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1、实 验 报 告课程名称通信原理实验项目名称 数字基带信号实验、数字调制解调实验实验类型 硬件实验实验学时4学时班级电子信息工程4班学号 姓名 指导教师张晓林实验室名称21B361实验室实验时间 2017.5.25 实验成绩实验原理（1分）实验步骤（2分）实验结果（2分)总成绩教师签字日期 哈尔滨工程大学教务处 制 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、HDB2的编码规则 3、了解HDB3（AMI)编译码集成电路CD22103.二、 实验仪器双踪示波器、通信原理VI实验箱一台、M6信源模块三、 实验内容 1、用示
2、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。四、 基本原理1、单极性码、双极性码、归零码、不归零码 对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。 a）单极性不归零码，无电压表示0，恒定正电压表示”1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。 b)双极性不归零码，”1码和0码都有电流，”1为正电流，”0”为负电流，
3、正和负的幅度相等，判决门限为零电平。 c)单极性归零码，当发”1码时，发出正电流,但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发0码时，仍然不发送电流。 d）双极性归零码,其中1码发正的窄脉冲，”0码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度,取样时间是对准脉冲的中心。归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点：不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始,需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄,根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。 单极性码会积累直流分量,这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境
4、之间提供良好绝缘的交流耦合,直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的2、AMI、HDB3码特点（1)AMI码 我们用“0”和“1”代表传号和空号。AMI码的编码规则是“0”码不变,“1”码则交替地转换为1和1。当码序列是100100011101时，AMI码就变为：100100011101.这种码型交替出现正、负极脉冲，所以没直流分量，低频分量也很少,它的频谱如图5-1所示，AMI码的能量集中于f0/2处(f0为码速率)。 信息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 AMI码: +1 0 01+1 0 0 0-1+11 由于AMI码的传号交
5、替反转,故由于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。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。 除了上述特点以外，AMI码还有编译码电路简单以及便于观察误码情况等优点,它是以种基本的线路码，在高密度信息流得数据传输中,得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即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。 （2）HDB3码 HDB3码是对AMI码的一种改进码,它的全称是三阶高密度双极性码。其编码规则如下：用B脉冲来保证任意两个相连取代节的V脉冲间“1的个数为奇数.当相邻V脉冲间“1”
6、码数为奇数时,则用“000V”取代，为偶数个时就用“B00V”取代。在V脉冲后面的“1”码和B码都依V脉冲的极性而正负交替改变。为了讨论方便,我们不管“0”码，而把相邻的信码“1和取代节中的B码用B1B2 .。.Bn表示，Bn后面为V，选取“000V”或“B00V”来满足Bn的n为奇数.当信码中的“1”码依次出现的序列为VB1B2B3.BnVB1时，HDB3码为。.或为.。.由此看出，V脉冲是可以辩认的，这是因为Bn和其后出现的V有相同的极性,破坏了相邻码交替变号原则，我们称V脉冲为破坏点，必要时加取代节BOOV，保证n永远为奇数,使相邻两个V码的极性作交替变化。由此可见，在HDB3码中。相邻
7、两个V码之间或是其余的“1”码之间都符合交替变号原则，而取代码在整修码流中不符合交替变号原则。经过这样的变换，既消除了直流成分,又避免了长连“0”时位定时不易恢复的情况，同时也提供了取代信息。图5-2给出了HDB3码的频谱，此码符合前述的对频谱的要求。 例如： 代码: 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 000 0 1 1 AMI码： 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 000 0 -1 +1HDB3码：-1 0 0 0 V +1 0 0 0 +V 1 +1 B00 V +1 -1 HDB3码的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3
8、个的优点,而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是十分有利的。HDB3码是CCITT推荐使用的码型之一。五、 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、接通数字信号源模块电源.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X 1110010 （X为任意代码
9、,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电源，按下表连线，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。源端口目的端口1。数字信源单元NRZOUTAMI（HDB3）编译单元NRZIN2。数字信源单元BSOUTAMI(HDB3）编译单元BSIN(1）示波器的两个探头CH1和CH2分接信源单元的NRZOUT 和HDB3单元的（AMI）HDB3，信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码和HDB3 码；再将K
10、1、K2、K3置为全0，观察全0码对应AMI码HDB3码.观察AMI码时将HDB3单元的开关K4置于A端，观察HDB3码时将K4置于H端，观察时 应注意AMI、HDB3码是占空比于0.5的双极性归零码。编码输出HDB3 (AMI)比输入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 码和HDB3码。（3）将K1、K2、K3置于任意状态，K4先置A (AMI）端再置H （HDB3）端，CH1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.
11、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NRZOUT 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正弦信号，BSR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码的状态贯彻信
12、号输出。 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。六、 实验结果观察到单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形符合其特点，验证了基本原理观察AMI、HDB3码波形可知代码全1时:1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1AMI码为： +1 1 +1 1 +1 1 +1 1 +1 1 +1 -1 +1 1 +1 1HDB3码为： +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 1 +1 1代码全0时:0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0AMI码为： 0 0 0
13、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0HDB3码为： 0 0 0 +V -B 0 0 -V +B 0 0 +V B 0 0 V代码为: 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0AMI码为: 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0HDB3码为： 0 0 0 +V 1 +1 B 0 0 V +1 0 0 0 +V 0实验结果分析：示波器显示HDB3码，可见对应每一符号都有零电位的间隙产生观察得到各种NRZ码，即单极性非归零码示波器观测得到的延时8个码元的波形验证了单极性码、双极性码、归零码、不归零码、AMI、HDB3等基带信号特点七、 思
14、考题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)不归零码的0电平和1电平宽度相等，归零码的0电平和1电平的宽度不相等，而且1电平的宽度小于0电平的宽度，即不归零码的占空比等于0.5而归零码的占空比小于0.5。 （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。举例: 信源代码 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 AMI 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 HDB3 1 0 0 0 1 -1 1 1 0 0 1 1 0
