端口名称 数据 时钟 编码输出 端口说明 数据信号输入 时钟信号输入 编码信号输出 误码数据插入观测点，指示编码端错误 AMI-A1信号编码后波形观测点 AMI-B1信号编码后波形观测点 AMI信号编码后输出 HDB3-A1信号编码后波形观测点 HDB3-B1信号编码后波形观测点 HDB3信号编码后输出 HDB3编码后的信号输入 HDB3-A2电平变换后波形观测点 HDB3-B2电平变换后波形观测点 单极性码输出 AMI编码后的信号输入 AMI-A2电平变换后波形观测点 AMI-B2电平变换后波形观测点 译码信号输入 基带传输编码误码插入 AMI-A1 AMI-B1 AMI输出 HDB3-A1 HDB3-B1 HDB3输出 HDB3输入 HDB3-A2 HDB3-B2 单极性码 专业技术分享
基带传输译码AMI输入 AMI-A2 AMI-B2 译码输入 译码时钟输入 译码时钟信号输入 误码检测 时钟 数据 检测插入的误码 译码后时钟信号输出 译码后数据信号输出 WORD格式可编辑
7、9号模块 数字调制解调模块
一、模块框图
二、模块简介
在信源→信源编码→信道编码→信道传输（调制/解调）→信道译码→信源译码→信宿的整个信号传播连路中，本模块功能属于数字调制解调环节，通过CPLD完成ASK、FSK、BPSK/DBPSK的调制解调实验。帮助实验者学习并理解数字调制解调的概念和具体过程，并可分别单独用于二次开发。
三、模块功能说明
1、调制方式说明
本模块可以支持： ASK/FSK/BPSK/DBPSK/QPSK/OQPSK。其中调制方式与载波频率对应表如下：
ASK FSK 其他 2、调制部分
所有调制方式的待调制的基带信号、时钟以及载波统一在此部分对应端口输入输出。 3、调制中间观测点部分
此部分可观测到调制过程产生的NRZ_I，NRZ_Q以及I，Q信号。
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载波1 128KHz 256KHz 256KHz 载波2 无 128KHz 256KHz WORD格式可编辑
4、解调部分
所有待解调信号以及相干载波统一在此部分对应端口输入，并且：
（1）ASK解调输出部分，观测点包括整流输出和低通滤波输出，以及门限调节。 （2）FSK解调输出部分，观测点包括单稳相加输出和低通滤波输出。
（3）BPSK/DBPSK解调输出部分，观测点有低通滤波输出，并且输出BPSK解调信号（可观测）后还可以继续通过差分译码（需差分译码时钟输入）得到DBPSK相干解调输出。
四、端口说明
端口名称 总开关 S2 基带信号 差分编码时钟 调制输入输出部分 载波1 载波2 调制输出 NRZ_I NRZ_Q 调制中间观测点 I Q 解调输入 解调输入部分 相干载波 整流输出 LPF-ASK ASK解调 ASK解调输出 判决门限调节 单稳相加输出 FSK解调 LPF-FSK 专业技术分享
说明 模块总开关。 输入待调制的信号源。 输入差分编码时钟。 输入1号载波。 输入2号载波。 调制信号输出端口。 调制过程NRZ_I分量输出。 调制过程NRZ_Q分量输出。 NRZ_I与载波1相乘所得I信号观测点。 NRZ_Q与载波2相乘所得Q信号观测点。 输入调制信号 输入相干载波信号 半波整流后的输出观测点。 低通滤波后的输出观测点。 ASK解调输出端口。 调节门限判决的门限值。 单稳触发上下沿相加所得输出。 低通滤波后的输出观测点。 WORD格式可编辑
FSK解调输出 LPF-BPSK BPSK解调输出 BPSK/DBPSK解调 差分译码时钟 DBPSK解调输出 FSK解调输出端口。 低通滤波后的输出观测点。 BPSK解调输出端口。 输入差分译码时钟信号。 DBPSK解调输出端口。 五、可调参数说明
1、S1：通过S1拨码开关选择：0000ASK/FSK/BPSK，0100DBPSK，1011QPSK，1111OQPSK。 2、W1：通过W1调节门限判决的门限值。
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8、13号模块 载波同步及位同步模块
一、模块框图
科斯塔斯环载波同步位同步及锁相环数字锁相环LPFCOS载波同步输入SINBPF-OutI环路滤波器复位LPF判决输出QLPF压控电压压控偏置VCXO16.384MHz调节压控偏置调节VCXO输出÷分频器四分频S2鉴相输入1滤波法BPF位同步输入模拟锁相环输入门限判决CD4046鉴相VCO环路滤波鉴相输出插入指示鉴相输入2鉴相数字锁相环输入BS2环路滤波扣除指示输入跳变指示N分频输出可变C分频器OS34位开关主时钟可变分频器BS1VCO输出S44位开关16分频 二、模块简介
同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波，这就需要载波同步。在最佳接收机结构中，需要对积分器或匹配滤波器的输出进行抽样判决。接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。这就需要位同步。
三、模块功能说明
1、科斯塔斯环载波同步
在科斯塔斯环载波同步模块中，压控振荡器输出信号供给一路相乘器，压控振荡器输出经90o移相后的信号则供给另一路。两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。
2、位同步及锁相环
滤波法位同步提取，信号经一个窄带滤波器，滤出同步信号分量，通过门限判决和四分频后提取位同步信号。锁相法位同步提取，在接收端利用锁相环电路比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，并调整位同步信号的相位，最终获得准确的位同步信号。
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3、数字锁相环
压控振荡器的频率变化时，会引起相位的变化，在鉴相器中与参考相位比较，输出一个与相位误差信号成比例的误差电压，再经过低通滤波器，取出其中缓慢变动数值，将压控振荡器的输出频率拉回到稳定的值上来，从而实现了相位稳定。
四、端口说明
模块 端口名称 载波同步输入 COS 端口说明 载波同步信号输入 余弦信号观测点 正弦信号输入 信号和π/2相载波相乘滤波后的波形观测点 信号和0相载波相乘滤波后的波形观测点 误差电压观测点 压控晶振输出 分频器重定开关 压控偏置电压调节 科斯塔斯环载波同步SIN I Q 压控电压 VCXO 复位 压控偏置调节 专业技术分享
滤波法位同步输入 滤波法位同步基带信号输入 模拟锁相环输入 模拟锁相环信号输入 位同步方法选择开关 接收位同步信号观测点 本地位元元同步信号观测点 压控振荡器输出信号观测点 合成频率信号输出 设置分频频率 数字锁相环信号输入 分频信号输出 输出鉴相信号观测点 位同步及锁相环S2 鉴相输入1 鉴相输入2 VCO输出 BS1 分频设置 数字锁相环数字锁相环输入 BS2 鉴相输出 WORD格式可编辑
输入跳变指示 插入指示 扣除指示 分频输出 分频设置 信号跳变观测点 插入信号观测点 扣除信号观测点 时钟分频信号观测点 设置分频频率 五、可调参数说明
1、S2，向上拨动，选择滤波法位同步电路；向下拨动，选择锁相环频率合成电路。 2、压控偏置调节，调节压控偏置电压。
3、分频设置，设置分频频率，“0000”输出4096KHz频率，“0011”输出512KHz频率，“0100”输出256KHz频率，“0111”输出32KHz频率。
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9、21号模块 PCM编译码及语音终端模块
一、模块框图
音频输入PCM编码输出PCM编码（W681512)A/u切换开关编码时钟编码帧同步2.048M主时钟PCM输入PCM译码(W681512)音频输入译码时钟音频输入译码帧同步耳机话筒音频输出音频输入音量调节喇叭
二、模块简介
在通信原理实验中，语音信号的编译码过程十分重要。整个通话过程就是一个最基本的数字通信过程，在实际生活中具有广泛的应用。该模块采用PCM编译码专用集成芯片W681512完成信源编译码功能，并提供了耳机和话筒的接口，同时融入了扬声器。
三、模块功能说明
1、PCM编译码单元（W681512集成芯片）
包含有PCM编码及译码功能，可通过开关切换A律或μ律编译码方式。 2、话筒接口单元
可将耳麦的话筒端接入话筒接口，用于将话音信号送入实验传输系统中。
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3、耳机接口单元
可将耳麦的耳机端接至耳机接口，用于反馈实验传输系统中的话音信号。 4、扬声器单元
将模拟语音信号经功放，送入扬声器播放。
四、端口说明
端口名称 主时钟 端口功能 W681512芯片工作时钟输入 音频输入（TH5） 语音信号终端输入 编码时钟 编码帧同步 PCM编码输出 PCM译码输入 译码时钟 译码帧同步 音频输出 MIC1 话筒输出 耳机输入 PHONE1 PCM编码时钟脉冲输入 PCM编码帧同步信号输入 PCM编码信号输出 PCM译码信号输入 PCM译码时钟脉冲输入 PCM译码帧同步信号输入 语音信号终端输出 话筒插座 话筒信号输出 耳机信号输入 耳机插座 音频输入（TH12） 扬声器信号输入 音量 调节输出语音音量 五、可调参数说明
1、音量W1：旋转音量旋钮调节功放的放大倍数，实现音频信号输出频率的大小调节。
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II、实验基本操作说明
本说明适用于创新实训平台，阐述了实验前期模块准备、参数设置、波形观测等一系列基本操作，为实验者提供了一定的操作参考方法。
1、实验前先检查所需模块是否固定好，供电是否良好。在未连线的情况下打开实验箱总电源开关及各模块电源开关，模块左边电源指示灯应全亮；若不亮，请关电后拧紧模块四角的螺丝再检查。
2、准备工作做完后，请在断电情况下根据实验指导书步骤进行连线。
3、打开电源开关后需要先进行菜单设置再进行实验。开电后，首先弹出的是公司LOGO界面，然后自动进入到主菜单界面，旋转控制旋钮选择所需实验课程，按下旋钮进入实验课程，再在实验课程中选择所需实验。选择所需实验时会弹出响应的实验信息提示，按下确定键，提示框即消失，进入所选实验界面。
4、实验观测前，需要调节信号源输出信号相关参数。用示波器探头夹夹住导线的金属头，将导线另一头连接待测信号源输出端口，再调节相应旋钮和按键开关。
5、观测实验波形时，有三种基本测试方法。
（1）对于测试勾，可直接用示波器探头夹夹住测试后并确定夹紧即可；
（2）或将示波器探头夹取下来，直接用探头夹接触测试点，观察波形时需要注意固定好示波器探头；
（3）对于台阶插座，可用导线连接台阶座与示波器探头夹子，连接方法与实验基础操作说明第四点中的叙述相同。
6、本实验指导书中实验步骤基本分为四点： （1）连线；
（2）实验初始状态设置，此设置中包含菜单设置，实验前模块拨码开关设置以及信号源输出设置等；
（3）实验初始状态说明，统一说明了实验中各信号源初始状态及实验环境； （4）观测，针对各实验项目要求，用示波器等辅助仪器观测并记录实验结果。
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第一章 信源编码技术
实验一 抽样定理实验
一、实验目的
1、 了解抽样定理在通信系统中的重要性。 2、 掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。 3、 理解低通采样定理的原理。 4、 理解实际的抽样系统。
5、 理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。 6、 理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。 7、 理解带通采样定理的原理。
二、实验器材
1、 主控&信号源、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
保持电路平顶抽样S1自然抽样A-out抽样脉冲抽样输出LPF-INLPFLPF-OUTmusic信号源被抽样信号抗混叠滤波器抽样电路编码输入译码输出FIR/IIR3# 信源编译码模块FPGA数字滤波
图1-1 抽样定理实验框图
2、实验框图说明
抽样信号由抽样电路产生。将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。平顶抽样和自然抽样信号是通过开关
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S1切换输出的。
抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。
要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。
四、实验步骤
实验项目一 抽样信号观测及抽样定理验证
概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 将被抽样信号送入抽样单元 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 送入模拟低通滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。
3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。
4、实验操作及波形观测。
（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关S1为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC
主控&信号源
3#
和抽样输出。
3#
3#
（2）观测并记录平顶抽样前后的信号波形：设置开关S1为“平顶抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC
主控&信号源
和抽样输出。
3#
3#
（3）观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形：设置开关S1为“自然抽样”档位，用示波器观测MUSIC
主控&信号源
和LPF-OUT，以100Hz的步进减小A-OUT
3# 主控&信号源
的频率，比
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较观测并思考在抽样脉冲频率多小的情况下恢复信号有失真。
（4）用频谱的角度验证抽样定理（选做）：用示波器频谱功能观测并记录被抽样信号MUSIC和抽样输出频谱。以100Hz的步进减小抽样脉冲的频率，观测抽样输出以及恢复信号的频谱。（注意：示波器需要用250kSa/s采样率（即每秒采样点为250K），FFT缩放调节为×10）。
注：通过观测频谱可以看到当抽样脉冲小于2倍被抽样信号频率时，信号会产生混叠。 实验项目二 滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响
概述：该项目是通过改变不同抽样时钟频率，分别观测和绘制抗混叠低通滤波和fir数字滤波的幅频特性曲线，并比较抽样信号经这两种滤波器后的恢复效果，从而了解和探讨不同滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响。
1、测试抗混叠低通滤波器的幅频特性曲线。 （1）关电，按表格所示进行连线。
源端口 目标端口 连线说明 信号源：A-OUT 模块3：TH5(LPF-IN) 将信号送入模拟滤波器 （2）开电，设置主控模块，选择【信号源】→【输出波形】和【输出频率】，通过调节相应旋钮，使A-OUT
主控&信号源
输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。
（3）此时实验系统初始状态为：抗混叠低通滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。
（4）实验操作及波形观测。
用示波器观测LPF-OUT。以100Hz步进减小A-OUT的频谱。记入如下表格：
A-OUT频率/Hz 5K … 4.5K … 专业技术分享
3#
主控&信号源
输出频率，观测并记录LPF-OUT
3#
基频幅度/V WORD格式可编辑
3.4K … 3.0K … 由上述表格数据，画出模拟低通滤波器幅频特性曲线。
思考：对于3.4KHz低通滤波器，为了更好的画出幅频特性曲线，我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小？ 2、测试fir数字滤波器的幅频特性曲线。 （1）关电，按表格所示进行连线。
源端口 目标端口 连线说明 信号源：A-OUT 模块3：TH13(编码输入) 将信号送入数字滤波器 （2）开电，设置主控菜单：选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。调节【信号源】，使A-out输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。
（3）此时实验系统初始状态为：fir滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。 （4）实验操作及波形观测。
用示波器观测译码输出，以100Hz的步进减小A-OUT输出的频谱。记入如下表格：
A_out的频率/Hz 5K … 4K … 3K … 2K ... 专业技术分享
3#
3#
主控&信号源
的频率。观测并记录译码
基频幅度/V WORD格式可编辑
由上述表格数据，画出fir低通滤波器幅频特性曲线。
思考：对于3KHz低通滤波器，为了更好的画出幅频特性曲线，我们可以如何调整信号源输入频率的步进值大小？ 3、分别利用上述两个滤波器对被抽样信号进行恢复，比较被抽样信号恢复效果。 （1）关电，按表格所示进行连线：
源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 送入模拟低通滤波器 送入FIR数字低通滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH13(编码输入) （2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。调节W1
主控&信号源
使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。
（3）此时实验系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。
（4）实验操作及波形观测。对比观测不同滤波器的信号恢复效果：用示波器分别观测LPF-OUT和译码输出，以100Hz步进减小抽样时钟A-OUT的输出频率，对比观测模拟滤波器和FIR数字滤波器在不同抽样频率下信号恢复的效果。（频率步进可以根据实验需求自行设置。）思考：不同滤波器的幅频特性对抽样恢复有何影响？ 实验项目三 滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。
