哈工程通信原理實驗報告

實驗一數(shù)字基帶信號實驗一、實驗?zāi)康?、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點。2、掌握AMI、HDB3碼的編碼規(guī)則。3、了解HDB3(AMI)編譯碼集成電路CD22103。二、實驗儀器l、雙蹤示波器一臺2、通信原理Ⅵ型實驗箱一臺3、M6信源模塊三、實驗原理AMI編碼規(guī)律是：信息代碼1變?yōu)閹в蟹柕?碼即+1或-1,1的符號反轉(zhuǎn)交替；信息代碼0為0碼。AMI碼對應(yīng)的波形是占空比為0.5的雙極性歸零碼，即脈沖寬度是碼元寬度（碼元周期、碼元間隔）0.5倍。HDB3碼的編碼規(guī)律是：4個連0信息碼用取代節(jié)000V或B00V代替，當兩個相鄰V碼中間有奇數(shù)個信息1碼時取代節(jié)為000V，有偶數(shù)個信息1碼（包括0個信息1碼）時取代節(jié)為B00V，其他信息0碼仍為0碼；信息碼的1碼變?yōu)閹в蟹柕?碼即+1或-1；HDB3碼中1、B的符號符合交替反轉(zhuǎn)原則，而V的符號破壞這種符號的交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰V碼的符號又是交替反轉(zhuǎn)的；HDB3碼是占空比為0.5的雙極性歸零碼。NRZ、AMI、HDB3關(guān)系圖四、實驗內(nèi)容及步驟1、熟悉信源模塊，AMI&HDB3編譯碼模塊（由可編程邏輯器件模塊實現(xiàn)）和HDB3編譯碼模塊的工作原理。2、接通數(shù)字信號源模塊的電源。用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號波形。(1)示波器的兩個通道探頭分別接NRZ-OUT和BS-OUT，對照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作(1碼對應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對應(yīng)的發(fā)光管熄）；(2)用K1產(chǎn)生代碼×1110010（X為任意碼，1110010為7位幀同步碼），K2，K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實驗給定的集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點。3、關(guān)閉數(shù)字信號源模塊的電源，按照下表連線，打開數(shù)字信號源模塊和AMI（HDB3）編譯碼模塊電源。用示波器觀察AMI(HDB3)編譯單元的各種波形。源端口目的端口1．數(shù)字信源單元NRZ-OUTAMI(HDB3)編譯碼單元：NRZ-IN2．數(shù)字信源單元：BS-OUTAMI(HDB3)編譯碼單元：BS-IN(1)示波器的預(yù)個探頭CH1和CH2分別接NRZ-OUT和(AMI)HDB3，將信源模塊K1K2、K3的每一位都置l，觀察并記錄全l碼對應(yīng)的AMI碼和HDB3碼；再將K1,K2,K3置為全O，觀察全0碼對應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。觀察AMI碼時將開關(guān)Kl置于A端，觀察HDB3碼時將K1置于H端，觀察時應(yīng)注意編碼輸出(AMI)HDB3比輸入NRZ-out延遲了4個碼元。（2）將K1,K2,K3置于011100100000110000100000態(tài)，觀察并記錄相應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。(3)將Kl、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4（碼型選擇開關(guān)）先置A再置H端，CHI接NRz—out，CH2分別接（AMI)HDB3-D,BS-R和NRZ，觀察這些信號波形。觀察時應(yīng)注意：·NRZ信號（譯碼輸出）遲后于NRZ-OUT信號（編碼輸入）8個碼元?！MI、HDB3碼是占空比等于0.5的雙極性歸零碼，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的單極性歸零碼?！S-OUT是一個周期基本恒定（等于一個碼元周期）的TTL電平信號。·本實驗中若24位信源代碼中只有1個“l(fā)“碼，則無法從AMI碼中得到一個符合要求的位同步信號，因此不能完成正確的譯碼.。若24位信源代碼全為“0”碼，則更不可能從AMI信號（亦是全0信號）得到正確的位同步信號。信源代碼連O個數(shù)越多，越難于從AMl碼中提取位同步信號（或者說要求帶通濾波的Q值越高，因而越難于實現(xiàn)），譯碼輸出NRZ越不穩(wěn)定，而HDB3碼則不存在這種問題。五、實驗結(jié)果及分析實驗步驟2（2）：K1：01110010；K2：00100100；K3=00100101實驗現(xiàn)象如下圖所示：實驗分析：（1）集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號幀結(jié)構(gòu)特點：集中插入法是將標志碼組開始位置的群同步碼插入于一個碼組的前面。接收端一旦檢測到這個特定的群同步碼組就馬上知道了這組信息碼元的“頭”。檢測到此特定碼組時可以利用鎖相環(huán)保持一定的時間的同步。為了長時間地保持同步，則需要周期性的將這個特定的碼組插入于每組信息碼元之前。（2）NRZ碼特點：極性單一，脈沖寬度等于碼元寬度，有直流分量。實驗步驟3（1）HDB3全一碼：HDB3全零碼：AMI全一碼：AMI全零碼：實驗分析：由上圖可知，信息碼全一時，HDB3碼與AMI碼相同；信息碼全零時，AMI碼全零，在圖中顯示為一條直線，無法提取同步信息；而HDB3碼最大連零數(shù)不超過3，有信號電平的跳變，因此仍能提取定時信息。實驗步驟3（2）：將K1,K2,K3置于011100100000110000100000態(tài)，此時實驗結(jié)果如下圖所示：AMI碼：HDB3碼：實驗分析：從圖中可以看出AMI碼和HDB3碼都是雙極性歸零碼。實驗步驟3（3）：K1：01010011；K2：01001101；K3：00100101AMI-D碼：HDB3-D碼：BS-R:NRZ:實驗分析：由圖可得，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的單極性歸零碼；BS-R是一個周期基本恒定（等于一個碼元周期）的TTL電平信號，相鄰碼元的電平跳變處總對著BS-R信號的上升沿。六、實驗報告要求及思考題根據(jù)實驗觀察和紀錄回答：（l）不歸零碼和歸零碼的特點是什么？不歸零碼的脈寬等于一個碼元的寬度，歸零碼的脈寬小于一個碼元寬度。與信源代碼中的“1”碼相對應(yīng)的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什么？不一定相同。與信源代碼中“1”碼相對應(yīng)的AMI碼“1”，“-1”相間出現(xiàn)，而HDB3碼中的“1”，“-1”不但與信源代碼中的“1”有關(guān)，還有信源代碼中的“0”有關(guān)。設(shè)代碼為全1，全0及011100100000110000100000,給出AMI及HDB3碼的代碼和波形。（見實驗結(jié)果及分析）總結(jié)從HDB3碼中提取位同步信號的原理HDB3中不含有離散譜fS(fS在數(shù)值上等于碼速率)成分。整流后變?yōu)橐粋€占空比等于0.5的單極性歸零碼，其連0個數(shù)不超過3，頻譜中含有較強的離散譜fS成分，故可通過窄帶帶通濾波器得到一個相位抖動較小的正弦信號，再經(jīng)過整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信號。試根據(jù)占空比為0.5的單極性歸零碼的功率譜密度公式說明為什么信息代碼中的連0碼越長，越難于從AMI碼中提取位同步信號，而HDB3碼則不存在此問題。τ=0.5TS時單極性歸零碼的功率譜密度為：將HDB3碼整流得到的占空比為0.5的單極性歸零碼中連“0”個數(shù)最多為3，而將AMI碼整流后得到的占