pcm实验报告.docx

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pcm实验报告

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、HDB3码的编码规则。

3、掌握从HDB3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HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

二、实验仪器

1、示波器一台

2、万用表一台

3、通信原理实验箱一台

三、实验电路及基本原理

（一）电路组成

HDB3/AMI编译码模块原理图如图14-2所示。

HDB3/AMI编译码模块面板图如图14-3所示。

（二）实验电路工作原理

1、HDB3专用集成芯片介绍：

CD22103的引脚及内部框图台图14-1所示，引脚功能如下：

图14-1CD22103的引脚及内部框图

图14-2HDB3/AMI编/解码原理图

图14-3HDB3/AMI面板图

（1）NRZ-IN编码器NRZ信号输入端；

（2）CTX编码时钟（位同步信号）输入端；

（3）HDB3/AMI码型选择端；接TTL高电平时，选择HDB3

码；接TTL低电平时，选择AMI码；

（4）NRZ-OUTHDB3译码后信码输出端；

（5）CRX译码时钟（位同步信号）输入端；

（6）

告警指示信号（AIS）检测电路复位端，负脉冲有效；

（7）AISAIS信号输出端，有AIS信号为高电平，无ALS信号时为低电平；

（8）VSS接地端；

（9）ERR不符合HDB3/AMI编码规则的误码脉冲输出端；

（10）CKRHDB3码的汇总输出端；

（11）+HDB3-INHDB3译码器正码输入端；

（12）LTFHDB3译码内部环回控制端，接高电平为环回，接低电平为正常；

（13）-HDB3-INHDB3译码器负码输入端；

（14）-HDB3-OUTHDB3译码器负码输出端；

（15）+HDB3-OUTHDB3译码器正码输入端；

（16）VDD接电源端（+5V）

CD22103主要由发送编码和接收译码两部分组成，工作速率为50Kb/s-10Mb/s。

两部分功能简述如下。

发送部分：

当HDB3/AMI端接高电平时，编码电路在编码时钟CTX下降沿的作用下，将NRZ码编成HDB3码（+HDB3-OUT、-HDB3-OUT两路输出）；接低电平时，编成AMI码。

编码输出比输入码延迟4个时钟周期。

接收部分：

（1）、在译码时钟CRX的上升沿作用下，将HDB3码（或AMI码）译成NRZ码。

译码输出比输入码延迟4个时钟周期。

（2）、HDB3码经逻辑组合后从CRX端输出，供时钟提取等外部电路使用。

（3）、可在不断业务的情况下进行误码监测，检测出的误码脉冲从ERR端输出，其脉宽等于收时钟的一个周期，可用此进行误码计数。

（4）、可检测出所接收的AIS码，检测周期由外部RAIS决定。

据CCITT规定，在RAIS信号的一个周期（500s）内，若接收信号中“0”码个数少于3，则AIS端输出高电平，使系统告警电路输出相应的告警信号；若接收信号中“0”码个数不少于3，AIS端输出低电平，表示接收信号正常。

（5）、具有环回功能。

2、HDB3编译码基本工作原理

原理框图、电原理图分别如图14-5和图14-1所示。

本模块内部使用+5V和-5V电压，其中-5V电压由-12V电源经三端稳压器7905变换得到。

本单元的编译码框图如下所示：

图14-4HDB3编译码方框图

图14-1中各单元元器件的对应关系如下：

·HDB3编译码器D1：

HDB3编译码集成电路CD22103A

·单/双极性变换器D2：

模拟开关4052

·双/单极性变换器D7：

非门74HC04

·相加器D8：

或门74LS32

·带通D3、D4：

运放UA741

·限幅放大器D5：

运放LM318

·锁相环D6：

集成锁相环CD4046

本模块上的开关XB1用于选择码型，XB1位于下边（AMI端）选择AMI码，位于上边（HDB3端）选择HDB3码。

3、AMI、HDB3码编码规律。

AMI码的全称：

传号交替反转码。

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）TS的关系是τ=0.5TS。

由于AMI码的信号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。

由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。

从AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，而且也是一个二进制符号变换成一个三进制符号。

把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B／1T码型。

但是当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。

HDB3码的全称：

三阶高密度码。

HDB3码保留了AMI码所有的优点（如前所述），还可将连码限制在3个以内，克服了AMI码如果长连“0”过多对提取定时钟不利的缺点。

HDB3码的编码规律是：

4个连续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；HDB3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；HDB3码是占空比为0.5的双极性归零码。