概述：该项目是通过改变不同抽样时钟频率，从时域和频域两方面分别观测抽样信号经fir滤波和iir滤波后的恢复失真情况，从而了解和探讨不同滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响。
1、观察被抽样信号经过fir低通滤波器与iir低通滤波器后，所恢复信号的频谱。 （1）关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：MUSIC 专业技术分享
3#
3#
目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 WORD格式可编辑
信号源：A-OUT 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 将信号送入数字滤波器 主
模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH13(编码输入) （2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节W1
控&信号源
使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。
（3）此时实验系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。
（4）实验操作及波形观测。
a、观测信号经fir滤波后波形恢复效果：设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【FIR滤波器】；设置【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5KHz；用示波器观测恢复信号译码输出的波形和频谱。
b、观测信号经iir滤波后波形恢复效果：设置主控模块菜单，选择【抽样定理】→【IIR滤波器】；设置【信号源】使A-OUT输出的抽样时钟频率为7.5KHz；用示波器观测恢复信号译码输出的波形和频谱。
3#3#
c、探讨被抽样信号经不同滤波器恢复的频谱和时域波形： 被抽样信号与经过滤波器后恢复的信号之间的频谱是否一致？如果一致，是否就是说原始信号能够不失真的恢复出来？用示波器分别观测fir滤波恢复和iir滤波恢复情况下，译码输出3#的时域波形是否完全一致，如果波形不一致，是失真呢？还是有相位的平移呢？如果相位有平移，观测并计算相位移动时间。 注：实际系统中，失真的现象不一定是错误的，实际系统中有这样的应用。 2、观测相频特性
（1）关电，按表格所示进行连线。
源端口 目标端口 连线说明 信号源：A-OUT 模块3：TH13(编码输入) 使源信号进入数字滤波器 （2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】→【FIR滤波器】。
（3）此时系统初始实验状态为： A-OUT为频率9KHz、占空比20%的方波。
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（4）实验操作及波形观测。
对比观测信号经fir滤波后的相频特性：设置【信号源】使A-OUT输出频率为5KHz、峰峰值为3V的正弦波；以100Hz步进减小A-OUT输出频率，用示波器对比观测A-OUT
3#
主控&信号源
和译码输出的时域波形。相频特性测量就是改变信号的频率，测输出信号的延时（时域上观测）。记入如下表格：
A-OUT的频率/Hz 被抽样信号与恢复信号的相位延时/ms 3.5K 3.4K 3.3K ... 五、实验报告
1、分析电路的工作原理，叙述其工作过程。
2、绘出所做实验的电路、仪表连接调测图。并列出所测各点的波形、频率、电压等有关数据，对所测数据做简要分析说明。必要时借助于计算公式及推导。
3、分析以下问题：滤波器的幅频特性是如何影响抽样恢复信号的？简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法。
4、思考一下，实验步骤中采用3K+1K正弦合成波作为被抽样信号，而不是单一频率的正弦波，在实验过程中波形变化的观测上有什么区别？对抽样定理理论和实际的研究有什么意义？
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实验二 PCM编译码实验
一、实验目的
1、 掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、 掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3、 了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4、 熟悉了解W681512。
二、实验器材
1、 主控&信号源模块、3号、21号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
music/A-outFSCLKT1主时钟编码输入PCM编码信号源帧同步时钟编码输出21# PCM编译码及语音终端时钟帧同步PCM译码译码输入扬声器音频输入译码输出 图2-1 21号模块W681512芯片的PCM编译码实验
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music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入A/D转换PCM编码G.711变换编码输出PCM量化输出信号源抗混叠滤波器FS帧同步时钟CLKPCM编码3# 信源编译码模块时钟PCM译码G.711反变换D/A转换IIR滤波器PCM译码译码输入21# PCM编译码及语音终端模块帧同步音频输入译码输出 图2-2 3号模块的PCM编译码实验
3# 信源编译码模块LPF-INmusic/A-outLPFLPF-OUT编码输入抗混叠滤波器信号源FSCLKT1编码帧同步PCM编码（A律编码）编码输出A/μ-In编码时钟21# PCM编译码及语音终端模块编码时钟译码时钟编码帧同步A/μ律编码转换A/μ-OutW681512芯片PCM译码（μ律译码）译码输入译码帧同步主时钟音频输出音频输入
图2-3 A/μ律编码转换实验
2、实验框图说明
图2-1中描述的是信号源经过芯片W681512经行PCM编码和译码处理。W681512的芯片工作主时钟为2048KHz，根据芯片功能可选择不同编码时钟进行编译码。在本实验的项目一中以编码时钟取K为基础进行芯片的幅频特性测试实验。
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图2-2中描述的是采用软件方式实现PCM编译码，并展示中间变换的过程。PCM编码过程是将音乐信号或正弦波信号，经过抗混叠滤波（其作用是滤波3.4kHz以外的频率，防止A/D转换时出现混叠的现象）。抗混滤波后的信号经A/D转换，然后做PCM编码，之后由于G.711协议规定A律的奇数位取反，μ律的所有位都取反。因此，PCM编码后的数据需要经G.711协议的变换输出。PCM译码过程是PCM编码逆向的过程，不再赘述。
A/μ律编码转换实验中，如实验框图2-3所示，当菜单选择为A律转μ律实验时，使用3号模块做A律编码，A律编码经A转μ律转换之后，再送至21号模块进行μ律译码。同理，当菜单选择为μ律转A律实验时，则使用3号模块做μ律编码，经μ转A律变换后，再送入21号模块进行A律译码。
四、实验步骤
实验项目一 测试W681512的幅频特性
概述：该项目是通过改变输入信号频率，观测信号经W681512编译码后的输出幅频特性，了解芯片W681512的相关性能。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：A-OUT 信号源：T1 信号源：CLK 信号源：CLK 信号源：FS 信号源：FS 目的端口 模块21：TH5(音频接口) 模块21：TH1(主时钟) 模块21：TH11(编码时钟) 模块21：TH18(译码时钟) 模块21：TH9(编码帧同步) 连线说明 提供音频信号 提供芯片工作主时钟 提供编码时钟信号 提供译码时钟信号 提供编码帧同步信号 模块21：TH10(译码帧同步) 提供译码帧同步信号 模块21：TH8(PCM编码输出) 模块21：TH7(PCM译码输入) 接入译码输入信号 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。调节W1
主控&信号源
使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。将模块21的开关S1拨至
“A-Law”，即完成A律PCM编译码。
3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波；PCM
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编码及译码时钟CLK为KHz方波；编码及译码帧同步信号FS为8KHz。
4、实验操作及波形观测。
（1）调节模拟信号源输出波形为正弦波，输出频率为50Hz，用示波器观测A-out，设置A-out峰峰值为3V。
（2）将信号源频率从50Hz增加到4000Hz，用示波器接模块21的音频输出，观测信号的幅频特性。
注：频率改变时可根据实验需求自行改变频率步进，例如50Hz~250Hz间以10Hz的频率为步进，超过250Hz后以100Hz的频率为步进。 思考：W681512PCM编解码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么要给W681512提供KHz的时钟，改为其他时钟频率的时候，观察的时序有什么变化？ 认真分析W681512主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。 实验项目二 PCM编码规则验证
概述：该项目是通过改变输入信号幅度或编码时钟，对比观测A律PCM编译码和μ律PCM编译码输入输出波形，从而了解PCM编码规则。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：A-OUT 模块3：TH6(LPF-OUT) 信号源：CLK 信号源：FS 目的端口 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 信号送入前置滤波器 模块3：TH13(编码-编码输入) 提供音频信号 模块3：TH9(编码-时钟) 模块3：TH10(编码-帧同步) 提供编码时钟信号 提供编码帧同步信号 接入译码输入信号 提供译码时钟信号 提供译码帧同步信号 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-输入) 信号源：CLK 信号源：FS 模块3：TH15(译码-时钟) 模块3：TH16(译码-帧同步) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。调节W1
主控&信号源
使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。
3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波；PCM
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编码及译码时钟CLK为KHz；编码及译码帧同步信号FS为8KHz。
4、实验操作及波形观测。
（1）以FS为触发，观测编码输入波形。示波器的DIV（扫描时间）档调节为100us。将正弦波幅度最大处调节到示波器的正中间，记录波形。
注意，记录波形后不要调节示波器，因为正弦波的位置需要和编码输出的位置对应。 （2）在保持示波器设置不变的情况下，以FS为触发观察PCM量化输出，记录波形。 （3）再以FS为触发，观察并记录PCM编码的A律编码输出波形，填入下表中。整个过程中，保持示波器设置不变。
（4）再通过主控中的模块设置，把3号模块设置为【PCM编译码】→【μ律编码观测实验】，重复步骤（1）（2）（3）。将记录μ律编码相关波形，填入下表中。
帧同步信号 编码输入信号 A律波形 μ律波形 PCM量化输出信号 PCM编码输出信号 （5）对比观测编码输入信号和译码输出信号。
思考1：改变基带信号幅度时，波形是否变化？改变时钟信号频率时，波形是否发生变化？ 思考2：当编码输入信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调波形。 实验项目三 PCM编码时序观测
概述：该项目是从时序角度观测PCM编码输出波形。 1、连线和主菜单设置同实验项目二。
2、用示波器观测FS信号与编码输出信号，并记录二者对应的波形。
思考：为什么实验时观察到的PCM编码信号码型总是变化的？ 专业技术分享
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实验项目四 PCM编码A/μ律转换实验
概述：该项目是对比观测A律PCM编码和μ律PCM编码的波形，从而了解二者区别与联系。
1、关电，按表格所示进行连线。 源端口 信号源：A-out 目的端口 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 信号送入前置滤波器 模块3：TH6(LPF-OUT) 模块3：TH13(编码-编码输入) 送入PCM编码 信号源：CLK 信号源：FS 模块3：编码输出 模块3：A/μ--out 信号源：CLK 信号源：FS 信号源：CLK 信号源：FS 信号源：T1 模块3：编码-时钟 模块3：编码-帧同步 模块3：A/μ律--in 模块21：PCM译码输入 模块21：译码时钟 模块21：译码帧同步 模块21：编码时钟 模块21：编码帧同步 模块21：主时钟 提供编码时钟信号 提供编码帧同步信号 接入编码输出信号 将转换后的信号送入译码单元 提供译码时钟信号 提供译码帧同步信号 提供W681512芯片 PCM编译码功能 所需的其他工作时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A转μ律转换实验】。调节W1主控&信号源使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。将21号模块的开关S1拨至μ-LAW，即此时完成μ律译码。
3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波；PCM编码及译码时钟CLK为KHz；编码及译码帧同步信号FS为8KHz。
4、用示波器对比观测编码输出信号与A/μ律转换之后的信号，观察两者的区别，加以总结。再对比观测原始信号和恢复信号。
5、设置主控菜单，选择【μ转A律转换实验】，并将21号模块对应设置成A律译码。然后按上述步骤观测实验波形情况。
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五、实验报告
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，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。（注意对应相位关系） 3、对实验思考题加以分析，做出回答。
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实验三 ADPCM编译码实验
一、实验目的
1、 理解自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）的工作原理。 2、 了解ADPCM编译码电路组成和工作原理。 3、 加深对PCM编译码的理解。
二、实验器材
1、 主控&信号源、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入信号源抗混叠滤波器FS帧同步时钟PCM编码ADPCM压缩编码输出CLK3# 信源编译码模块时钟帧同步音频输入译码输出PCM译码ADPCM解压缩译码输入
图3-1 ADPCM编译码实验原理框图
2、实验框图说明
ADPCM码是在PCM编码后再进行压缩，将kbps的传输速率降低为32kbps，这样信道的利用率更高。
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四、实验步骤
实验项目 ADPCM编码实验
概述：该项目是通过改变不同输入信号及频率，对比观测输入信号的ADPCM编码和译码输出，从而了解和验证ADPCM编码规则。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：A-OUT 模块3：TH6(LPF-OUT) 信号源：FS 信号源：CLK 目的端口 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 信号送入前置滤波器 模块3：TH13(编码-编码输入) 编码输入 模块3：TH10(编码-帧同步) 模块3：TH9(编码-时钟) 提供帧同步信号 提供时钟信号 提供译码数据 提供译码帧同步 提供译码时钟 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-输入) 信号源：FS 信号源：CLK 模块3：TH16(译码-帧同步) 模块3：TH15(译码-时钟) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【ADPCM编码】→【复位电路】。调节W1
主控&信号源
使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。
3、此时系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V、频率1KHz正弦波。编码时钟为KHz。
4、实验操作及波形观测。
（1）对比观测ADPCM编码输入和输出：用示波器分别接A-OUT（2）对比观测ADPCM编码输入和输出：用示波器分别接A-OUT
信号源
和编码输出TH14。 和译码输出TH20。
3#
3#
信号源
（3）学生可以自行改变编码输入的频率以及输入信号，观测不同的输入信号验证ADPCM编码规则。
五、实验报告
1、分析ADPCM编译码与PCM编译码的区别。
2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。
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实验四 △m及CVSD编译码实验
一、实验目的
1、 掌握简单增量调制的工作原理。
2、 理解量化噪声及过载量化噪声的定义，掌握其测试方法。 3、 了解简单增量调制与CVSD工作原理不同之处及性能上的差别。
二、实验器材
1、 主控&信号源模块、21号、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、Δm编译码 （1）实验原理框图
