实验一  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、了解HDB3 (AMI)编译码集成电路CD22103。

二、实验仪器

l、双踪示波器一台

  2、通信原理Ⅵ型实验箱一台

  3、M6信源模块

三、实验原理

     AMI编码规律是：信息代码1变为带有符号的1码即+1或-1,1的符号反转交替；信息代码0为0码。AMI码对应的波形是占空比为0.5的双极性归零码，即脉冲宽度是码元宽度（码元周期、码元间隔）0.5倍。

     HDB3码的编码规律是：4个连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，其他信息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的交替反转原则，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。

                        NRZ、AMI、HDB3关系图

四、实验内容及步骤

1、熟悉信源模块，AMI&HDB3编译码模块（由可编程逻辑器件模块实现）和HDB3编译码模块的工作原理。

    2、接通数字信号源模块的电源。用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。

    (1)示波器的两个通道探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，

判断数字信源单元是否已正常工作(1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；

    (2)用K1产生代码×1110010（X为任意码，1110010为7位帧同步码），K2，K3

产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ

码特点。

    3、关闭数字信号源模块的电源，按照下表连线，打开数字信号源模块和AMI（HDB3）

编译码模块电源。用示波器观察AMI (HDB3)编译单元的各种波形。

 (1)示波器的预个探头CH1和CH2分别接NRZ-OUT和(AMI) HDB3，将信源模块K1

K2、K3的每一位都置l，观察并记录全l码对应的AMI码和HDB3码；再将K1,K2,K3置为全O，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。观察AMI码时将开关Kl置于A端，观察HDB3码时将K1置于H端，观察时应注意编码输出(AMI) HDB3比输入NRZ-out延迟了4个码元。

 （2）将K1,K2,K3置于01110010 00001100 00100000态，观察并记录相应的AMI码和HDB3码。

 (3)将Kl、K2、K3置于任意状态，K4（码型选择开关）先置A再置H端，CHI接NRz—out，

CH2分别接（AMI)HDB3-D,BS-R和NRZ，观察这些信号波形。观察时应注意：

   ·NRZ信号（译码输出）迟后于N RZ-OUT信号（编码输入）8个码元。

  ·AMI、HDB3码是占空比等于0.5的双极性归零码，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的单极性归零码。

  ·BS-OUT是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的TTL电平信号。

  ·本实验中若24位信源代码中只有1个“l“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24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O个数越多，越难于从AMl码中提取位同步信号（或者说要求带通滤波的Q值越高，因而越难于实现），译码输出NRZ越不稳定，而HDB3码则不存在这种问题。

五、实验结果及分析

实验步骤2（2）：K1：01110010；K2：00100100；K3=00100101

实验现象如下图所示：

实验分析：（1）集中插入帧同步码时分复用信号帧结构特点：集中插入法是将标志码组开始位置的群同步码插入于一个码组的前面。接收端一旦检测到这个特定的群同步码组就马上知道了这组信息码元的“头”。检测到此特定码组时可以利用锁相环保持一定的时间的同步。为了长时间地保持同步，则需要周期性的将这个特定的码组插入于每组信息码元之前。

（2）NRZ码特点：极性单一，脉冲宽度等于码元宽度，有直流分量。

实验步骤3（1）

HDB3全一码：

HDB3全零码：

AMI全一码：

AMI全零码：

实验分析：由上图可知，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。

实验步骤3（2）：将K1,K2,K3置于01110010 00001100 00100000态，此时实验结果如下图所示：

AMI码：

HDB3码：

实验分析：从图中可以看出AMI码和HDB3码都是双极性归零码。

实验步骤3（3）：K1：01010011；K2：01001101；K3：00100101

AMI-D码：

HDB3-D码：

BS-R:

NRZ:

实验分析：由图可得，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的单极性归零码；BS-R是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的TTL电平信号，相邻码元的电平跳变处总对着BS-R信号的上升沿。

六、实验报告要求及思考题

1．根据实验观察和纪录回答：

（l）不归零码和归零码的特点是什么？

     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。

（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？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。

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。

   （见实验结果及分析）

3.总结从HDB3码中提取位同步信号的原理

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。

3．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。

τ= 0.5 TS时单极性归零码的功率谱密度为：

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“0”码出现的概率大，fS离散谱强度大，相对容易提取位同步信号。

 

第二篇：哈工程实验报告封皮

实   验   报   告

哈尔滨工程大学教务处制