设信息码为00000110000100000，则NRZ码、AMI码、HDB3码如图14-6所示

图14-5HDB3编码示意图

本单元用CD22103集成电路进行AMI或HDB3编译码。

当它的第3脚（HDB3/AMI）接+5V时为HDB3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+HDB3OUT和-HOUT，它们都是半占空比的正脉冲信号，分别与AMI或HDB3码的正极性信号及负极性信号相对应。

这两路信号经单/双性变换后得到AMI码或HDB3。

双/单极性变换及相加器构成一个整流器。

整流后的（AMI）HDB3-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，它输出的信号是一个幅度和周期都不恒定的正弦信号（T09）。

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，再经过锁相环（关于锁相环的基本原理已在实验七中介绍）输出一个符合译码器要求的位同步信号（T10）。

译码时，需将AMI或HDB3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HDB3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HDB3码优于AMI码之处。

HDB3码及经过随机化处理的AMI码常被用在PCM一、二、三次群的接口设备中。

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；收端的双/单极性变换电路一般由变压器、自动门限控制和整流电路完成，本实验目的是掌握HDB3编码规则，及位同步提取方法，故对极性变换电路作了简化处理，不一定符合实用要求。

HDB3、AMI编码规则实验

（1）用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。

连接T11（M序列）或T22（1000序列）到T01-IN。

（2）测量T08，比较用HDB3和AMI编码的区别。

观察相应的波形并将它记录下来。

通过开关XB1选择编码方式。

本实验中若4位信源代码中只有1个“1”码，则无法从AMI码中得到一个符合要求的位同步信号，因此不能完成正确的译码。

若4位信源代码全为“0”码，则更不可能从AMI信号（亦是全0信号）得到正确的位同步信号。

信源代码连0个数越多，越难于从AMI码中提取位同步信号（或者说要求带通滤波器的Q值越高，因而越难于实现）。

而HDB3码则不存在这种问题。

4．实验结果

M序列下的实验结果

HDB3下的t01和t08HDB3下的t08和t04

HDB3下的t08和t03HDB3下的t08和t06

HDB3下的t08和t05HDB3下的t08和t07

HDB3下的t09和t10AMI下的t08和t01

AMI下的t08和t04AMI下的t08和t03

AMI下的t08和t06AMI下的t08和t05

AMI下的t08和t07AMI下的t09和t10

AMI序列下t01和t02HDB3序列下t01和t02

1000序列下的实验结果

HDB3下的t01和t02AMI下的t01和t02

1000序列下t01和t081000序列下t04和t08

1000序列下t08和t031000序列下t08和t06

1000序列下t08和t051000序列下t08和t07

1000序列下t09和t10AMI序列下t01和t08

AMI序列下t08和t04AMI序列下t08和t03

AMI序列下t08和t06AMI序列下t08和t05

AMI序列下t08和t07AMI序列下t09和t10

五．思考题

一，不归零码和归零吗的特点是什么

不归零码是当“1”出现时电平翻转，当“0”出现时电平不翻转。

数据1和0的区别不是电平高低，而是电平是否转换。

代码也叫差分码，用在终端到调制解调器的接口中。

这种编码的特点是实现简单而且费用低，但不是自定时的。

归零码一种二进制信息的编码，用极性不同的脉冲分别表示二进制的“1”和“0”，在脉冲结束之后要维持一段时间的零电平。

能够自同步，但信息密度低，它是码元中间的信号回归到0电平,判断的方法是"从正电平到零电平的转换边表示的码元为0,而从负电平到零电平转换边表示码元1",使得这种编码为自定时的编码.

不归零码的脉宽等于一个码元的宽度，归零码的脉宽小于一个码元宽度。

二，与信源代码中的“1”码对应的AMI码和HDB3码是否一致，为什么

不一定相同。

与信源代码中“1”码相对应的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”有关，还有信源代码中的“0”有关。

三．答案

信息码全一时，HDB3码与AMI码相同；信息码全零时，AMI码全零，在图中显示为一条直线，无法提取同步信息；而HDB3码最大连零数不超过3，有信号电平的跳变，因此仍能提取定时信息。

全零HDB3全1AMI

全1HDB3