比较量化门限判决编码输出music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入信号源抗混叠滤波器本地译码CLK时钟延时Δm 编码3# 信源编译码模块时钟延时极性变换Δm译码量阶音频输入译码输出译码输入
图一 Δm编译码框图
（2）实验框图说明
编码输入信号与本地译码的信号相比较，如果大于本地译码信号则输出正的量阶信号，如果小于本地译码则输出负的量阶。然后，量阶会对本地译码的信号进行调整，也就是编码部分“+”运算。编码输出是将正量阶变为1，负量阶变为0。
Δm译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。
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2、CVSD编译码 （1）实验原理框图
门限判决量阶调整编码输出比较music/A-outLPF-INLPFLPF-OUT编码输入一致脉冲量阶信号源抗混叠滤波器CLK本地译码延时时钟Δm 编码3# 信源编译码模块时钟延时Δm译码量阶调整音频输入译码输出极性变换译码输入 图二 CVSD编译码框图
（2）实验框图说明
与Δm相比，CVSD多了量阶调整的过程。而量阶是根据一致脉冲进行调整的。一致性脉冲是指比较结果连续三个相同就会给出一个脉冲信号，这个脉冲信号就是一致脉冲。其他的编译码过程均与Δm一样。
四、实验步骤
实验项目一 ΔM编码规则实验
概述：该项目是通过改变输入信号幅度，观测△M编译码输出波形，从而了解和验证△M增量调制编码规则。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：CLK 信号源：CLK 信号源：A-OUT 专业技术分享
目标端口 模块3：TH9(编码-时钟) 模块3：TH15(译码-时钟) 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 提供编码时钟 提供译码时钟 送入低通滤波器 WORD格式可编辑
模块3：TH6(LPF-OUT) 模块3：TH13(编码-编码输入) 提供编码信号 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-译码输入) 提供译码信号 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【Δm编码规则验证】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。
3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz；编码和译码时钟为32KHz方波。
4、实验操作及波形观测。
对比观测模块3的TP4(信源延时)和TH14(编码输出)，然后对比TP4(信源延时)和TP3(本地译码)。
实验项目二 量化噪声观测
概述：该项目是通过比较观测输入信号和△M编译码输出信号波形，记录量化噪声波形，从而了解△M编译码性能。
1、实验连线同项目一。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【Δm及CVSD编译码】→【Δm量化噪声观测(400Hz) 】→【设置量阶 1000】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。
3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz；编码和译码时钟为32KHz方波。
4、实验操作及波形观测。
示波器的CH1测试“信源延时”，CH2测试“本地译码”。利用示波器的“减法”功能，所观测到的波形即是量化噪声。记录量化噪声的波形。 实验项目三 不同量阶ΔM编译码的性能
概述：该项目是通过改变不同△M编码量阶，对比观测输入信号和△M编译码输出信号的波形，记录量化噪声，从而了解和分析不同量阶情况下△M编译码性能。
1、实验连线和菜单设置同项目二。 2、调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为3V。
3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为3V，频率为400Hz；编码和译码
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时钟为32KHz方波。
4、实验操作及波形观测。
示波器的CH1测试“信源延时”，CH2测试“本地译码”。利用示波器的“减法”功能，所观测到的波形即是量化噪声。记录量化噪声的波形。
（1）选择“设置量阶 3000”，调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （2）保持“设置量阶 3000”，调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。 （3）选择“设置量阶 6000”，调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （4）保持“设置量阶 6000”，调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。
思考：比较分析不同量阶，不同幅度情况下，量化噪声有什么不同。 实验项目四 ΔM编译码语音传输系统
概述：该项目是通过改变不同△M编码量阶，直观感受音乐信号的输出效果，从而体会△M编译码语音传输系统的性能。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：CLK 信号源：CLK 信号源：MUSIC 模块3：TH6(LPF-OUT) 目标端口 模块3：TH9(编码-时钟) 模块3：TH15(译码-时钟) 模块3：TH5(LPF-IN) 连线说明 提供编码时钟 提供译码时钟 送入低通滤波器 模块3：TH13(编码-编码输入) 提供编码信号 模块3：TH14(编码-编码输出) 模块3：TH19(译码-译码输入) 提供译码信号 模块3：TH20(译码-译码输出) 模块21：TH12(音频输入) 送入扬声器 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【ΔM语音信号传输】→【设置量阶1000】。
3、此时系统初始状态为：编码输入信号为音乐信号。 4、实验操作及波形观测。
调节21号模块“音量”旋钮，使音乐输出效果最好。分别“设置量阶3000”、“设置量阶 6000”，比较3种量阶情况下声音的效果。
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实验项目五 CVSD量阶观测
概述：该项目是通过改变输入信号的幅度，观测CVSD编码输出信号的量阶变化情况，了解CVSD量阶变化规则。
1、连线同项目一。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【CVSD量阶观测】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。
3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz。编码时钟频率为32KHz。
4、实验操作及波形观测。
以“编码输入”为触发，观测“量阶”。调节“A-OUT”的幅度，观测量阶的变化。 实验项目六 CVSD一致脉冲观测
概述：该项目是观测CVSD编码的一致性脉冲输出，了解CVSD一致性脉冲的形成机理。 1、连线参照项目一。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【CVSD一致脉冲观测】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。
3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为2KHz。编码时钟频率为32KHz。
4、实验操作及波形观测。
以编码输出为触发，观测“一致脉冲”。
思考：在什么情况下会输出一致脉冲信号。 实验项目七 CVSD量化噪声观测
概述：该项目是通过分别改变输入信号幅度和频率，观测并记录输入与输入之间的量化噪声，从而了解CVSD编译码的性能。
1、连线参照项目一。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【CVSD量化噪声观测(400Hz)】。调节信号源W1使A-OUT的峰峰值为1V。
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3、此时系统初始状态为：模拟信号源为正弦波，幅度为1V，频率为400Hz。编码时钟频率为32KHz。
4、实验操作及波形观测。
（1）调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （2）调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。 （3）在主控&信号源模块中设置CVSD量化噪声观测(2KHz) 。 （4）调节正弦波峰峰值为1V，测量并记录量化噪声的波形。 （5）调节正弦波峰峰值为3V，测量并记录量化噪声的波形。 （6）对比Δm在输入信号为400Hz及2KHz时的量化噪声，进行分析。 实验项目八 CVSD码语音传输系统
概述：该项目是通过调节输入音乐的音量大小，直观感受音乐信号经CVSD编译码后的输出效果，从而体会CVSD编译码语音传输系统的性能。
1、连线参照项目四。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及CVSD编译码】→【CVSD 语音传输】。
3、此时系统初始状态为：模拟信号源为音乐。编码时钟频率为32KHz。 4、实验操作及波形观测。
调节21号模块的“音量”，使音乐的效果最好。 对比ΔM语音传输的效果进行分析。
五、实验报告
1、思考，分析△M与CVSD编译码的区别。
2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。
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实验五 PAM孔径效应及其应对方法
一、实验目的
1、 理解平顶抽样产生孔径失真的原理。 2、 了解孔径失真的应对方法。
二、实验器材
1、 主控&信号源、3号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
平顶抽样music信号源A-out被抽样信号抽样电路S1自然抽样抽样输出LPF-INLPFLPF-OUT编码输入反sinc译码输出抽样脉冲抗混叠滤波器3# 信源编译码模块反SINC滤波平顶抽样电路
孔径效应及其应对方法实验框图
2、实验框图说明
PAM信号频谱是在理想抽样信号的基础上有一频率加权，引起频率失真。为克服孔径失真的影响，解调时除了用低通滤波器外,应再加入一补偿网络。
在保持被抽样信号和抽样时钟的频率不变的情况下，实验中将被抽样信号经过平顶抽样处理输出，再经抗混叠滤波器进行恢复，当增大改变抽样时钟的占空比时，会出现孔径失真现象，所以在最后加入一反SINC滤波作为应对处理。
四、实验步骤
实验项目 孔径失真现象观测及应对
概述：抽样脉冲与被抽样信号的频率均不改变，逐渐增大抽样脉冲的占空比，同时观测抽样信号的频谱，可以观测到孔径失真现象展现出来。
1、关电，按表格所示进行连线：
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源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 提供被抽样信号 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 将抽样信号送入低通滤波 送入反SINC滤波处理 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 模块3：TH6(LPF-OUT) 模块3：TH13(编码输入) 2、开电，设置主控菜单，选择【通信原理】→【抽样定理】→【反SINC滤波器】。调节W1
主控&信号源
，使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。将开关S1拨至“平顶抽样”。
3#
3、此时系统初始状态为：待抽样信号MUSIC为3K+1K正弦合成波，抽样时钟信号A-OUT为频率8KHz、占空比80%的方波。
4、实验操作及波形观测。
（1）示波器探头接模块3的TH6(LPF-OUT)，观测恢复信号时域波形的幅度。
思考：与被抽样信号幅度相比是否有较大改变，怎么去解决这个问题（可以从信噪比的角度出发去讨论这个问题）。 注：抽样脉冲的占空比决定了抽样脉冲的能量，噪声通常是一定的，进而影响恢复信号能量。 （2）设置【信号源】，逐渐改变抽样脉冲的占空比，用示波器去观测时域波形的幅度变化情况，记录表格如下。
抽样时钟占空比 恢复信号波形峰峰值/V 10% 20% 30% ... 占空比逐渐增大过程中，我们可以在频谱中观测到孔径失真现象。
（3）用示波器分别接模块3的TH6(LPF-OUT)和TH20(译码输出)，从频域角度，对比观测并记录各频率分量幅度的变化情况。
注：（选做）感兴趣的同学可以查阅反sin函数的频谱特性及作用，另外可以利用本实验箱结 专业技术分享
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合实验感性的了解如何改善孔径失真现象。 五、实验报告
1、观测并记录实验数据，分析实验结果。
2、思考一下，为什么方波的占空比的变化会影响恢复信号的？
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第二章 基带传输编译码技术
实验六 AMI码型变换实验
一、实验目的
1、 了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。 2、 掌握AMI码的编译规则。
3、 了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。
二、实验器材
1、 主控&信号源、2号、8号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、AMI编译码实验原理框图
数字终端DoutMUX数据AMI编码AMI-A1电平变换AMI输出BSOUT时钟AMI-B1数据码元再生AMI-A2极性反变换AMI输入时钟AMI-B2译码时钟输入单极性码8# 基带传输编译码模块数字锁相环法位同步BS2数字锁相环输入13# 载波同步及位同步模块 AMI编译码实验原理框图
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2、实验框图说明
AMI编码规则是遇到0输出0，遇到1则交替输出+1和-1。实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后，得到AMI-A1和AMI-B1两路信号，再通过电平转换电路进行变换，从而得到AMI编码波形。
AMI译码只需将所有的±1变为1，0变为0即可。实验框图中译码过程是将AMI码信号送入到电平逆变换电路，再通过译码处理，得到原始码元。
四、实验步骤
实验项目一 AMI编译码（256KHz归零码实验）
概述：本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证AMI编译码规则。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：CLK 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带信号输入 提供编码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH11(AMI编码输出) 模块8：TH2(AMI译码输入) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH5(BS2) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环位同步提取 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。 4、实验操作及波形观测。
（1）用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH11(AMI输出)，观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证AMI编码规则。
注：观察时注意码元的对应位置。 （2）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP5 (AMI-A1)，观察基带码元的奇数位的变换波形。
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（3）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP6 (AMI-B1)，观察基带码元的偶数位的变换波形。
（4）用示波器分别观测模块8的TP5 (AMI-A1)和TP6(AMI-B1)，可从频域角度观察信号所含256KHz频谱分量情况；或用示波器减法功能观察AMI-A1与AMI-B1相减后的波形情况,，并与AMI编码输出波形相比较。
（5）用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录AMI译码波形与输入信号波形。
思考：译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？ （6）用示波器分别观测TP9(AMI-A2)和TP11(AMI-B2)，从时域或频域角度了解AMI码经电平变换后的波形情况。
（7）用示波器分别观测模块8的TH2(AMI输入)和TH6(单极性码)，从频域角度观测双极性码和单极性码的256KHz频谱分量情况。
（8）用示波器分别观测编码输入的时钟和译码输出的时钟，观察比较恢复出的位时钟波形与原始位时钟信号的波形。
思考：此处输入信号采用的单极性码，可较好的恢复出位时钟信号，如果输入信号采用的是双极性码，是否能观察到恢复的位时钟信号，为什么？ 实验项目二 AMI编译码（256KHz非归零码实验）
概述：本项目通过观测AMI非归零码编译码相关测试点，了解AMI编译码规则。 1、保持实验项目一的连线不变。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】 →【256K非归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0100，即提取256K同步时钟。
3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256KHz的PN序列。
4、实验操作及波形观测。参照项目一的256KHz归零码实验项目的步骤，进行相关测试。 实验项目三 AMI码对连0信号的编码、直流分量以及时钟信号提取观测
