福建農林大學計算機與資訊學院
資訊工程類
實驗報告
2023年 12月3日
實驗專案列表
福建農林大學計算機與資訊學院資訊工程類實驗報告
系： 電子資訊工程專業： 電子資訊工程年級： 2010
姓名： 學號： 實驗課程：資料通訊原理
實驗室號：_ 田c－405 實驗裝置號： 4 實驗時間： 11.21
指導教師簽字成績
實驗一數字訊號源實驗
1．實驗目的
1、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶訊號波形特點。
2、掌握集中插入幀同步碼時分復用訊號的幀結構特點。
3、掌握數字訊號源電路組成原理。
2．實驗原理
本模組是實驗系統中數字訊號源，即傳送端，其原理方框圖如圖1-1所示。本單元產生nrz訊號，信號碼速率約為170.5kb。
幀長為24位，其中首位無定義，第2位到第8位是幀同步碼（7位巴克碼1110010），另外16位為2路資料訊號，每路8位。
圖1-1 數字信源方框圖
（1）分頻器
74161進行13分頻，輸出訊號頻率為341khz；74193完成÷2、÷4、÷8、÷16運算，輸出bs、s1、s2、s3等4個訊號；40160是乙個二一十進位制加計數器，預置在7狀態，完成÷3運算，在q0和q1端分別輸出選通訊號s4、s5。
（2）八選一
採用8路資料選擇器4512，它內含了8路傳輸資料開關、位址解碼器和三態驅動器，
（3）三選一
三選一電路原理同八選一電路原理。
（4）倒相與抽樣
倒相與抽樣電路就是為了滿足輸入的絕對碼訊號的上公升沿及下降沿與輸入的位同步訊號的上公升沿對齊而設計的，它們使nrz-out及bs-out訊號滿足碼變換電路的要求。
3．實驗內容
1、用示波器觀察單極性非歸零碼（nrz）、幀同步訊號（fs）、位同步時鐘（bs）。
2、用示波器觀察nrz、fs、bs三訊號的對應關係。
3、學習電路原理圖。
4．主要儀器裝置
示波器、通訊原理實驗箱
5．實驗步驟
1、熟悉信源模組的工作原理。
2、開啟電源開關及模組電源開關，用示波器觀察數字信源模組上的各種訊號波形。
3、用同軸電纜將fs輸出與示波器外同步訊號輸入端相連線，把fs作為示波器的外同步訊號，進行下列觀察：
（1）示波器的兩個通道探頭分別接nrz-out和bs-out，對照發光二極體的發光狀態，判斷數字信源單元是否已正常工作（1碼對應的發光管亮，0碼對應的發光管熄）；
（2）用撥碼k1產生**×1110010（×為任意**，1110010為7位幀同步碼），k2、k3產生任意資訊**，觀察本實驗給定的集中插入幀同步碼時分復用訊號幀結構，和nrz碼特點。
6．實驗結果
（1）通道探頭分別接nrz-out和bs-out相應圖如下
撥碼k1產生**相應圖如下
輸入的k1為01110010 10110010 01010000
7．實驗資料處理與分析
<1>通過實驗得出nrz與rz在波形上有區別，nrz在乙個碼元週期內電位維持不變，而rz在乙個碼元週期內，高電位只維持一段時間就返回零位。
<2>通過對nrz，fs，bs三個波形的分析得出nrz是由幀同步嗎和資料共同決定的，bs是信源位同步，與碼元週期同步，fs是信源幀同步，是與其幀週期同步。
8．質疑、建議、問題討論
通過了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶訊號波形特點，我掌握集中插入幀同步碼時分復用訊號的幀結構特點，掌握數字訊號源電路組成原理。
福建農林大學計算機與資訊學院資訊工程類實驗報告
系： 電子資訊工程專業： 電子資訊工程年級： 2010
姓名學號： 實驗課程：資料通訊原理
實驗室號：_ 田c－405 實驗裝置號： 13 實驗時間： 11.22
指導教師簽字成績
1．實驗目的
1、掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關係。
2、掌握用鍵控法產生2ask、2fsk、2psk、2dpsk訊號的方法。
3、掌握相對碼波形與2psk訊號波形之間的關係、絕對碼波形與2dpsk訊號波形之間的關係。
4、了解2ask、2fsk、2psk、2dpsk訊號的頻譜與數字基帶訊號頻譜之間的關係。
2．實驗內容
1、用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形。
2、用示波器觀察2ask、2fsk、2psk、2dpsk訊號波形。
3、用頻譜儀觀察數字基帶訊號頻譜及2ask、2fsk、2dpsk訊號的頻譜。
3. 實驗原理
（a）二進位制數字調製原理
一．2ask
1．產生
2．頻譜
式中ps(f)為m(t)的功率密度
譜零點頻寬 b=2fs=2rb
發濾波器最小頻寬可為fs(理論值)
也可將基帶訊號處理後再進行2ask調製
二．2fsk
1．產生
2．頻譜
鍵控法2fsk
式中是m(t)的功率譜，是的功率譜當p(1)=p(0)時， =
2fsk訊號頻寬
三．2psk（bpsk） （絕對調相）
