实验四HDB3码型变换.docx

实验四HDB3码型变换.docx

《实验四HDB3码型变换.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验四HDB3码型变换.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验四HDB3码型变换

实验四HDB3码型变换

一、实验前的准备

（1）熟悉本实验的相关内容。

（2）熟悉实验指导书附录B和附录C实验箱面板分布及测试孔位置，定义本实验相关模块的跳线状态。

（3）实验前重点掌握的内容：

AMI编码和解码原理；

HDB3编码和解码原理；

定时提取原理。

（4）思考题：

AMI/HDB3输出波形应该什么样？

编码输入和解码输出波形相位应该相同吗？

AMI/HDB3两种信号对定时提取有什么区别吗？

本实验用到哪几个模块？

每个模块的主要作用是什么？

二、实验目的

（1）掌握AMI编码规则、编码和解码原理。

（2）掌握HDB3编码规则、编码和解码原理。

（3）了解锁相环的工作原理和定时提取原理。

（4）了解输入信号对定时提取的影响。

（5）了解信号的传输延时。

（6）了解AMI/HDB3编译码集成芯片CD22103。

三、实验仪器

（1）ZH5001A通信原理综合实验系统一台

（2）20MHz双踪示波器一台

四、基本原理

（1）HDB3编码规则

要了解HDB3码的编码规则，首先要知道AMI码的构成规则，AMI码就是把单极性脉冲序列中相邻的“1”码（即正脉冲）变为极性交替的正、负脉冲。

将“0”码保持不变，把“1”码变为+1、-1交替的脉冲。

HDB3码是一种AMI码的改进型，它的编码原理可简述为，在消息的二进制代码序列中：

当连“0”码的个数不大于3时，HDB3编码规律与AMI码相同，即“1”码变为“+1”、“-1”交替脉冲；

当代码序列中出现4个连“0”码或超过4个连“0”码时，把连“0”段按4个“0”分节，即“0000”，并使第4个“0”码变为“1”码，用V脉冲表示。

这样可以消除长连“0”现象。

为了便于识别V脉冲，使V脉冲极性与前一个“1”脉冲极性相同。

这样就破坏了AMI码极性交替的规律，所以V脉冲为破坏脉冲，把V脉冲和前3个连“0”称为破坏节“000V”；

为了使脉冲序列仍不含直流分量，则必须使相邻的破坏点V脉冲极性交替；

为了保证前面两条件成立，必须使相邻的破坏点之间有奇数个“1”码。

如果原序列中破坏点之间的“1”码为偶数，则必须补为奇数，即将破坏节中的第一个“0”码变为“1”，用B脉冲表示。

这时破坏节变为“B00V”形式。

B脉冲极性与前一“1”脉冲极性相反，而B脉冲极性和V脉冲极性相同。

（2）从基带信号中提取定时的原理

其中，波形变换电路的作用把输入的基带信号变换为单极性归零码，然后用窄带通滤波器取出位定时频率分量。

如果输入的基带信号含有位定时分量，波形变换电路可以不要。

窄带通滤波器必须具有较高的选择性，才能准确地选出定时频率分量。

放大限幅电路的作用是把窄带滤波器输出的正弦波或准正弦波变成方波脉冲，分频器的作用是分频和整型。

锁相环路由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器2组成。

鉴相器有两个输入信号，即输入信号经分频器1输出的信号与压控振荡器经分频器2输出的信号，他们的频率相等。

压控振荡器经分频器3输出信号的频率和输入基带信号的码速频率，即位定时频率相等。

五、实验内容

（1）HDB3编码规则验证

使输入数据端口悬空产生全1码，分析观测输入数据与输出数据是否满足HDB3编码关系。

使输入数据端口悬空产生全0码，分析观测输入数据与输出数据是否满足HDB3编码关系。

（2）HDB3编码信号中同步时钟分量定性观测

将极性码输出选择跳线开关KD02设置在右段产生单极性码输出，用示波器测量模拟锁相环模块TPP01、TPP02波形；然后将跳线开关KD02设置在左端产生双极性码输出，观测TPP01、TPP02波形变化。