概述：本项目通过设置和改变输入信号的码型，观测AMI归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况，进一步了解AMI码的特性。
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1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 模块2：DoutMUX 模块2：BSOUT 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带信号输入 提供编码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH11(AMI编码输出) 模块8：TH2(AMI译码输入) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH5(BS2) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环位同步提取 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置为11110000，使DoutMUX输出码型中含有连4个0的码型状态。（或自行设置其他码值也可。）
3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的32位拨码信号。 4、实验操作及波形观测。
（1）观察含有长连0信号的AMI编码波形。用示波器观测模块8的TH3(编码输入-数据)和TH11(AMI编码输出)，观察信号中出现长连0时的波形变化情况。
注：观察时注意码元的对应位置。 （2）观察AMI编码信号中是否含有直流分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入数据和编码输出数据，编码输入时钟和译码输出时钟，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111，观察拨码过程中编码输入数据和编码输出数据波形的变化情况。
（3）观察AMI编码信号所含时钟频谱分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分别观测编码输入数据和编码输出数据，再分别观测编码输入时钟和译码输出时钟，观察记录波形。再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1，观察记录波形。
思考：数据和时钟是否能恢复？注：有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。 专业技术分享
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五、实验报告
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，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。
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实验七 HDB3码型变换实验
一、实验目的
1、 了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。 2、 掌握HDB3码的编译规则。
3、 了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。
二、实验器材
1、 主控&信号源、2号、8号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、HDB3编译码实验原理框图
HDB3输出信号源PN15数据HDB3编码HDB3-A1电平变换CLK时钟HDB3-B1数据移位输出取绝对值缓存4bitHDB3-A2极性反变换HDB3输入时钟HDB3-B2信号检测译码时钟输入单极性码8# 基带传输编译码模块数字锁相环法位同步BS2数字锁相环输入13# 载波同步及位同步模块 HDB3编译码实验原理框图
2、实验框图说明
我们知道AMI编码规则是遇到0输出0，遇到1则交替输出+1和-1。而HDB3编码由于需要插
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入破坏位B，因此，在编码时需要缓存3bit的数据。当没有连续4个连0时与AMI编码规则相同。当4个连0时最后一个0变为传号A，其极性与前一个A的极性相反。若该传号与前一个1的极性不同，则还要将这4个连0的第一个0变为B，B的极性与A相同。实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后，得到HDB3-A1和HDB3-B1两路信号，再通过电平转换电路进行变换，从而得到HDB3编码波形。
同样AMI译码只需将所有的±1变为1，0变为0即可。而HDB3译码只需找到传号A，将传号和传号前3个数都清0即可。传号A的识别方法是：该符号的极性与前一极性相同，该符号即为传号。实验框图中译码过程是将HDB3码信号送入到电平逆变换电路，再通过译码处理，得到原始码元。
四、实验步骤
实验项目一HDB3编译码（256KHz归零码实验）
概述：本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证HDB3编译码规则。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：CLK 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带信号输入 提供编码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH7(HDB3输入) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环位同步提取 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。 4、实验操作及波形观测。
（1）用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH1(HDB3输出)，观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证HDB3编码规则。
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注：观察时注意码元的对应位置。 （2）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP2 (HDB3-A1)，观察基带码元的奇数位的变换波形。
（3）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP3 (HDB3-B1)，观察基带码元的偶数位的变换波形。
（4）用示波器分别观测模块8的TP2(HDB3-A1)和TP3(HDB3-B1)，可从频域角度观察信号所含256KHz频谱分量情况；或用示波器减法功能观察HDB3-A1与HDB3-B1相减后的波形情况,，并与HDB3编码输出波形相比较。
（5）用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录HDB3译码波形与输入信号波形。
思考：译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？ （6）用示波器分别观测TP4(HDB3-A2)和TP8(HDB3-B2)，从时域或频域角度了解HDB3码经电平变换后的波形情况。
（7）用示波器分别观测模块8的TH7(HDB3输入)和TH6(单极性码)，从频域角度观测双极性码和单极性码的256KHz频谱分量情况。
（8）用示波器分别观测编码输入的时钟和译码输出的时钟，观察比较恢复出的位时钟波形与原始位时钟信号的波形。
思考：此处输入信号采用的单极性码，可较好的恢复出位时钟信号，如果输入信号采用的是双极性码，是否能观察到恢复的位时钟信号，为什么？ 实验项目二 HDB3编译码（256KHz非归零码实验）
概述：本项目通过观测HDB3非归零码编译码相关测试点，了解HDB3编译码规则。 1、保持实验项目一的连线不变。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K非归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0100，即提取256K同步时钟。
3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。
4、实验操作及波形观测。参照前面的256KHz归零码实验项目的步骤，进行相关测试。
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实验项目三 HDB3码对连0信号的编码、直流分量以及时钟信号提取观测
概述：本项目通过设置和改变输入信号的码型，观测HDB3归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况，进一步了解HDB3码特性。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 模块2：DoutMUX 模块2：BSOUT 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带信号输入 提供编码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH7(HDB3输入) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环位同步提取 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置为11110000，使DoutMUX输出码型中含有连4个0的码型状态。（或自行设置其他码值也可。）
3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256KHz的32位拨码信号。 4、实验操作及波形观测。
（1）观察含有长连0信号的HDB3编码波形。用示波器观测模块8的TH3(编码输入-数据)和TH1(HDB3输出)，观察信号中出现长连0时的波形变化情况。
注：观察时注意码元的对应位置。 思考：HDB3编码与AMI编码波形有什么差别？ （2）观察HDB3编码信号中是否含有直流分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入数据和编码输出数据，编码输入时钟和译码输出时钟，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111，观察拨码过程中编码输入数据和编码输出数据波形的变化情况。
思考：HDB3码是否存在直流分量？ 专业技术分享
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（3）观察HDB3编码信号所含时钟频谱分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分别观测编码输入数据和编码输出数据，再分别观测编码输入时钟和译码输出时钟，观察记录波形。再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1，观察记录波形。
思考：数据和时钟是否能恢复？注：有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。在恢复时钟方面HDB3码与AMI码比较有哪一个更好？比较不同输入信号时两种码型的时钟恢复情况并联系其编码信号频谱分析原因。 五、实验报告
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，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。
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实验八 CMI/BPH码型变换实验
一、实验目的
1、 了解CMI码、BPH码的编码规则。
2、 观察输入全0码或全1码时各编码输出码型，了解是否含有直流分量。
3、 观察CMI码、BPH码经过码型反变换后的译码输出波形及译码输出后的时间延迟。 4、 测试CMI码和BPH码的检错功能。 5、 BPH码的译码同步观测。
二、实验器材
1、 主控&信号源、2号、8号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
数字终端DoutMUX数据CMI/BPH编码二选一选择器编码输出BSOUT时钟编码输入8# 基带传输编译码模块误码插入数据CMI/BPH译码串并变换译码时钟输入译码输入时钟译码输出误码检测帧同步提取数字锁相环位同步13# 载波同步及位同步模块BS2数字锁相环输入
CMI/BPH编译码实验原理框图
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2、实验框图说明
CMI和BPH编译码实验框图基本一致。CMI编码规则是遇到0编码01，遇到1则交替编码11和00。由于1bit编码后变成2bit，输出时用时钟的1输出高bit，用时钟的0输出低bit，也就是选择器的功能。BPH编码编码规则不同，是0编码为01，1编码为10，后面的选择器输出与CMI编码一致。CMI、BPH译码首先也是需要找到分组的信号，才能正确译码。CMI码只要出现下降沿了，就表示分组的开始，BPH译码只要找到连0或连1，就表示分组的开始。找到分组信号后，对信号分组译码就可以得到译码的数据了。
四、实验步骤
实验项目一 CMI码型变换实验
概述：本项目通过改变输入数字信号的码型，分别观测编码输入输出波形与译码输出波形，测量CMI编译码延时，验证CMI编译码原理并验证CMI码是否存在直流分量。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：CLK 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 基带传输信号输入 提供编码位时钟 模块8：TH6(编码输出) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环法位同步提取输入 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH6(编码输出) 模块8：TH10(译码输入) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【无误码】。13号模块的开关S3置为0011，即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为：PN为256K。 4、实验操作及波形观测。
（1）观测编码输入的数据和编码输出的数据：用示波器分别观测和记录TH3和TH6的波形，验证CMI编码规则。
（2）观测编码输入的数据和译码输出的数据：用示波器分别观测和记录TH3和TH13的波形，测量CMI码的时延。
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8#
8#
8#
8#
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（3）断开电源，更改连线及设置。
源端口 模块2：DoutMUX 模块2：BSOUT 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 连线说明 码基带传输信号输入 提供编码位时钟 模块8：TH6(编码输出) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环法位同步提取 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟 将数据送入译码模块 模块8：TH6(编码输出) 模块8：TH10(译码输入) 开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【CMI码】→【无误码】。将模块13的开关S3置为0011即提取512K同步时钟。
将模块2的开关置为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入的数据和编码输出的数据，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111，观察比较波形0和1示波器波形的变化情况。
思考：CMI码是否存在直流分量？ （4）验证CMI的误码检测功能：设置主控&信号源模块，在CMI实验中插入误码，用示波器对比观测误码插入与误码检测。
思考：CMI码是否可以纠错？ 实验项目二 曼切斯特（BPH）码型变换实验
概述：本项目通过改变输入数字信号的码型，分别观测编码输入输出波形与译码输出波形，对比CMI编码，分析两种编码规则的异同，验证BPH编译码原理并验证BPH码是否存在直流分量。
1、关电，连线和开关S3的设置与实验项目一 CMI码型变换实验相同。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPH码】→【无误码】。 3、此时系统初始状态为：PN为256K。
4、类似实验项目一CMI码型变换的操作步骤，进行BPH码编码规则观测和BPH码直流分量观测。
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五、实验报告
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，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。
3、对实验中两种编码的直流分量观测结果如何？联系数字基带传输系统知识分析若含有编码中直流分量将会对通信系统造成什么影响？
4、比较两种编码的优劣。
5、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。
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第三章 基本数字调制技术
实验九 ASK调制及解调实验
一、实验目的
1、 掌握用键控法产生ASK信号的方法。 2、 掌握ASK非相干解调的原理。
二、实验器材
1、 主控&信号源、9号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
信号源PN15128K基带信号调制输出载波1ASK解调输出门限判决LPF-ASK低通滤波整流输出半波整流解调输入门限调节9# 数字调制解调模块 ASK调制及解调实验原理框图
2、实验框图说明
