通信原理实验讲义
通信原理实验
辽宁⼤学信息学院
2005年5⽉
⽬录
实验⼀数字基带信号实验(AMI/HDB3) (3)
实验⼆数字调制实验 (7)
实验三模拟锁相环与载波同步实验 (11)
实验四数字解调实验 (14)
实验五全数字锁相环与位同步实验 (18)
实验六帧同步实验 (22)
实验七数字基带通信系统实验 (25)
实验⼋ 2DPSK、2FSK通信系统实验 (29)
实验九 AM调制解调通信系统实验 (30)
实验⼗ PAM调制解调实验 (33)
实验⼗⼀ PCM编译码实验 (36)沈玉琳 眼睛
实验⼗⼆ ADPCM编译码实验 (42)
实验⼗三 CVSD调制解调实验 (47)
实验⼗四话⾳信号多编码通信系统实验 (51)
实验⼗五码型变换实验（CPLD开放模块实验） (53)
实验⼗六时分复⽤实验（CPLD开放模块实验） (56)
实验⼗七计算机通信实验（CPLD开放模块实验） (59)
实验⼗⼋ 5B6B编译码实验（CPLD开放模块实验） (61)
实验⼀数字基带信号实验
⼀、实验⽬的
1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB
3
的编码规则。
3、掌握从HDB
3
码信号中提取位同步信号的⽅法。
4、掌握集中插⼊帧同步码时分复⽤信号的帧结构特点。
5、了解HDB
3
（AMI）编译码集成电路CD22103。
⼆、实验内容
1、⽤⽰波器观察单极性⾮归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶⾼密度双极性
码（HDB
3）、整流后的AMI码及整流后的HDB
3
码。
2、⽤⽰波器观察从HDB
3
码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、⽤⽰波器观察HDB
3
、AMI译码输出波形。
三、基本原理
本实验使⽤数字信源模块、HDB
3
编译码模块和可编程逻辑器件模块。
1、数字信源
本模块是整个实验系统的发终端，其原理⽅框图如图1-1所⽰。本单元产⽣NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所⽰。帧长为24位，其中⾸位⽆定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ 信号为集中插⼊帧同步码时分复⽤信号。
发光⼆极管亮状态表⽰1码，熄状态表⽰0码。
本模块有以下测试点及输⼊输出点：
CLK 晶振信号测试点
BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点
FS 信源帧同步信号输出点/测试点
七律长征合唱
NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点
图1-1 数字信源⽅框图
⽆
莫吉托周杰伦
图1-2 帧结构
2. HDB
3
编译码
原理框图如图1-3所⽰。本单元有以下测试点及输出点：
NRZ_IN 编码器输⼊信号
BS_IN 位同步输⼊信号
NRZ_OUT 译码器输出信号
BS- OUT 锁相环输出的位同步信号
（AMI）HDB
林志颖的妹妹3
编码器输出信号
（AMI）HDB3-D （AMI）HDB3整流输出信号
3
图1-3 HDB
3
编译码⽅框图
本模块上的开关K1⽤于选择码型，K1位于左边（A端）选择AMI码，位于右边（H端）选择HDB
3
码。
图1-3中各单元与各单元器件的对应关系如下：
HDB
3编译码器U9：HDB
3
她说 歌词编译码集成电路CD22103A
单/双极性变换器U10：模拟开关4052
双/单极性变换器U13：⾮门74HC04
相加器U14：或门74LS32
带通U11、U12：运放UA741
限幅放⼤器U15：运放LM318
锁相环U16：集成锁相环CD4046
下⾯简单介绍AMI、HDB
3
码编码规律。
AMI码的编码规律是：信息代码1变为带有符号的1码即+1或-1，1的符号交替反转；信息代码0的为0码。AMI码对应的波形是占空⽐为0.5的双极性归零码，即脉冲宽度τ与
码元宽度（码元周期、码元间隔）T
S 的关系是τ=0.5T
S
。
HDB
3
码的编码规律是：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个信息1码）时取代节
为B00V，其它的信息0码仍为0码；信息码的1码变为带有符号的1码即+1或-1；HDB
3
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
3
码是占空⽐为0.5的双极性归零码。
设信息码为0000 0110 0001 0000 0，则NRZ码、AMI码，HDB
3
码如图1-4所⽰。
分析表明，AMI码及HDB
3
码的功率谱如图1-5所⽰，它不含有离散谱f S成份（f S =1/T S，等于位同步信号频率）。在通信的终端需将它们译码为NRZ 码才能送给数字终端机或数模转
换电路。在做译码时必须提供位同步信号。⼯程上，⼀般将AMI或HDB
3
码数字信号进⾏整
流处理，得到占空⽐为0.5的单极性归零码（RZ|τ=0.5T
S
）。这种信号的功率谱也在图1-5
中给出。由于整流后的AMI、HDB
3
码中含有离散谱f S，故可⽤⼀个窄带滤波器得到频率为f S
的正弦波，整形处理后即可得到位同步信号。本单元⽤CD22103集成电路进⾏AMI或HDB
3
编译码。当它的第3脚（HDB
3/ AMI）接+5V时为HDB
3
编译码器，接地时为AMI编译码器。
编码时，需输⼊NRZ码及位同步信号，它们来⾃数字信源单元，已在电路板上连好。CD22103
编码输出两路并⾏信号+H-OUT和-H-OUT，它们都是半占空⽐的正脉冲信号，分别与AMI或HDB
3
码的正极性信号及负极性信号相对应。这两路信号经单/双极性变换后得到AMI码或
陈冠蒲HDB
3
。
双/单极性变换及相加器构成⼀个整流器。整流后的（AMI）HDB
3
-D信号含有位同步信号频率离散谱。由于位同步频率⽐较低，很难将有源带通滤波器的带宽做得很窄，它输出的信号BPF是⼀个幅度和周期都不恒定的正弦信号。对此信号进⾏限幅放⼤处理后得到幅度恒定、周期变化的脉冲信号，但仍不能将此信号作为译码器的位同步信号，需作进⼀步处理。当锁相环的⾃然谐振频率⾜够⼩时，对输⼊的电压信号可等效为窄带带通滤波器（关于锁相环的基本原理将在实验三中介绍）。本单元中采⽤电荷泵锁相环构成⼀个Q值约为35的的窄带带通滤波器，它输出⼀个符合译码器要求的位同步信号BS-R。
译码时，需将AMI或HDB
3
码变换成两路单极性信号分别送到CD22103的第11、第13脚，此任务由双/单变换电路来完成。
当信息代码连0个数太多时，从AMI码中较难于提取稳定的位同步信号，⽽HDB
3
中连
0个数最多为3，这对提取⾼质量的位同信号是有利的。这也是HDB
3码优于AMI码之处。HDB
3
码及经过随机化处理的AMI码常被⽤在PCM⼀、⼆、三次的接⼝设备中。