数字基带信号实验报告

时间：2021-08-31

数字基带信号实验报告

　　专业班级：

　　指导老师：李敏

　　姓名：

　　学号：

　　实验一数字基带信号

　　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、实验内容

　　1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。

　　2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。

　　3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。

　　三、实验步骤

　　本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。

　　1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。接好电源线，打开电源开关。

　　2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。

　　用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：

　　（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的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）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，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、用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。

　　仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI端）波形和HDB3码（开关K4置于右方HDB3端）波形。再将K1、K2、K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。观察时应注意AMI、HDB3码的码元都是占空比为0.5的双极性归零矩形脉冲。编码输出AMI-HDB3比信源输入NRZ-OUT延迟了4个码元。

　　（2）将K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的AMI（3）将K1、K2、K3置于任意状态，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1码和HDB3码。接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的DET、BPF、BS-R和NRZ ，观察这些信号波形。观察时应注意：

　　HDB3单元的NRZ信号（译码输出）滞后于信源模块的NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。

　　DET是占空比等于0.5的单极性归零码。

　　BPF信号是一个幅度和周期都不恒定的准正弦信号，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。

　　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的Q值越高，因而越难于实现），而HDB3码则不存在这种问题。本实验中若24位信源代码中连零很多时，则难以从AMI码中得到一个符合要求的稳定的位同步信号，因此不能完成正确的译码（由于分离参数的影响，各实验系统的现象可能略有不同。一般将信源代码置成只有1个“1”码的状态来观察译码输出）。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。

　　四、实验报告要求

　　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？为什么？

　　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。

　　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 11 1111

　　AMI 1 -11-1 1 -1 1

　　HDB31 -11-1 1 -1 1

　　信息代码0 0 0 00 0 0 00 0 0 00

　　AMI 0 0 0 00 0 0 00 0 0 00

　　HDB30 0 0 1-1 0 0 1 -1 0 0 1 -1

　　信息代码 0 1 1 10 0 1 00 0 0 01 1 0 00 0 1 00 0 0 0

　　AMI0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 01 -1 0 0 0 0 1 00 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。

　　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。

　　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：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。

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