通信原理实验答案(王福昌,潘晓明).pdf-资料库

通信原理教学实验系统习题解答实验一 1. 根据实验观察和纪录回答：（1）不归零码和归零码的特点是什么？（2）与信源代码中的“1”码相对应的 AMI 码及 HDB3 码是否一定相同？答： 1）不归零码特点：脉冲宽度 τ 等于码元宽度 Ts 归零码特点：τ ＜Ts 2）与信源代码中的“1”码对应的 AMI 码及 HDB3 码不一定相同。因信源代码中的 “1”码对应的 AMI 码“1”、“-1”相间出现，而 HDB3 码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。举例：信源代码 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 AMI 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 HDB3 1 0 0 0 1 -1 1 -1 0 0 -1 1 0 0 0 1 0 -1 2. 设代码为全 1，全 0 及 0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出 AMI 及 HDB3 码的代码和波形。答：信息代码 1 1 1 1 1 1 1 AMI 1 -1 1 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1 信息代码 AMI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HDB3 0 0 0 1 -1 0 0 1 -1 0 0 1 -1 信息代码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 AMI 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 –1 0 3. 总结从 HDB3 码中提取位同步信号的原理。 HDB3 位同步信号整形移相整流窄带带通滤波器答： HDB3 中不含有离散谱 fS(fS 在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于 0.5 的单极性归零码，其连 0 个数不超过 3，频谱中含有较强的离散谱 fS 成分，故可通过窄带带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。 ________________________________________________________________________________________ - 1 -

通信原理教学实验系统习题解答 4. 试根据占空比为 0.5 的单极性归零码的功率谱密度公式说明为什么信息代码中的连 0 码越长，越难于从 AMI 码中提取位同步信号，而 HDB3 码则不存在此问题。答： τ = 0.5 TS 时单极性归零码的功率谱密度为： δ |)f(G|)p1(pf2 2 |)o(PG| 2 + = f 2 )f(P s s s )f( + f2 2 s (PG| f( |)mf 2 δ s − )mf s − ∑∞ 1m = 式中 f = 在数值上等于码速率，P 为“1”码概率 S 1 T S G ( f )为 τ = 0.5 TS 的脉冲信号的富氏变换 )f(G = 1 f2 S (sa f π fs2 ) (sa π ) 2 = 1 f2 S ⋅ π 2 2/ sin π = 1 f π S Θ )f(G S = ∴ )f(P S S = 1 f2 S p2 2 π 2 f( δ − )f S 将 HDB3 码整流得到的占空比为 0.5 的单极性归零码中连“0”个数最多为 3 ，而将 AMI 码整流后得到的占空比为 0.5 的单极性归零码中连“0”个数与信息代码中连“0” 个数相同。所以信息代码中连“0”码越长，AMI 码对应的单极性归零码中“1”码出现概率越小，fS 离散谱强度越小，越难于提取位同步信号。而 HDB3 码对应的单极性归零码中“1”码出现的概率大，fS 离散谱强度大，于提取位同步信号。 5. 根据公式 ω n = KI p o 2/ C ζπ 17 , = CR 36 17 2 ω n ， LB ω = n 8 ζ 41( + 2ζ ) 计算环路自然谐振频率ωn，阻尼系数ζ和等效噪声带宽 BL 。式中 IP=0.05A，Ko=8π×103 rad/s·v ， R36 =10Ω， C 1 7=10 0μF 。再用 Q = fo／BL 计算锁相环等效带通滤波器的品质因数，式中 fo=170.5KHZ。答： R36=10Ω，C 1 7=10 0μF =100×10-6F 代入公式得 10 4.1 ω = = × n 170 5. Q 10 = × s/ rad B/ 3 ζ 230 7.0 B = = L 3 L 739 9. Hz ________________________________________________________________________________________ - 2 -