1． 產生
資訊**2psk規律：「異變同不變」，即本碼元與前一碼元相異時，本碼元內2psk訊號的初相相對於前一碼元內2psk訊號的未相變化180°，相同時則不變。
2．頻譜
，peo(f)中無離散譜fc
為m(t)的頻譜,
當p(1)=p(0)時ps(f)中無直流， b=2fs
四．2dpsk（差分相位鍵控，相對調相）
1．產生碼變換—2psk調製法
絕對碼ak相對碼bk變化規律：
「1變0不變」。bk=ak+bk-1，設bk初
始值為1，各點波形如圖所示：
第乙個碼元內訊號的初相可任意假設
ak2dpsk規律：「1變0不變」，即資訊**（絕對碼）為「1」時，本碼元內2dpsk訊號的初相相對於前一碼元內2dpsk訊號的未相變化180°，資訊**為「0」時，則本碼元內2dpsk訊號的初相相對於前一碼元內2dpsk訊號的末相不變化。
2．頻譜同2psk
（b）電路原理
數字調製單元的原理方框圖及電路圖分別如圖2-1，圖2-2所示。
圖2-1 數字調製方框圖
下面重點介紹2psk、2dpsk。2psk、2dpsk波形與資訊**的關係如圖2-3所示。
圖2-3 2psk、2dpsk波形
圖中假設碼元寬度等於載波週期的1.5倍。2psk訊號的相位與資訊**的關係是：
前後碼元相異時，2psk訊號相位變化180，相同時2psk訊號相位不變，可簡稱為「異變同不變」。2dpsk訊號的相位與資訊**的關係是：碼元為「1」時，2dpsk訊號的相位變化180。
碼元為「0」時，2dpsk訊號的相位不變，可簡稱為「1變0不變」。
應該說明的是，此處所說的相位變或不變，是指將本碼元內訊號的初相與上一碼元內訊號的末相進行比較，而不是將相鄰碼元訊號的初相進行比較。實際工程中，2psk或2dpsk訊號載波頻率與碼速率之間可能是整數倍關係也可能是非整數倍關係。但不管是哪種關係，上述結論總是成立的。
本單元用碼變換——2psk調製方法產生2dpsk訊號，原理框圖及波形圖如圖2-4所示。相對於絕對碼ak、2psk調製器的輸出就是2dpsk訊號，相對於相對碼、2psk調製器的輸出是2psk訊號。圖中設碼元寬度等於載波週期，已調訊號的相位變化與ak、bk的關係當然也是符合上述規律的，即對於ak來說是「1變0不變」關係，對於bk來說是「異變同不變」關係，由ak到bk的變換也符合「1變0不變」規律。
圖2-4中調製後的訊號波形也可能具有相反的相位，bk也可能具有相反的序列即「00100」，這取決於載波的參考相位以及異或門電路的初始狀態。
2dpsk通訊系統可以克服上述2psk系統的相位模糊現象，故實際通訊中採用2dpsk而不用2psk（多進製下亦如此，採用多進製差分相位調製mdpsk），此問題將在數字解調實驗中再詳細介紹。
圖2-4 2dpsk調製器
2psk訊號的時域表示式為
s(t)= m(t)cosωct
式中m(t)為雙極性不歸零碼bnrz，當「0」、「1」等概時m(t)中無直流分量，s(t)中無載頻分量，2dpsk訊號的頻譜與2psk相同。
2ask訊號的時域表示式與2psk相同，但m(t)為單極性不歸零碼nrz，nrz中有直流分量，故2ask訊號中有載頻分量。
2fsk訊號（相位不連續2fsk）可看成是ak與ak調製不同載頻訊號形成的兩個2ask訊號相加。時域表示式為
式中m(t)為nrz碼。
圖2-5 2ask、2psk（2dpsk）、2fsk訊號功率譜
設碼元寬度為ts，fs=1／ts在數值上等於碼速率，2ask、2psk（2dpsk）、2fsk的功率譜密度如圖2-5所示。可見，2ask、2psk（2dpsk）的功率譜是數字基帶訊號m(t)功率譜的線性搬移，故常稱2ask、2psk（2dpsk）為線性調製訊號。多進製的mask、mpsk（mdpsk）、mfsk訊號的功率譜與二進位制訊號功率譜類似。
本實驗系統中m(t)是乙個週期訊號，故m(t)有離散譜，因而2ask、2psk（2dpsk）、2fsk也具有離散譜。
4．主要儀器裝置
示波器、通訊原理實驗箱
5．實驗步驟
1、熟悉數字信源單元及數字調製單元的工作原理。
2、連線：數字調製單元的clk－in、bs－in、nrz－in分別連至信源單元
clk－out、bs－out、nrz－out。開啟電源開關和模組電源開關。
3、用數字信源模組的fs訊號作為示波器的外同步訊號，示波波ch1接ak，ch2接bk，信源模組的ks1、ks2、ks3置於任意狀態（非全0），觀察ak、bk波形，總結絕對碼至相對碼變換規律以及從相對碼至絕對碼的變換規律。
資料通訊原理實驗報告
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資料通訊原理實驗報告9
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資料通訊原理實驗報告5
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