ASK调制是将基带信号和载波直接相乘。已调信号经过半波整流、低通滤波后，通过门限判决电路解调出原始基带信号。
四、实验步骤
实验项目一 ASK调制
概述：ASK调制实验中，ASK（振幅键控）载波幅度是随着基带信号的变化而变化。在本
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项目中，通过调节输入PN序列频率或者载波频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形，观测每个码元对应的载波波形，验证ASK调制原理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：128KHz 目的端口 连线说明 模块9：TH1(基带信号) 调制信号输入 模块9：TH14(载波1) 载波输入 模块9：TH4(调制输出) 模块9：TH7(解调输入) 解调信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【ASK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。
3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz，调节128KHz载波信号峰峰值为3V。 4、实验操作及波形观测。
（1）分别观测调制输入和调制输出信号：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH4，验证ASK调制原理。
（2）将PN序列输出频率改为KHz，观察载波个数是否发生变化。 实验项目二 ASK解调
概述：实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证ASK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如：TP4（整流输出），TP5（LPF-ASK），深入理解ASK解调过程。
1、保持实验项目一中的连线及初始状态。
2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH6，调节W1直至二者波形相同；再观测TP4（整流输出）、TP5（LPF-ASK）两个中间过程测试点，验证ASK解调原理。
3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-ASK，观测眼图。
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、分析ASK调制解调原理。
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实验十 FSK调制及解调实验
一、实验目的
1、 掌握用键控法产生FSK信号的方法。 2、 掌握FSK非相干解调的原理。
二、实验器材
1、 主控&信号源、9号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
I256K载波1NRZ_I信号源PN15基带信号取反NRZ_Q调制输出128K载波2Q单稳触发上沿门限判决低通滤波过零检测单稳触发下沿FSK解调输出LPF-FSK单稳相加输出解调输入9# 数字调制解调模块 FSK调制及解调实验原理框图
2、实验框图说明
基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘
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得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。
四、实验步骤
实验项目一 FSK调制
概述：FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 目的端口 连线说明 模块9：TH1(基带信号) 调制信号输入 载波1输入 载波2输入 信号源：256KHz(载波) 模块9：TH14(载波1) 信号源：128KHz(载波) 模块9：TH3(载波2) 模块9：TH4(调制输出) 模块9：TH7(解调输入) 解调信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。
3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KH。 4、实验操作及波形观测。
（1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。
（2）将PN序列输出频率改为KHz，观察载波个数是否发生变化。
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图1 FSK调制输入及输出（PN序列输出频率32KHz） 图2 FSK调制输入及输出（PN序列输出频率KHz） 实验项目二 FSK解调
概述：FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。
1、保持实验项目一中的连线及初始状态。
2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、 TH8（FSK解调输出），验证FSK解调原理。
图3 TH1和TP6（单稳相加输出） 图4 TH1和TP7（LPF-FSK）
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图5 TH1和TH8（FSK解调输出） 图6 眼图
3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-FSK，观测眼图。
五、实验结果分析
1、FSK调制：由图1可知FSK调制输出符合理论结果，可得出结论，2FSK信号可以看作两路2ASK信号的叠加。由图2可知，当PN序列输出频率改变时不影响载波个数；
2、FSK解调：结合图3、4、5可知已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。解调输出和基带信号波形基本一致，但存在一定延迟。
六、 小结、建议及体会
通过本次实验，我学习了线仿真系统的使用方法以及利用在线仿真系统进行FSK调制及解调实验，掌握了用键控法产生FSK信号的方法，了解了FSK非相干解调的原理，对FSK调制及解调的相关知识有了深刻的了解，同时也体会到通信原理这门课程的实践与原理相结合的特性。
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实验十一 BPSK调制及解调实验
一、实验目的
1、 掌握BPSK调制和解调的基本原理； 2、 掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路；
3、 了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4、 熟悉BPSK调制载波包络的变化；
5、 掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法；
二、实验器材
1、 主控&信号源、9号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框
I256K载波1NRZ_I信号源PN15基带信号取反NRZ_Q调制输出反相256K载波2QBPSK解调输出门限判决LPF-BPSK低通滤波相干载波解调输入9# 数字调制解调模块13# 载波同步及位同步模块SIN载波同步载波同步输入 PSK调制及解调实验原理框图
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2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明
基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。
四、实验步骤
实验项目一 BPSK调制信号观测（9号模块）
概述：BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：256KHz 信号源：256KHz 目的端口 模块9：TH1(基带信号) 模块9：TH14(载波1) 模块9：TH3(载波2) 连线说明 调制信号输入 载波1输入 载波2输入 模块9：TH4(调制输出) 模块13：TH2(载波同步输入) 载波同步模块信号输入 模块13：TH1(SIN) 模块9：TH10(相干载波输入) 用于解调的载波 解调信号输入 模块9：TH4(调制输出) 模块9：TH7(解调输入) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。
3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。
（1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”； （2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。
（3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。
思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ 实验项目二 BPSK解调观测（9号模块）
概述：本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且
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验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。
1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。
2、以9号模块的“基带信号”为触发，观测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。
3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。
4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。
思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？ 五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、分析BPSK调制解调原理。
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实验十二 DBPSK调制及解调实验
一、实验目的
1、 掌握DBPSK调制和解调的基本原理； 2、 掌握DBPSK数据传输过程，熟悉典型电路； 3、 熟悉DBPSK调制载波包络的变化；
4、 掌握DBPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法；
二、实验器材
1、 主控&信号源、9号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、DBPSK调制解调（9号模块）实验原理框图
I256K载波1PN15基带信号差分编码NRZ_I信号源CLK差分编码时钟取反NRZ_Q调制输出反相256K载波2QDBPSK解调输出差分译码门限判决LPF-BPSK低通滤波相干载波解调输入差分译码时钟BPSK解调输出9# 数字调制解调模块数字锁相环载波同步13# 载波同步及位同步模块BS2数字锁相环输入SIN载波同步输入 DBPSK调制及解调实验原理框图
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2、DBPSK调制解调（9号模块）实验框图说明
基带信号先经过差分编码得到相对码，再将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始相对码，最后经过差分译码恢复输出原始基带信号。其中载波同步和位同步由13号模块完成。
四、实验步骤
实验项目一 DBPSK调制信号观测（9号模块）
概述：DBPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证DBPSK调制原理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：256KHz 信号源：256KHz 信号源：CLK 模块9：TH4(调制输出) 模块13：TH1(SIN) 模块9：TH4(调制输出) 目的端口 模块9：TH1(基带信号) 模块9：TH14(载波1) 模块9：TH3(载波2) 模块9：TH2(差分编码时钟) 模块13：TH2(载波同步输入) 模块9：TH10(相干载波输入) 模块9：TH7(解调输入) 连线说明 调制信号输入 载波1输入 载波2输入 调制时钟输入 载波同步模块信号输入 用于解调的载波 解调信号输入 模块9：TH12(BPSK解调输出) 模块13：TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环信号输入 模块13：TH5(BS2) 模块9：TH11(差分译码时钟) 用作差分译码时钟 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0100，13号模块的S3拨为0111。
3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz，调节信号源模块的W3使256KHz载波信号的峰峰值为3V。
4、实验操作及波形观测。
（1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”；
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（2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。
（3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。
思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ 实验项目二 DBPSK差分信号观测（9号模块）
概述：本项目通过对比观测基带信号波形与NRZ-I输出波形，观察差分信号，验证差分变换原理。
1、保持实验项目一中的连线。 2、将9号模块的S1拨为“0100”。
3、以“基带信号”为触发，观测“NRZ-I”。记录波形，并分析差分编码规则。 实验项目三 DBPSK解调观测（9号模块）
概述：本项目通过对比观测基带信号波形与DBPSK解调输出波形，验证DBPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0100”。
2、以9号模块的“基带信号”为触发，观测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。以9号模块的“基带信号”为触发观测“DBPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“DBPSK解调输出”的变化。
3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、通过实验波形，分析DBPSK调制解调原理。
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实验十三 QPSK/OQPSK数字调制实验
一、实验目的
1、 掌握QPSK调制原理。 2、 了解OQPSK调制原理。
二、实验器材
1、 主控&信号源、9号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
I256K载波1极性变换串并变换NRZ_INRZ_Q调制输出信号源PN15基带信号极性变换CLK差分编码时钟反相A-OUT载波2Q9# 数字调制解调模块 QPSK/OQPSK调制实验框图
2、实验框图说明
QPSK调制和OQPSK调制实验框图大体一致，基带信号通过串并变换分为I路和Q路两路，再分别与256K载波和256K反相载波进行相乘，然后叠加合成得到。不同点在于QPSK和OQPSK在串并变换时的输出数据不同。QPSK调制可以看作是两路BPSK信号的叠加。两路BPSK的基带信号
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分别是原基带信号的奇数位和偶数位，两路BPSK信号的载波频率相同，相位相差90度。OQPSK与QPSK相比，是两路BPSK调制基带信号的相位上的区别，QPSK两路基带信号是完全对齐的，OQPSK两路基带信号相差半个时钟周期。
四、实验步骤
实验项目 QPSK/OQPSK数字调制
概述：本项目通过选择不同的调制方式，对比观测两种调制方式的星座图，验证两种调制方式的原理并理解两种调制方式的区别。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：A-OUT 目的端口 模块9：TH1(基带信号) 模块9：TH14(载波1) 连线说明 调制信号输入 载波1输入 载波2输入 信号源：256KHz 模块9：TH3(载波2) 信号源：CLK 模块9：TH2(差分编码时钟) 调制时钟输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【QPSK/OQPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为1011。调节信号源模块的W1，使A-OUT输出信号的峰峰值为3V。调节W3，使“256KHz”载波输出的峰峰值为3V。
3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz，256K载波信号的峰峰值为3V。 4、实验操作及波形观测。
（1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测调制输入及输出。
（2）示波器CH1接9号模块TP2 NRZ_I，CH2接9号模块TP9 NRZ_Q，观察星座图。 （3）设置S1为1111，即选择调制方式为OQPSK，重复上述步骤。从波形分析QPSK与OQPSK的区别。
五、实验报告
1、分析OQPSK以及QPSK的调制结果的不同，进而分析其原理的区别。 2、结合实验波形分析实验电路的工作原理，简述其工作过程。
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第四章 信道编译码技术
实验十四 汉明码编译码实验
一、实验目的
1、 了解信道编码在通信系统中的重要性。 2、 掌握汉明码编译码的原理。 3、 掌握汉明码检错纠错原理。 4、 理解编码码距的意义。