通信原理教学实验系统习题解答实验二 1. 设绝对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求相对码。答：绝对码 11111，00000，10011010 相对码 10101，00000，11101100 或 01010，11111，00010011 2. 设相对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求绝对码。答：相对码 11111，00000，10011010 绝对码 00000，00000，01010111 或 10000，10000，11010111 3. 设信息代码为 1001 1010，载频分别为码元速率的 1 倍和 1.5 倍，画出 2DPSK 及 2PSK 信号波形。 4. 总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。答： ① 绝对码至相对码的变换规律 “ 1”变“0”不变，即绝对码的“1”码时相对码发生变化，绝对码的“0”码时相对码不发生变化。——此为信号差分码。 ② 相对码至绝对码的变换规律相对码的当前码元与前一码元相同时对应的当前绝对码为“0”码，相异时对应的当前绝对码为“1”码。 ________________________________________________________________________________________ - 3 -

通信原理教学实验系统习题解答 5. 总结 2DPSK 信号的相位变化与信息代码之间的关系以及 2PSK 信号的相位变化与信息代码之间的关系。答： 2DPSK 信号的相位变化与绝对码（信息代码）之间的关系是： “1 变 0 不变”，即“1”码对应的 2DPSK 信号的初相相对于前一码元内 2DPSK 信号的末相变化 180º，“0”码对应的 2DPSK 信号的初相与前一码元内 2DPSK 信号的末相相同。 2PSK 信号的相位变化与相对码（信息代码）之间的关系是： “异变同不变”，即当前码元与前一码元相异时则当前码元内 2PSK 信号的初相相对于前一码元内 2PSK 信号的末相变化 180º。相同时则码元内 2PSK 信号的初相相对于前一码元内 2PSK 信号的末相无变化。 ________________________________________________________________________________________ - 4 -

通信原理教学实验系统习题解答实验三 1. 总结模拟锁相环锁定状态及失锁状态的特点。答：模拟环锁定状态的特点：输入信号频率与反馈信号频率相等，鉴相器输出电压为直流。模拟环失锁状态的特点：鉴相器输出电压为不对称的差拍电压。 2. 设 K0=18 Hz/V ，根据实验结果计算环路同步带ΔfH 及捕捉带ΔfP 。答：代入指导书中的“3 式”计算，例： ΔV1=12V，则ΔfH =18×6=108Hz ΔV2=8V，则ΔfP =18×4=72Hz 3. 由公式 =ω n o KK d CR ) + 68 11 ( R 25 及 ζ = CR 68 11 2 ω n 计算环路参数ωn 和ζ，式中 Kd = 6V/rad，Ko=2π×18 rad/s·v，R25 =2×10 4 Ω，R68 =5×103 Ω，C11=2.2×10-6 F 。（ f n = ω n / 2 π应远小于码速率，ζ应大于 0.5 )。答： ω n = 2 18 × × π 5 2.2)10 3 ×+ 5.6 × × 10 − 6 2( × 10 4 = 111 rad f n = = ω n 2 π 5 10 × ς = Hz6.17 远小于码速率 170.5（波特） × 10 6 − 3 × 2.2 2 × 111 = 6.0 4. 总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊现象产生的原因。答： 2DPSK 平方模拟环 ÷2 滤波，移相 Cos − cω Cos 或t t cω 平方运算输出信号中含有 2fC 离散谱，模拟环输出信号频率等于 2fC，二分频，滤波后得到相干载波。 ÷2 电路有两个初始状态，导致提取的相干载波有两种相反的相位状态。 ________________________________________________________________________________________ - 5 -

