HDB3编码实验报告.docx
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HDB3编码实验报告
HDB3编码与译码实验
一、实验前准备工作
(1)预习本实验的相关内容
(2)熟悉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:
HDB3编码和解码原理、定时提取原理
(4)思考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、本实验用到哪几个模块及每个模块的主要作用是什么。
二、实验目的
(1)掌握HDB3编码规则,编码和解码原理。
(2)了解锁相环的工作原理和定时提取原理。
(3)了解输入信号对定时提取的影响。
(4)了解信号的传输延时。
(5)了解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)
(2)20MHZ双踪示波器一台
四、基本原理
1.HDB3编译码电路
在通信原理综合试验箱中,采用了CD22103专用芯片(UD01)实现HDB3码的编译码实验。
在该电路模块下,没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3码字的转换,而是采用运算放大器(UD02)完成对HDB3输出进行电平变换。
变换输出为双极性码或单极性码。
HDB3编译码系统组成如图一:
CD22013集成电路进行HDB3编译码。
当它第三脚接+5V时为HDB3编译码器。
编码时,需要输入NRZ码及时钟信号,CD22103编码输出两路并行信号+HDB3out(15脚TPD03)和-HDB3out(14脚TPD04),它们都是半占空比的正弦冲信号,分别与HDB3码的正极信号及负极信号相对应,这两路信号通过一个差分放大器(UD02A)后,得到HDB3。
通过由运算放大器的相加器(UD02B),输出HDB3码的单极性码输出。
译码时,需将HDB3码变换成两路单极性信号分别送到CD22103的第11、13脚,此任务由双/单变换电路来完成。
通常译码之后TPD07与TPD01的波形应一致,但由于当前的输出HDB3码字可能与前四个码字有关,因此HDB3的编译码时延较大。
在实用的HDB3编译码电路中,发端的单/双极性变换器一般由变压器完成;收端的的双/单极性变换器一般由变压器、比较器完成。
本实验目的是掌握HDB3编码规则及位同步提取方法,故对单双,双单极性变换电路作了减缓处理,不一定符合实用要求。
2.位定时提取电路
位定时提取电路采用锁相环方法。
在系统中锁相环将接收端的256kHz时钟锁定在发端的256kHz时钟上,来获得系统的同步时钟,如HDB3接收的同步时钟及后续电路同步时钟。
该锁相环模块主要由锁相环UP01(MC4046)、数字分频器UP02(74LS161)、D触发器UP04(74LS74)、环路滤波器和输入端的带通滤波器(UP03B)组成。
UP01内部由一个振荡器与一个高速鉴相器组成。
该锁相环模块如图二:
输入端的带通滤波器是由运算放大器(TEL2702)及阻容器件构成的有源带通滤波器,中心频率为256kHz,滤出256kHz时钟信号,输出的信号是一个幅度和周期都不恒定的准正弦信号。
对此信号进行限幅放大(UP03A)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。
经UP04A和UP04B两个除二分频器(共四分频)变为64kHz信号,进入UP01鉴相输入A脚;VCO输出的512kHz输出信号经UP02进行八分频变为64kHz信号,送入UP01的鉴相输入B脚。
经UP01内部鉴相器鉴相之后的误差控制信号经环路滤波器滤波送入UP01的压控振荡器输入端。
正常时,VCO锁定在外来的256kHz频率上。
五、实验内容
1.HDB3码变换规则验证
首先将输入信号选择跳线开关KD01设置在M位置(右端)、单/双极性码输出选择开关设置KD02设置在2_3位置(右端:
单极性)、HDB3编码开关KD03设置在HDB3位置(左端),使该模块工作在HDB3码方式。
(1)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7位周期m序列。
用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形及单极性编码数据TPD08的波形,观测是用TPD01同步。
分析观测输入数据与输出数据关系是否满足AMI编码关系,画下一个m序列周期的测试波形。
(2)使输入数据端口悬空产生全1码。
(3)使输入数据为全0码,分别画下一个周期的测试波形。
2.HDB3码译码和时延测量
首先将输入信号选择跳线开关KD01设置在M位置(右端);将CMI编码模块内的m序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置(左端)产生15位周期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)。
用示波器同时观测输入数据TPD01和HDB3译码输出数据TPD07波形,观测时用TPD01同步。
分析观测HDB3编码输入数据与HDB3译码输出数据是否满足HDB3编译码系统要求。
3.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);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)。
(1)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。
(2)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,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。
(3)使输入数据为全0码,重复上述步骤,记录测试结果。
六、实验结论分析
1.HDB3码变换规则验证
(1)输入方波单极性:
(2)输入方波双极性
(3)全1输入双极性
(4)全0输入双极性
2.HDB3码译码和时延测量
3.HDB3编码信号中同步时钟分量定性观测
(1)单极性:
(2)双极性
(3)全1单极性
(4)全0单极性
七、思考题
(3)编码输入和解码输出的时延是如何产生的?
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。