5、 了解CPLD实现汉明码编译码的方法。
二、实验器材
1、 主控&信号源、6号、2号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
编码延时延时输出1 编码数据DoutMUX2#数字终端数据串并变换信道编码并串变换时钟帧同步插错指示时钟并串变换2#数字终端BSIN时钟帧同步信道译码串并变换数据帧同步提取BSOUT时钟帧同步产生插错控制帧头指示DIN帧头指示译码数据2# 数字终端模块6#信道编译码模块
汉明码编译码实验框图
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2、实验框图说明
汉明码编码过程：数字终端的信号经过串并变换后，进行分组，分组后的数据再经过汉明码编码，数据由4bit变为7bit。
四、实验步骤
实验项目一 汉明码编码规则验证
概述：本项目通过改变输入数字信号的码型，观测延时输出，编码输出及译码输出，验证汉明码编译码规则。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 模块2：TH1(DoutMUX) 模块2：TH9(BSOUT) 目的端口 模块6：TH1(编码输入-数据) 模块6：TH2(编码输入-时钟) 连线说明 编码信号输入 提供编码位时钟 模块2：TH10(辅助观测帧头指示) 模块6：TH3(辅助观测-帧头指示) 编码帧头指示 模块6：TH5(编码输出-编码数据) 模块6：TH7(译码输入-数据) 模块6：TH6(编码输出-时钟) 模块6：TH4(延时输出1) 模块6：TH8(译码输入-时钟) 将数据送入译码 提供译码时钟 模块6：TH9(辅助观测-NRZD-IN) 延时输出 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【汉明码】。
（1）将2号模块的拨码开关S1拨为10100000，拨码开关S2、S3、S4均拨为00000000； （2）将6号模块的拨码开关S1拨为0001，即编码方式为汉明码。开关S3拨为0000，即无错模式。按下6号模块S2系统复位键。
3、此时系统初始状态为：2号模块提供32K编码输入数据，6号模块进行汉明编译码，无差错插入模式。
4、实验操作及波形观测。
（1）用示波器观测6号模块TH5处编码输出波形。
6#
6#
2#
2#
2#
2#
注：为方便观测，可以以TH4处延时输出作为输出编码波形的对比观测点。此处观测的两个波形是同步的。 （2）设置2号模块拨码开关S1前四位，观测编码输出并填入下表中：
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输入 编码输出 输入 编码输出 α6α5α4α3 α6α5α4α3α2α1α0 α6α5α4α3 α6α5α4α3α2α1α0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
实验项目二 汉明码检纠错性能检验
概述：本项目通过插入不同个数的错误，观测译码结果与输入信号验证汉明码的检纠错能力。
1、保持实验项目一中的连线。
2、将6号模块S3拨成0001（即插入单个错），按下6号模块S2系统复位。 3、对比观测译码结果与输入信号，验证汉明码的纠错能力。
1100 1101 1110 1111 1000 1001 1010 1011 注：为了便于观测，测试点TP3（延时输出2）是对输入信号的延时，对比TH10译码输出，这两个信号是同步的。 4、对比观测插错指示与误码指示，验证汉明码的检错能力。
5、将6号模块S3按照插错控制表中的拨码方式，逐一插入不同错误，按下6号模块S2系统复位。重复步骤2，验证汉明码的检纠错能力。
6、将示波器触发源通道接TP2帧同步信号，示波器另外一个通道接TP1插错指示，可以观测插错的位置。
五、实验报告
1、根据实验测试记录，完成实验表格；
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2、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程。
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实验十五 BCH码编译码实验
一、实验目的
1、 了解信道编码在通信系统中的重要性； 2、 掌握BCH码编译码的原理； 3、 掌握BCH码检错纠错原理；
4、 了解CPLD实现BCH码编译码的方法。
二、实验器材
1、 主控&信号源、6号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
编码延时延时输出1 编码数据PN15信号源数据串并变换信道编码并串变换时钟帧同步插错指示CLK时钟帧同步产生插错控制FS帧头指示译码数据并串变换时钟帧同步信道译码串并变换时钟数据帧同步提取6#信道编译码模块 BCH码编译码实验原理框图
2、实验框图说明
BCH码编码过程：数据经过串并变换后进行分组，分组后的数据再经过BCH码编码。
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四、实验步骤
实验项目一 BCH编码规则验证
概述：本项目通过观察并记录编码输入与输出波形，验证BCH码编码规则。 1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：CLK 信号源：PN 信号源：FS 模块6：TH5(编码输出-编码数据) 模块6：TH6(编码输出-时钟) 目的端口 模块6：TH2(编码输入-时钟） 模块6：TH1(编码输入-数据) 连线说明 编码位时钟 编码信号输入 模块6：TH3(辅助观测-帧头指示) 辅助观测 模块6：TH7(译码输入-数据） 模块6：TH8(译码输入-时钟) 数据送入译码 提供译码时钟 延时，便于观测 6#
模块6：TH4(辅助观测-延时输出1) 模块6：TH9(辅助观测-NRZD-IN) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BCH码】。将拨码开关S1
6#
6#
拨为0011，即编码方式为BCH。拨码开关S3拨为0000，即无错模式。按下S2系统复位键。
3、此时系统初始状态为：编码输入数据和时钟为4K，FS为模式3。编码方式为BCH，无差错插入。
4、实验操作及波形观测。
（1）用示波器分别接帧同步信号TH3及编码输入信号TH1，以TH3为触发，观察TH1，以某TH3脉冲下降沿对应的PN序列为起始点，读出并记录15位PN序列码型。
6#
6#
注：记录时，可每5位之间以“_”分隔。 （2）保持TH3的示波器探头不变，仍以它为触发，另一通道观测BCH编码输出信号 TH5。仍以记录NRZ信号时起始参考脉冲为起始，记录BCH编码，每15位之间以“_”分隔。
（3）对比记录的PN序列及编码输出，结合原理，分析验证编码规则。 实验项目二 BCH码检纠错性能检验
概述：本项目通过插入不同个数不同位置的误码，观察译码结果与输入信号验证BCH码的检纠错能力，并与汉明码、循环码的检纠错能力相对比。
1、保持以上连线不变。
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6#
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6#
6#
2、将拨码开关S3拨成0001（即插入单个错），按下4S2系统复位。 3、对比观测译码结果与输入信号，验证BCH码的纠错能力。
注：为了便于观测，测试点TP3是对输入信号的延时，对比TH10译码输出，这两个信号是同步的。 4、以帧同步信号为触发源分别观测插错指示与误码指示，验证BCH码的检错能力。 5、将拨码开关S3按照插错控制表中的拨码方式，逐一插入不同错误，按下开关S2系统复位。重复步骤3~4，验证BCH码的检纠错能力。
6#
6#
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、分析BCH码实现检错及纠错的原理。
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实验十六 循环码编译码实验
一、实验目的
1、 了解信道编码在通信系统中的重要性； 2、 掌握循环码编译码的原理； 3、 掌握循环码检错纠错原理；
4、 了解CPLD实现循环码编译码的方法。
二、实验器材
1、 主控&信号源、6号、2号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
编码延时延时输出1 编码数据DoutMUX2#数字终端数据串并变换信道编码并串变换时钟帧同步插错指示BSOUT时钟帧同步产生插错控制帧头指示帧头指示DIN译码数据并串变换信道译码串并变换时钟2#数字终端BSIN时钟帧同步数据帧同步提取2# 数字终端模块6#信道编译码模块
循环码编译码实验框图
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2、实验框图说明
循环码编码过程：数字终端的信号经过串并变换后,进行分组，分组后的数据再经过循环码编码，数据由4bit变为7bit。
四、实验步骤
实验项目一 循环码编码规则验证
概述：本项目通过改变输入数字信号的码型，观测延时输出，编码输出以及译码输出，验证循环码编译码规则，并对比汉明码编码规则有何异同。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 模块2：TH1(DoutMUX) 模块2：TH9(BSOUT) 模块2：TH10(帧头指示) 模块6：TH5(编码输出-编码数据) 模块6：TH6(编码输出-时钟) 目的端口 模块6：TH1(编码输入-数据) 模块6：TH2(编码输入-时钟) 连线说明 编码信号输入 编码位时钟 模块6：TH3(辅助观测-帧头指示) 提供编码帧头 模块6：TH7(译码输入-数据) 模块6：TH8(译码输入-时钟) 送入译码 提供译码时钟 延时输出 模块6：TH4(辅助观测-延时输出1) 模块6：TH9(辅助观测-NRZD-IN) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【循环码】。
（1）将2号模块的拨码开关S1拨为10100000，拨码开关S2、S3、S4均拨为00000000。 （2）将6号模块的拨码开关S1拨为0010，即编码方式为循环码。拨码开关S3拨为0000，即无错模式。按下S2系统复位键。
3、此时系统初始状态为：2号模块提供32K编码输入数据，6号模块进行循环编译码，无差错插入模式。
4、实验操作及波形观测。
（1）用示波器观测TH5处编码输出波形。
6#
6#
6#
2#
2#
2#
2#
注：为方便观测，可以以TH4处延时输出作为输出编码波形的对比观测点。此处观测的两个波形是同步的。 （2）拨动拨码开关S1前四位观测编码输出并填入下表中：
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输入 α6α5α4α3 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
编码输出 α6α5α4α3α2α1α0 输入 α6α5α4α3 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 编码输出 α6α5α4α3α2α1α0 实验项目二 循环码检纠错性能检验
概述：本项目通过插入不同个数的误码，观测译码结果与输入信号验证循环码的检纠错能力，并与汉明码检纠错能力对比。
1、保持以上连线不变。
2、将6号模块S3拨成0001（即插入单个错），按下6号模块S2系统复位。 3、对比观测译码结果与输入信号，验证循环码的纠错能力；
6#
注：为了便于观测，测试点TP3是对输入信号的延时，对比TH10译码输出，这两个信号是同步的。 4、对比观测插错指示与误码指示，验证循环码的检错能力。
5、将6号模块S3按照插错控制表中的拨码方式，逐一插入不同错误，按下6号模块S2系统复位。重复步骤3~4，验证循环码的检纠错能力。
6、将示波器触发源通道接TP2帧同步信号，示波器另一个通道接TP1插错指示，可以观测插错位置。
五、实验报告
1、根据实验测试记录，完成实验表格；
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2、结合实验波形分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 3、分析循环码实现检错及纠错的原理。
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实验十七 卷积码编译码实验
一、实验目的
1、 了解信道编码在通信系统中的重要性； 2、 掌握卷积码编译码的原理； 3、 掌握卷积码检错纠错原理；
4、 了解CPLD实现卷积码编译码的方法。
二、实验器材
1、 主控&信号源模块 一块 2、 6号模块 两块 3、 双踪示波器 一台 4、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
插入提示插入误码PN15CLK数据信号源串并变换卷积交织扣码时钟编码输入插入帧头编码延时延时输出1并串变换编码数据6# 信道编译模块（卷积编码功能）时钟数据串并变换恢复扣码解交织误码提示卷积译码并串变换译码数据时钟译码输入时钟译码延时延时输出26# 信道编译码模块（卷积译码功能）
卷积码编译码实验框图
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2、实验框图说明
卷积编码：卷积编码并没有分组成帧的概念。但由于当卷积编码长度增加时，译码的运算量成几何量增加。因此，我们需要对卷积码规定一个帧长度。这里我们规定的帧长度为248bit。为了方便找到帧头，因此，在每一帧的最前面加入11位的巴克码作为帧同步码（最前面还添加了一个0）。248bit经卷积编码后是504bit，加上帧同步码及前面的0，共516bit。这样在速率上很难处理。所以我们需要扣码。扣码是利用了卷积码纠错能力强的特点，将编码后的504bit每隔25bit扣除一个码，共扣除20bit。这样最终成帧的长度是496bit，刚好是输入信号速率的2倍，这样时序上很容易处理。
卷积译码：首先，要进行帧同步提取。提取到帧同步后，将每一帧数据缓存后进行处理。当缓存1帧数据后，由于编码时进行了扣码，所以这里需要恢复扣码。将484bit每25bit插入1个0，然后再进行维特比译码。
四、实验步骤
实验项目一 卷积码编码规则验证
概述：本项目通过观察并记录编码输入与输出波形，验证卷积码编码规则。 1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：CLK 信号源：PN 目的端口 连线说明 模块6：TH2(编码输入-时钟) 提供编码位时钟 模块6：TH1(编码输入-数据) 编码信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【卷积码编译码及交织（6号模块）】。将拨码开关S1拨为0100，即为卷积码编码。拨码开关S3拨为0000，即无错模式。按下S2系统复位键。
3、此时系统初始状态为：编码输入8K数据，进行卷积编码，无差错模式。 4、实验操作及波形观测。
（1）用示波器观测编码输入数据TH1，读出并记录15位PN序列码型。
（2）用示波器分别接输入数据TH1和卷积编码输出数据TH5，以TH1作为触发源，观察卷积编码输出。
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6#
6#
6#
6#
6#
6#
WORD格式可编辑
实验项目二 卷积码检纠错性能检验
概述：本项目通过插入不同个数不同位置的误码，观察译码结果与输入信号验证卷积码的检纠错能力。
1、关电，保持实验项目一连线不变，再在另一块6号模块上设置卷积译码功能，继续按表格所示进行连线。
注：实验项目一中的用到的6号模块主要完成卷积编码功能，这里简称“1#模块6”；用于完成卷积译码功能的6号模块，这里简称“2#模块6”；连线时注意区分。 源端口 1#模块6：TH5(编码输出-编码数据) 1#模块6：TH6(编码输出-时钟) 目的端口 2#模块6：TH7(译码输入-数据) 2#模块6：TH8(译码输入-时钟) 连线说明 送入译码 译码时钟 1#模块6：TH4(辅助观测-延时输出1) 2#模块6：TH9(辅助观测-NRZD-IN) 延时观测 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【卷积编译码及交织（6号模块）】。
（1）将1#模块6上的拨码开关S1拨为0100，即为卷积码编码功能；将拨码S3拨为0000，即无错模式；按下S2系统复位键。
（2）再将2#模块6的拨码开关S1拨成0101，即为卷积码译码功能。按下S2系统复位键。
3、此时系统初始状态为：输入数据为8K，通过1#模块6进行卷积编码，再经过2#模块6完成卷积译码。
4、实验操作及波形观测。
（1）对比观测1#模块6的编码输入数据TH1与2#模块6的译码输出TH10，验证卷积编译码功能。
（2）将1#模块6拨码开关S3拨成0001，按下1#模块6以及2#模块6的S2系统复位键。对比观测译码结果与输入信号，验证卷积码的纠错能力。
6#
6#
6#
6#
6#
注：为了便于观测，1#模块6的测试点TP4是对输入信号的延时，对比2#模块6的TH10译码输出，这两个信号是同步的。 专业技术分享
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（3）分别观测插错指示与误码指示，验证卷积码的检错能力。
（4）将1#模块6的拨码S3拨成0010（即插入连续错），按下1#模块6以及2#模块6的S2系统复位键。重复步骤（2）（3），验证卷积码的检纠错能力。
五、实验报告
1、结合实验波形分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、分析卷积码实现检错及纠错的原理。
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实验十八 卷积交织及解交织实验
一、实验目的
1、 掌握交织的特性； 2、 交织产生的原理及方法； 3、 掌握交织对译码性能的影响；
二、实验器材
1、 主控&信号源模块 一块 2、 6号模块 两块 3、 双踪示波器 一台 4、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
插入提示插入误码PN15CLK数据信号源串并变换卷积交织扣码时钟编码输入插入帧头编码延时延时输出1并串变换编码数据6# 信道编译模块（卷积编码功能）时钟数据串并变换恢复扣码解交织误码提示卷积译码并串变换译码数据时钟译码输入时钟译码延时延时输出26# 信道编译码模块（卷积译码功能）
卷积交织及解交织实验框图
2、实验框图说明
通过主控模块选择信道编码的方式，信号源产生数据信号进入信道编译码模块，信号先
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进行串并变换，然后根据编码规则查表变换为相应码型，再由FPGA完成检纠错。编码信号最后经过一个逆过程译码输出。