通信原理教学实验系统习题解答实验四 1. 设绝对码为 1001101，相干载波频率等于码速率的 1.5 倍，根据实验观察得到的规律，画出 CAR-OOT 与 CAR 同相、反相时 2DPSK 相干解调 MU、LPF、BS、BK、AK 波形示意图，总结 2DPSK 克服相位模糊现象的机理。答：当相干载波为-cosωC t 时，MU、LPF 及 BK 与载波为 cosωC t 时的状态反相，但 AK 仍不变（第一位与 BK 的起始电平有关）。2DPSK 系统之所能克服相位模糊现象，是因为在发端将绝对码变为了相对码，在收端又将相对码变为绝对码，载波相位模糊可使解调出来的相对码有两种相反的状态，但它们对应的绝对码是相同的。 ________________________________________________________________________________________ - 6 -

通信原理教学实验系统习题解答实验五 1. 数字环位同步器输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，提取的位同步信号相位抖动增大，试解释此现象。答：输入 NRZ 码连“1”或连“0”个数增加时，鉴相器输出脉冲的平均周期增大，数字环路滤波器输出的控制信号平均周期增大，即需经过更长的时间才对 DCO 的相位调整一次。而 DCO 输出的位同步信号重复频率与环路输入的 NRZ 码的码速率之间有一定的误差，当对 DCO 不进行相位调整时，其输出信号的上升沿与码元中心之间的偏差将不断增大，相位调节时间间隔越长这种偏差越大，即位同步信号相位抖动越大。 2. 设数字环固有频差为Δf，允许同步信号相位抖动范围为码元宽度 TS 的η倍，求同步保持时间 tC 及允许输入的 NRZ 码的连“1”或“0”个数最大值。答： tC 时间内由固有频差产生的相位误差为 π4 △f tC， Tsη 时间可等效为相位值为 πη2 ，故 4 π Δ tf c = 2 πη ∴ η f2 Δ = t c 即在 tC 时间内不对 DCO 进行相位调节，位同步信号抖动范围小于 CTπ 。设允许输入的 NRZ 码的连“1”或连“0”最大个数为 M，鉴相 N 次后 DLF 才有一个输出信号即对 DCO 进行一次相位调节，则 mNTs = t c = η f 2 Δ m = η NTs f Δ 2 3. 数字环同步器的同步抖动范围随固有频差增大而增大，试解释此现象。答：固有频差越大，DCO 输出位同步信号与环路输入信号之间的相位误差增大得越快，而环路对 DCO 的相位调节时间间隔，平均值是不变的（当输入信号一定时），故当固有频差增大时，位同步信号的同步抖动范围增大。 4. 若将 AMI 码或 HDB3 码整流后作为数字环位同步器的输入信号，能否提取出位同步信号？为什么？对这两种码的信息代码中的连“1”个数有无限制？对 AMI 码的信息代码中连“0”个数有无限制？对 HDB3 码的信息代码中连“0”个数有无限制？为什么？答：能。因为将 AMI 码或 HDB3 码整流后得到的是一个单极性归零码，其上升沿收使鉴相器输出高电平，从而使位同步正常工作。 ________________________________________________________________________________________ - 7 -

通信原理教学实验系统习题解答对这种码的信息代码连“1”个数无限制，因连“1”代码对应 AMI 码及 HDB3 码为宽度等于码元宽度一半的正脉冲或负脉冲，整流后全为占空比为 0.5 的正脉冲，脉冲上升沿个数等于信息代码“1”码个数。对 AMI 码的信息代码中连“0”个数有限制，因 AMI 码连“0”个数等于信息代码连“0”个数，不产生脉冲，也就没有上升沿。对 HDB3 码的信息代码中连“0”个数无限制，因为不管信息代码连“0”个数有多大，HDB3 码中连“0”个数最多为 3。即鉴相器在四个码元内至少工作一次。 6. 试解释本实验使用的数字锁相环快速捕捉机理，并与超前滞后型数字环比较。答：本实验中可对 DCO 的分频比任意调节，一次调节就可使环路锁定，而在超前滞后型数字环中每次调节只能使 DCO 的分频比增大 1 或减 1，需多次调节才能使环路锁定。 ________________________________________________________________________________________ - 8 -

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