将极性码输出选择跳线开关KD02设置在有段产生单极性码输出，使输入数据为全1码，测试模拟锁相环模块TPP01点的同步时钟分量波形步骤，记录并分析测试结果。

使输入数据为全0码，重复步骤

，记录测试结果。

（2）HDB3编码信号中同步时钟分量定性观测

将输入数据选择跳线开关KD01设置在M位置（右端），通过CMI编码模块内的m序列类型选择跳线开关KX02的设置，产生15为周期M序列，将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KP02设置在HDB3位置（左端）。

将极性码输出选择跳线开关KD02设置在2_3位置（右端）产生单极性码输出，用示波器测量模拟锁相环模块TPP01、TPP02波形；然后将跳线开关KD02设置在1_2位置（左端）产生双极性码输出，观测TPP01、TPP02波形变化。

将极性码输出选择跳线开关KD02设置在2_3位置（右端）产生单极性码输出，输入悬空，使输入数据为全1码，测试模拟锁相环模块TPP01点的同步时钟分量波形步骤，记录并分析测试结果。

用接地法或探头接入TPD01法使输入数据为全0码，测试模拟锁相环模块TPP01点的同步时钟分量波形步骤，记录并分析测试结果。

六、实验结论分析

（1）HDB3编码规则验证

输入m序列的波形

输入为m序列，经HDB3编码后输出的单极性码：

输入为m序列，经HDB3编码后输出的双极性码：

m序列HDB3双极性编码和单极性编码对比

输入为全1码时，经HDB3编码后输出的单极性码：

输入为全1码时，经HDB3编码后输出的双极性码：

输入为全0码时，经HDB3编码后输出的单极性码：

输入为全0码时，经HDB3编码后输出的双极性码：

分析：

上述实验结果均符合HDB3编码规则，值得注意的是，HDB3编码后输出的单极性码在课本中没有提到，根据实验箱的说明，单极性编码输出是由芯片两路输出信号经过相加器得到。

对比双极性输出和单极性输出，我们发现，双极性输出中的0对应单极性输出中的高电平，双极性输出的+V和-V对应单极性输出的一个上升沿信号，类似差分编码。

（2）HDB3编码信号中同步时钟分量定性观测

输入以15为周期的M序列时，单极性码输出，TPP01产生波形：

输入以15为周期的M序列时，单极性码输出，TPP02产生波形：

输入以15为周期的M序列时，双极性码输出，TPP01产生波形：

输入以15为周期的M序列时，双极性码输出，TPP02产生波形：

输入全1码时，单极性码输出，TPP01产生波形：

输入全0码时，单极性码输出，TPP01产生波形：

TPP01与译码发时钟TPD06对比：

分析：

（1）比较M序列双极性和单极性输出我们可以发现，单极性比双极性含有更多的时钟分量；

（2）比较TPP01和TPP02输出我们发现，TPP01的信号经过UP03A放大器进行限幅放大得到TPP02信号；（3）比较全0码和全1码的单极性TPP01处输出可以发现，全1码TPP01处输出更接近正弦信号，因为全1码的HDB3译码为正负交替的脉冲信号，具有近似正弦波的周期性，经过窄带通滤波器后，比全0码更接近正弦信号；（4）通过TPP01与译码发时钟TPD06对比可知，通过对单极性输出的提取定时分量，可以恢复译码的时钟信号，两者频率相等。

七、思考题

（1）简述AMI/HDB3码型的特点。

答：

由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变；所以由AMI码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量；不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。

从收到的符号序列中将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码。

HDB3码是一种适用于基带传输的编码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。

（2）AMI和HDB3码的主要区别是什么？

答：

若AMI码中连0的个数小于4，此时的AMI码就是HDB3码；若AMI码中连0的个数大于3,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号（+1或-1）同极性的符号,用表示（+1+,-1-）；为了不破坏极性交替反转，当相邻符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成+B或-B，符号的极性与前一非零符号的相反，并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。

（3）编码输入和解码输出的延时是如何产生的？

答：

编码输入和解码输出延时是因为信号在经过CD22103芯片产生延时，查芯片手册可知编码和解码的延时都是4个时钟周期。