四、实验步骤
实验项目一 卷积码编码及交织规则验证
概述：本项目通过观察并记录编码输入与卷积交织输出波形，验证卷积交织编码规则，并对比无交织编码结果验证交织规则。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：CLK 信号源：PN 目的端口 连线说明 模块6：TH2(编码输入-时钟) 提供编码位时钟 模块6：TH1(编码输入-数据) 编码信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【卷积编译码及交织（6号模块）】。将拨码开关S1拨为1100，即为卷积码编码及交织功能。将拨码S3拨为0000，即无错模式。按下S2系统复位键。
3、此时系统初始状态为：编码输入信号及时钟为8K，送入系统进行卷积编码及交织。 4、实验操作及波形观测。
（1）用示波器观测编码输入数据TH1，读出并记录15位PN序列码型。
（2）用示波器分别接输入数据TH1和卷积编码及交织输出数据TH5，以TH1作为触发源，观察卷积交织输出。
实验项目二 卷积及交织检纠错性能检验
概述：本项目通过插入不同种类不同个数的误码，观察译码结果与输入信号验证卷积交织的检纠错能力，并且对比无交织编码的检纠错能力，验证在突发错以及连续错中，交织与否对检纠错性能的影响。
1、关电，保持实验项目一连线不变，再在另一块6号模块上设置卷积译码与解交织功能，继续按表格所示进行连线。
6#
6#
6#
6#
6#
6#
注：实验项目一中的用到的6号模块主要完成卷积编码及交织功能，这里简称“1#模块6”；用于完成卷积译码及解交织功能的6号模块，这里简称“2#模块6”；连线时注意区分。 专业技术分享
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源端口 1#模块6：TH5(编码输出-编码数据) 1#模块6：TH6(编码输出-时钟) 目的端口 2#模块6：TH7(译码输入-数据) 2#模块6：TH8(译码输入-时钟) 连线说明 送入译码 提供时钟 1#模块6：TH4(辅助观测-延时输出1) 2#模块6：TH9(辅助观测-NRZD-IN) 延时观测 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【卷积编译码及交织（6号模块）】。
（1）将1#模块6上的拨码开关S1拨为1100，即为卷积码编码及交织功能；将拨码S3拨为0000，即无错模式；按下S2系统复位键。
（2）再将2#模块6的拨码开关S1拨成1101，即为卷积码译码及解交织功能。按下S2系统复位键。
3、此时系统初始状态为：输入数据为8K，通过1#模块6进行卷积编码及交织，再经过2#模块6完成卷积译码及解交织。
4、实验操作及波形观测。
（1）对比观测1#模块6的编码输入数据TH1与2#模块6的译码输出TH10，验证卷积交织和译码及解交织功能。
（2）将1#模块6的拨码开关S3拨成0001（即插入突发错），按下1#模块6以及2#模块6的S2系统复位键。对比观测输入信号与译码输出结果，验证卷积交织的纠错能力。
6#
6#
6#
6#
6#
注：为了便于观测，1#模块6的测试点TP4是对输入信号的延时，对比2#模块6的TH10译码输出，这两个信号是同步的。 （3）分别观测插错指示与误码指示，验证卷积交织的检错能力。
（4）将1#模块6的拨码S3拨成0010（即插入连续错），按下1#模块6以及2#模块6的S2系统复位键。重复步骤（2）（3），验证卷积码及交织的检纠错能力。
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、分析交织原理；
3、分析交织对译码性能的影响。
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第五章 同步技术
实验十九 滤波法及数字锁相环法位同步提取实验
一、实验目的
1、 掌握滤波法提取位同步信号的原理及其对信息码的要求。 2、 掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求。
3、 掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。
二、实验器材
1、 主控&信号源、13、8号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、滤波法位同步提取实验原理框图
BPF信号源滤波法位同步输入CD4046鉴相鉴相输入1BPF-Out环路滤波VCO门限判决四分频判决输出A鉴相输入2B8分频VCO输出S4BS113# 载波同步及位同步模块4位开关
滤波法位同步提取实验框图
2、滤波法位同步提取实验框图说明
将单刀双掷开关S2上拨，选择滤波法位同步提取电路，输入HDB3单极性码信号经一个256K窄带滤波器，滤出同步信号分量，通过门限判决后提取位同步信号。但由于有其他频率成分的干扰,导致时钟有些部分的占空比不为50%，因此需要通过模拟锁相环进行平滑处理；数字的256K时钟经过4分频之后，已经得到一定的平滑效果，送入CD4046鉴相输入A脚的是KHz
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的时钟信号，当CD4046处于同步状态时，鉴相器A脚的时钟频率及相位应该与鉴相器B脚的相同。由于鉴相器B脚的时钟是VCO经8分频得到的。因此，VCO输出的频率为512K。
3、数字锁相环法位同步提取实验原理框图
鉴相输出插入指示分频输出鉴相数字锁相环输入输入跳变指示环路滤波扣除指示NCOS3可变分频器4位开关主时钟BS216分频
数字锁相环位同步提取实验原理框图
4、数字锁相环法位同步提取实验框图说明
锁相法位同步提取是在接收端利用锁相环电路比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，并调整位同步信号的相位，最终获得准确的位同步信号。4位拨码开关S3设置BCD码控制分频比，从而控制提取的位同步时钟频率，例如设置分频频率“0000”输出4096KHz频率，“0011”输出512KHz频率，“0100”输出256KHz频率，“0111”输出32KHz频率。。
数字锁相环(DPLL)是一种相位反馈控制系统。它根据输入信号与本地估算时钟之间的相位误差对本地估算时钟的相位进行连续不断的反馈调节，从而达到使本地估算时钟相位跟踪输入信号相位的目的。DPLL 通常有三个组成模块： 数字鉴相器(DPD)、数字环路滤波器(DLF)、 数控振荡器(DCO)。根据各个模块组态的不同， DPLL 可以被划分出许多不同的类型。根据设计的要求，本实验系统采用超前滞后型数字锁相环(LL－DPLL)作为解决方案。在LL－ DPLL中，DLF 用双向计数逻辑和比较逻辑实现，DCO 采用“加”、“扣”脉冲式数控振荡器。这样设计出来的DPLL具有结构简洁明快，参数调节方便，工作稳定可靠的优点。DPLL实现框图如下：
数据输入鉴相器滤波器时钟1时钟2数控振荡器时钟输出
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数字锁相环框图
下面就对数字锁相环的各个组成模块的详细功能、内部结构以及对外接口信号进行说明： ①超前－滞后型数字鉴相器
与一般DPLL 的DPD的设计不同，位同步DPLL 的DPD需要排除位流数据输入连续几位码值保持不变的不利影响。LL－DPD为二元鉴相器，在有效的相位比较结果中仅给出相位超前或相位滞后两种相位误差极性， 而相位误差的绝对大小固定不变。LL－DPD通常有两种实现方式： 微分型LL－DPD和积分型LL－DPD。积分型LL－DPD具有优良的抗干扰性能，而它的结构和硬件实现都比较复杂。微分型LL－ DPD 虽然抗干扰能力不如积分型LL－DPD， 但是结构简单，硬件实现比较容易。本实验采用微分型LL－DPD， 将环路抗噪声干扰的任务交给DLF模块负责。
DataInbcSignPhsDifClkEstMemaAbsValDataInClkEstabc
LL－DPD模块内部结构与对外接口信号
如图所示，LL－DPD在ClkEst跳变沿(含上升沿和下降沿)处采样DataIn上的码值， 寄存在Mem中。在ClkEst下降沿处再将它们对应送到两路异或逻辑中，判断出相位误差信息并输出。Sign 给出相位误差极性，即ClkEst相对于DataIn是相位超前(Sign=1)还是滞后(Sign=0)。AbsVal 给出相位误差绝对值：若前一位数据有跳变，则判断有效，以AbsVal输出1表示；否则，输出0表示判断无效。 下图显示了LL－DPD模块的仿真波形图。
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LL－DPD模块输入输出关系仿真波形图
②数字环路滤波器(DLF)
DLF用于滤除因随机噪声引起的相位抖动，并生成控制DCO 动作的控制指令。本实验实现的DLF内部结构及其对外接口信号如下图所示。
DLF模块内部结构与对外接口信号
滤波功能用加减计数逻辑CntLgc实现，控制指令由比较逻辑CmpLgc生成。在初始时刻，CntLgc被置初值M/2。前级LL－DPD模块送来的相位误差PhsDif在CntLgc中作代数累加。在计数值达到边界值0或M后，比较逻辑CmpLgc将计数逻辑CntLgc同步置回M/2，同时相应地在Deduct或Insert引脚上输出一高脉冲作为控制指令。随机噪声引起的LL－DPD相位误差输出由于长时间保持同一极性的概率极小，在CntLgc中会被相互抵消，而不会传到后级模块中去，达到了去噪滤波的目的。计数器逻辑CntLgc的模值M 对DPLL的性能指标有着显著地影响。加大模值M，有利于提高DPLL的抗噪能力，但是会导致较大的捕捉时间和较窄的捕捉带宽。减小模值M 可以缩短捕捉时间，扩展捕捉带宽，但是降低了DPLL的抗噪能力。根据理论分析和调试实践，确定M为1024，图中计数器数据线宽度w可以根据M确定为10。
③数控振荡器(DCO)
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DCO的主要功能是根据前级DLF模块输出的控制信号Deduct和Insert生成本地估算时钟ClkEst，这一时钟信号即为DPLL恢复出来的位时钟。同时，DCO还产生协调DPLL内各模块工作的时钟，使它们能够协同动作。要完成上述功能，DCO 应有三个基本的组成部分：高速振荡器(HsOsc)、相位调节器(PhsAdj)、分频器(FnqDvd)，如下图所示。
DCO模块内部结构与对外接口信号
高速振荡器(HsOsc)提供高速稳定的时钟信号Clk，该时钟信号有固定的时钟周期，周期大小即为DPLL 在锁定状态下相位跟踪的精度，同时，它还影响DPLL 的捕捉时间和捕捉带宽。考虑到DPLL 工作背景的要求，以及尽量提高相位跟踪的精度以降低数据接收的误码率，取HsOsc输出信号Clk频率为所需提取位时钟信号的16倍。若取HsOsc输出信号ClkMHz的周期为15.625ns，即高速振荡器HsOsc的振荡频率为MHz。
PhsAdj在控制信号Deduct和Insert上均无高脉冲出现时，仅对Osc输出的时钟信号作4分频处理，从而产生的Clk16MHz时钟信号将是严格16MHz 的。当信号Deduct 上有高脉冲时，在脉冲上升沿后，PhsAdj会在时钟信号Clk16MHz的某一周期中扣除一个ClkMhz时钟周期，从而导致Clk16MHz时钟信号相位前移。当在信号Insert上有高脉冲时，相对应的处理会导致Clk16MHz时钟信号相位后移。下图为相位调节器单元经功能编译仿真后的波形图。
DCO模块相位调节器PhsAdj单元输入输出关系
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引入分频器FnqDvd的目的主要是为DPLL中DLF模块提供时钟控制，协调DLF与其它模块的动作。分频器FnqDvd用计数器实现，可以提供多路与输入位流数据有良好相位同步关系的时钟信号。在系统中，分频器FnqDvd提供8路输出ClksSyn[7..0]。其中，ClksSyn1即为本地估算时钟ClkEst，也即恢复出的位时钟；ClksSyn0即为DLF模块的计数时钟ClkCnt，其速率是ClkEst的两倍，可以加速计数，缩短DPLL 的捕捉时间，并可扩展其捕捉带宽。
四、实验步骤
实验项目一 滤波法位同步电路带通滤波器幅频特性测量。
概述：该项目是通过改变输入信号的频率，观测信号经滤波后对应输出幅度，从而了解并绘制滤波器的幅频特性。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：A-OUT 目的端口 连线说明 模块13：TH3(滤波法位同步输入) 基带传输信号输入 2、开电，设置主控，选择【信号源】→【输出波形】。设置输出波形为正弦波，调节相应旋钮，使其输出频率为200KHz，峰峰值3V。
3、此时系统初始状态为：输入信号为频率200KHz、幅度3V的正弦波。 4、实验操作及波形观测。
分别观测13号模块的“滤波法位同步输入”和“BPF-Out”，改变信号源的频率，测量“BPF-Out”的幅度填入下表，并绘制幅频特性曲线。
频率（KHz） 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 幅度(V) 实验项目二 滤波法位同步恢复观测
概述：该项目是通过比较和观测滤波法位同步电路中各点幅度及相位，探讨滤波法位同步的提取原理以及影响因素。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 专业技术分享
目的端口 模块8：TH3(编码输入-数据) 连线说明 基带传输信号输入 WORD格式可编辑
信号源：CLK 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH4(BS1) 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH4(编码输入-时钟) 提供编码位时钟 模块13：TH3(滤波法位同步输入) 滤波法位同步时钟提取 模块8：TH9(译码时钟输入) 模块8：TH7(HDB3输入) 提供译码位时钟 将编码信号送入译码 2、开电，设置主控菜单，选择【信号源】→【通信原理】→【滤波法及数字锁相环位同步法提取】。将13号模块S2拨上。将S4拨为1000。
3、此时系统初始状态为：输入PN为256K。 4、实验操作及波形观测。
（1）以“BPF-Out”为触发，观测“门限判决输出”，记录波形。
思考：分析在什么情况下门限判决输出的时钟会不均匀，为什么？ （2）以“BPF-Out”为触发，观测“鉴相输入1”，记录波形。 （3）对比“门限判决输出”和“鉴相输入1”的波形。
思考：分析时钟不均匀的情况是否有所改善。 （4）对比观测“鉴相输入1”和“鉴相输入2”，记录波形。比较两路波形的幅度和相位。 （5）对比观测“滤波法位同步输入”和“BS1”，观测恢复的位同步信号。 实验项目三 数字锁相环法位同步观测
概述：该项目是通过比较和观测数字锁相环位同步电路中各点相位超前、延时以及抖动情况，探讨数字锁相环法位同步的提取原理。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 目的端口 连线说明 模块13：数字锁相环输入 基带传输信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【信号源】→【通信原理】→【滤波法及数字锁相环位同步法提取】。
3、此时系统初始状态为： PN码速率256K。 4、实验操作及波形观测。
（1）观测13模块的“数字锁相环输入”和“输入跳变指示”。观测当“数字锁相环输入”
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没有跳变和有跳变时“输入跳变指示”的波形。
（2）观测13模块的“数字锁相环输入”和“鉴相输出”。观测相位超前滞后的情况。 （3）观测13模块的“插入指示”和“扣除指示”。
思考：分析波形有何特点，为什么出现这种情况。 （4）以信号源模块的“CLK”为触发，观测13号模块的“BS2”。
思考：BS2恢复的时钟是否有抖动的情况，为什么？试分析BS2抖动的区间有多大？如何减小这个抖动的区间？ 五、实验报告
1、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。 2、结合实验波形分析数字锁相环原理。
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实验二十 模拟锁相环实验
一、实验目的
1、 了解模拟锁相环的工作原理。
2、 掌握模拟锁相环的参数意义及测试方法。 3、 掌握锁相频率合成的原理及设计方法。
二、实验器材
1、 主控&信号源、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
采用CD4046完成模拟锁相环功能。
四、实验步骤
实验项目一 VCO自由振荡观测
概述：该项目是通过对比观测锁相环输入信号和VCO输出信号，了解VCO自由振荡输出频率。
1、关电，将主控&信号源模块CLK输出连接到13号模块模拟锁相环输入。 2、实验初始状态设置：将13号模块S4拨为“0001”，S2拨下至频率合成。 3、实验初始状态说明：模拟锁相环输入信号256K时钟
4、实验现象的观测：示波器CH1通道接13号模块TH8，CH2通道接TH4输出，对比观测输入及输出波形。 实验项目二 同步带测量
概述：该项目是通过改变输入信号的频率，测量锁相环的同步带，了解模拟锁相环的同步带工作原理。
1、将主控&信号源模块A-OUT输出连接到13号模块模拟锁相环输入。
2、将13号模块S4拨为“0001”。调节【信号源】，使【输出波形】为正弦波，【输出频率】为1KHz，调节A-OUT幅度旋钮W1，使A-OUT输出3V。
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2、用示波器CH1通道接13号模块TH8模拟锁相环输入，CH2通道接TH4输出BS1，观察TH4输出处于锁定状态。选择适当步进，将正弦波频率调小直到输出波形失锁，记下此时频率大小为f1；将频率调大，直到TH4输出处于失锁状态，记下此时频率f2。 实验项目三 捕捉带测量
概述：该项目是通过改变输入信号的频率，测量锁相环的捕捉带，了解模拟锁相环的捕捉带工作原理。
1、保持项目二的连线不变。
2、将13号模块S4拨为“0001”。调节【信号源】，使【输出波形】为正弦波，【输出频率】为10Hz，【调节步进】为10Hz。
3、将示波器CH1通道接13号模块TH8，CH2通道接TH4输出，观察TH4输出处于失锁状态。将频率调大直到输出波形锁定，记下此时频率大小为f3；将S4拨为1000，调节信号源输出频率为200KHz，步进为1KHz，慢慢减小输入频率，直到TH4输出处于锁定状态，记下此时频率f4。
实验项目四 锁相频率合成
概述：该项目是通过设置分频器的分频比，测量锁相环的锁相输出频率，了解锁相频率合成的工作原理。
1、保持项目二的连线不变。
2、将13号模块S4拨为“0001”。调节【信号源】，使【输出波形】为方波，【输出频率】为1KHz。
3、用示波器CH1通道接13号模块TH8，CH2通道接TH4输出，观察TH4输出频率。拨动S4开关，观测TH4输出与TH8输入之间的关系。
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 2、结合实验波形分析模拟锁相环原理。
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实验二十一 载波同步实验
一、实验目的
1、 掌握用科斯塔斯环提取载波的实现方法。 2、 了解相干载波相位模糊现象的产生原因。
二、实验器材
1、 主控&信号源、9号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
LPFI载波同步输入COS环路滤波LPFQLPFSIN载波同步实验框图
2、实验框图说明
本实验采用科斯塔斯环法实验载波同步提取。从载波同步输入端送入BPSK调制信号，经科斯塔斯环后，从SIN端输出同步载波。
压控电压16.384MHz压控晶振÷分频VCXO输出
四、实验步骤
实验项目 载波同步。
概述：本项目是利用科斯塔斯环法提取BPSK调制信号的同步载波，通过调节压控晶振的
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压控偏置电压，观测载波同步情况并分析。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：PN 信号源：256KHz 信号源：256KHz 信号源：CLK 目的端口 模块9：TH1(基带信号) 模块9：TH14(载波1) 模块9：TH3(载波2) 模块9：TH2(差分编码时钟) 连线说明 调制信号输入 载波1输入 载波2输入 调制时钟输入 模块9：TH4(调制输出) 模块13：TH2(载波同步输入) 信号输入同步模块 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块的W3使256K载波信号的峰峰值为3V。
3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。
对比观测信号源“256K”和13号模块的“SIN”，调节13号模块的压控偏置调节电位器，观测载波同步情况。
五、实验报告
1、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。 2、结合实验波形熟悉科斯塔斯环原理。
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实验二十二 帧同步提取实验
一、实验目的
1、 掌握巴克码识别原理。 2、 掌握同步保护原理。
3、 掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。
二、实验器材
1、 主控&信号源、7号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
巴克码开关信号输入时分复用复用输出复用输出时钟解复用输入解复用时钟失步解时分复用开关信号显示信号源FSFSIN误码插入帧同步提取捕获同步7# 时分复用&时分交换模块 帧同步提取实验框图
2、实验框图说明
帧同步是通过时分复用模块，展示在恢复帧同步时失步、捕获、同步三种状态间的切换。以及假同步及同步保护等功能。
四、实验步骤
实验项目 帧同步提取实验
概述：该项目是通过改变输入信号的误码插入情况，观测失步、捕获以及同步等指示灯变化情况，从而了解帧同步提取的原理。
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1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：FS 模块7：TH10(复用输出) 目标端口 模块7：TH11(FSIN) 连线说明 提供复用帧同步信号 模块7：TH18(解复用输入) 复用与解复用连接 模块7：TH12(复用输出时钟) 模块7：TH17(解复用时钟) 提供解复用时钟信号 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【帧同步】。 3、此时系统初始状态为：帧同步信号为8K。 4、实验操作及波形观测。
（1）先打开其他模块电源，7号模块最后上电。观测在没有误码的情况下“失步”，“捕获”，“同步”三个灯的变化情况。
（2）关闭7号模块电源。按住“误码插入”按键不放，打开7号模块电源。再观测“失步”，“捕获”，“同步”三个灯的变化情况。（注：误码插入功能是在巴克码中插入一个差错，若单击则插入一次单个码元差错，若长按则连续插入单个码元差错。）
（3）观察同步保护现象：当“同步”指示灯点亮时，设置拨码开关S1为01110010，即与复用的巴克码一致，此时应观察到解复用端的开关信号显示光条的亮灭情况与S1一致（0为灭，1为亮），表明系统此时对已同步的帧同步信号有一定保护。
（4）在“同步”状态下长时间按住“误码插入”按键不放，观测帧同步码元出现误码时三个LED灯的变化情况。
（5）观察假同步现象：将拨码开关S1拨为01110010，即与复用的巴克码一致。将7号模块关电再开电，观察开关信号显示光条的状态，注意是否出现了假同步状态。（注：当出现假同步时，即此时时分复用单元将拨码开关S1的码值作为帧头码，其他码元和原巴克码被当做了数据码元，从而原本应该解复用显示拨码开关的光条没有正常显示。）
五、实验报告
1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程。 2、分析实验点的波形图，并分析实验现象。
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第六章 时分复用及解复用技术
实验二十三 时分复用与解复用实验
一、实验目的
1、 掌握时分复用的概念及工作原理。 2、 了解时分复用在整个通信系统中的作用。
二、实验器材
1、 主控&信号源、21号、2号、7号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
巴克码音频信号21# 模块PCM编码数字终端2# 模块PCM编码输出时串并变换串并变换开关信号输入分复用并串变换复用输出DoutMUX复用输出时钟
256K时分复用实验框图
帧同步提取帧解复用PCM译码输入Dout1并行串并变换Dout2并行开关信号显示并串变换并串变换Dout1PCM译码21# 模块音频输出Dout2解复用输入DIN数据终端2# 模块解复用时钟输入数字锁相环输入7# 时分复用及时分交换模块数字锁相环BS113# 载波同步及位同步模块 256K解时分复用实验框图
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注：框图中21#和2#模块的相关连线有所简略，具体参考实验步骤中所述。 2、实验框图说明
21号模块的PCM数据和2号模块的数字终端数据，经过7号模块进行256K时分复用和解复用后，再送入到相应的PCM译码单元和2号终端模块。时分复用是将各路输入变为并行数据。然后，按给端口数据所在的时隙进行帧的拼接，变成一个完整的数据帧。最后，并串变换将数据输出。解复用的过程是先提取帧同步，然后将一帧数据缓存下来。接着按时隙将帧数据解开，最后，每个端口获取自己时隙的数据进行并串变换输出。
此时256K时分复用与解复用模式下，复用帧结构为：第0时隙是巴克码帧头、第1~3时隙是数据时隙，其中第1时隙输入的数字信号源，第2时隙输入的PCM数据，第3时隙由7号模块自带的拨码开关S1的码值作为数据。
3、对于2048K时分复用和解复用实验，其实验框图和256K时分复用和解复用实验框图基本一致。
四、实验步骤
实验项目一 256K时分复用帧信号观测
概述：该项目是通过观测256K帧同步信号及复用输出波形，了解复用的基本原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 目的端口 连线说明 信号源：FS 模块7：TH11(FSIN) 帧同步输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【时分复用】→【复用速率256KHz】。
3、此时系统初始状态为：在复用时隙的速率256K模式，7号模块的复用信号只有四个时隙，其中第0、1、2、3输出数据分别为巴克码、DIN1、DIN2、开关S1拨码信号。
4、实验操作及波形观测。
（1）帧同步码观测：用示波器探头接7号模块的TH10复用输出，观测帧头的巴克码。
注：为方便记录巴克码波形，可先将7号模块上的拨码开关S1全置为0，使整个复用中只有帧同步信号。 专业技术分享
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记录 巴克码 （2）帧内PN序列信号观测
波形 关电继续连线，将信号源的PN连接到7号模块的DIN1，即将PN15送至第1时隙。通电，用示波器探头接7号模块的TH10复用输出，需要用数字示波器的存储功能观测3个周期中的第1时隙的信号。
记录 复用PN序列 波形 思考：PN15序列的数据是如何分配到复用信号中的？ 实验项目二 256K时分复用及解复用
概述：该项目是将模拟信号通过PCM编码后，送到复用单元，再经过解复用输出，最后译码输出。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：T1 信号源：FS 信号源：FS 信号源：CLK 信号源：A-OUT 目的端口 模块21：TH1(主时钟) 模块7：TH11(FSIN) 帧同步输入 模块21：TH9(编码帧同步) 模块21：TH11(编码时钟) 模块21：TH5(音频输入) 位同步输入 模拟信号输入 PCM编码输入 时分复用输入 锁相环提取位同步 模块13：TH5(BS2) 模块7：TH7(FSOUT) 专业技术分享
连线说明 提供芯片工作主时钟 模块21：TH8(PCM编码输出) 模块7：TH14(DIN2) 模块7：TH10(复用输出) 模块7：TH10(复用输出) 模块7：TH18(解复用输入) 模块13：TH7 (数字锁相环输入) 模块7：TH17(解复用时钟) 模块21：TH10 (译码帧同步) 提供译码帧同步 WORD格式可编辑
模块7：TH3(BSOUT) 模块7：TH4(DOUT2) 模块21：TH18(译码时钟) 模块21：TH7(PCM译码输入) 提供译码位同步 解复用输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【时分复用】→【复用速率256KHz】。将模块13的S3拨位“0100”。将21号模块的开关S1拨至A-LAW（或U-LAW）。
3、此时系统初始状态为：在复用时隙的速率256K模式，7号模块的复用信号只有四个时隙，其中第0、1、2、3输出数据分别为巴克码、DIN1、DIN2、开关S1拨码信号。其中，信号源A-OUT输出1KHz的正弦波，幅度由W1可调（频率和幅度参数可根据主控模块操作说明进行调节）；7号模块的DIN2端口送入PCM数据。正常情况下，7号模块的“同步”指示灯亮。
注：若发现“失步”或“捕获”指示灯亮，先检查连线或拨码是否正确，再逐级观测数据或时钟是否正常。
4、实验操作及波形观测。 （1）帧内PCM编码信号观测
将PCM信号输入DIN2，观测PCM数据。以帧同步为触发分别观测PCM编码数据和复用输出的数据。
注：PCM复用后会有两帧的延时。 记录 复用PCM数据 波形 思考：PCM数据是如何分配到复用信号中去的？ （2）解复用帧同步信号观测
PCM对正弦波进行编译码。观测复用输出与FSOUT，观测帧同步上跳沿与帧同步信号的时序关系。
（3）解复用PCM信号观测
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对比观测复用前与解复用后的PCM序列。对比观测PCM编译码前后的正弦波信号。
记录 复用前的PCM序列 解复用后的PCM序列 PCM编码前的波形 PCM译码后的波形（模块21：音频接口） 波形 （4）有兴趣的同学可以将信号源换成耳麦的音频输出，然后进行实验，感受语音效果。操作方法是：将信号源AOUT与21号模块音频输入端口的连线，改换成21号模块的话筒输出连接21号模块的音频输入，再将21号模块的音频输出接着21号模块的耳机输入，最后插上耳机，即可感受语音传输效果。 实验项目三 2M时分复用及解复用
概述：该项目是设置菜单为复用速率为2048KHz，实验观测的过程同256K的时分复用。 1、实验连线与256K时分复用及解复用的实验项目相同。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【时分复用】→【复用速率2048KHz】。将模块13的S3拨位“0001”。将21号模块的开关S1拨至A-LAW（或U-LAW）。
3、此时系统初始状态为：在复用时隙的速率2048K模式，7号模块的复用信号共有32个时隙；第0时隙数据为巴克码、第1、2、3、4时隙数据分别为DIN1、DIN2、DIN3、DIN4端口的数据，开关S1拨码信号初始分配在第5时隙，通过主控可以设置7号模块拨码开关S1数据的所在时隙位置。另外，此时信号源A-OUT输出1KHz的正弦波，幅度由W1可调（频率和幅度参数可根据主控模块操作说明进行调节）；PCM数据送至7号模块的DIN2端口。
4、实验操作及波形观测。
（1）以帧同步信号作为触发，用示波器观测2048M复用输出信号。改变7号模块的拨码开关S1，观测复用输出中信号变化情况。
（2）在主控菜单中选择“第5时隙加”和“第5时隙减”，观测拨码开关S1对应数据在复用输出信号中的所在帧位置变化情况。
（3）用示波器对比观测信号源A-OUT和21号模块的音频输出，观测信号的恢复情况。
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（4）将信号源A-OUT改变成MUSIC信号或者21号模块的话筒输出，将PCM译码的音频输出端接至扬声器或耳机输出端，体会传输效果。
五、实验报告
1、画出各测试点波形，并分析实验现象。 2、分析电路的工作原理，叙述其工作过程。
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第七章 综合实验
实验二十四 HDB3线路编码通信系统综合实验
一、实验目的
1、 熟悉HDB3编译码器在通信系统中位置及发挥的作用； 2、 熟悉HDB3通信系统的系统框架。
二、实验器材
1、 主控&信号源、21号、2号、7号、8号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干
三、实验原理
1、实验原理框图
2# 模块拨码开关复用信号21# 模块MUSICDoutMUX复用输出7# 模块8# 模块PCM编码PCM编码输出时分复用复用时钟输出HDB3编码HDB3输出信号源T1CLKFS2# 模块数据终端光条显示Dout27# 模块数据8# 模块HDB3译码BSOUT音频输出Dout1解时分复用时钟单极性码13# 模块BS1FSOUTPCM译码滤波法位同步21# 模块
HDB3线路编码通信系统实验框图
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2、实验框图说明
信号源输出音乐信号经过21号模块进行PCM编码，与2号模块的拨码信号一起送入7号模块，进行时分复用，然后通过8号模块进行HDB3编码；编码输出信号再送回8号模块进行HDB3译码，其中译码时钟用13号模块滤波法位同步提取，输出信号再送入7号模块进行解复接，恢复的两路数据分别送到21号模块的PCM译码单元和2号模块的光条显示单元，从而可以从扬声器中听到原始信号源音乐信号，并可以从光条中看到原始拨码信号。
注：图中所示连线有所省略，具体连线操作按实验步骤说明进行。
四、实验步骤
实验项目 HDB3线路编码通信系统综合实验
概述：本实验主要是让学生理解HDB3线路编译码以及时分复用等知识点，同时加深对以上两个知识点的认识和掌握，同时能对实际信号的传输系统建立起简单的框架。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口 信号源：T1 信号源：MUSIC 信号源：FS 信号源：CLK 目的端口 模块21：TH1(主时钟) 模块21：TH5(音频输入) 模块21：TH9(编码帧同步) 模块21：TH11(编码时钟) 连线说明 提供芯片工作主时钟 提供编码信号 提供编码帧同步信号 提供编码时钟 复用一路输入 复用二路输入 提供复用帧同步信号 进行HDB3编码 提供HDB3编码时钟 进行HDB3译码 模块21：TH8(PCM编码输出) 模块7：TH13(DIN1) 模块2：TH1(DoutMUX) 信号源：FS 模块7：TH10(复用输出) 模块7：TH14(DIN2) 模块7:TH11(FSIN) 模块8：TH3(编码输入) 模块7：TH12(复用时钟输出) 模块8：TH4(时钟) 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH4(BS1) 模块8：TH12(时钟) 专业技术分享
模块8：TH7(HDB3输入) 模块13：TH3(滤波法位同步输入) 滤波法位同步提取 模块8：TH9(译码时钟输入) 模块7：TH17(解复用时钟) 提取位时钟进行译码 解复用时钟输入 WORD格式可编辑
模块8：TH13(数据) 模块7：TH7(FSOUT) 模块7：TH19(Dout1) 模块7：TH4(Dout2) 模块7：TH3(BSOUT) 模块7：TH3(BSOUT) 模块21：TH6(音频输出) 模块7：TH18(解复用数据) 模块21：TH10(译码帧同步) 模块21：TH7(PCM译码输入) 模块2：TH13(DIN) 模块2：TH12(BSIN) 模块21：TH18(译码时钟) 模块21：TH12(音频输入) 解复用数据输入 提供PCM译码帧同步 提供PCM译码数据 信号输入至数字终端 数字终端时钟输入 提供PCM译码时钟 信号输入至音频播放 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3线路编码通信系统综合实验】。可以在【信号源】菜单中更改输出音乐信号（音乐信号可选音乐1和音乐2）。将模块13的拨码开关S4设置为1000，开关S2拨为滤波器法位同步。将21号模块的开关S1拨至A-LAW（或U-LAW）。
3、主控&信号源模块设置成功后，可以观察到7号模块的同步指示灯亮。FS为模式1。 4、将2号模块拨码开关S1为01110010，可以从数字信号接收显示的三个光条中观察到输入的数字信号，拨动拨码开关S2、S3和S4验证输入数字信号与输出数字信号。
5、以上连线选择的是HDB3的编译码传输方式，学生可以根据自己的理解程度，使用其他的编码方式，对比两种传输有何不同。
6、本实验采用的是PCM编译码对语音信号进行抽样量化，根据自己的理解程度，设计实验，使用其他的信源编译码方式进行信源编码。
7、学生可以自行将音乐信号改换成话筒输出信号，通过耳机感受话音传输效果。
五、实验报告
1、叙述HDB3码在通信系统中的作用及对通信系统影响。 2、整理信号在传输过程中的各点波形。
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