实验三 码型变换实验

实验三码型变换实验

一、实验目的

1．了解几种常见的数字基带信号。

2．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。

3．掌握用FPGA实现码型变换的方法。

二、实验内容

1．观察NRZ、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码的波形。2．观察全0码或全1码时各码型波形。

3．观察HDB3码、AMI码、BNRZ码正、负极性波形。

4．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。

5．自行设计码型变换电路，下载并观察输出波形。

三、实验器材

1．信号源模块

2．码型变换模块

3．20M双踪示波器一台

4．频率计（可选）一台

5．PC机（可选）一台

6．连接线若干

四、实验原理

1．编码规则

①NRZ码(见教材)

②RZ码(见教材)

③BNRZ码－双极性不归零码

1 0 1 0 0 1 1 0

＋E

-E

④BRZ码－双极性归零码

1 0 1 0 0 1 1 0

＋E

-E

⑤AMI码(见教材)

⑥HDB3码(见教材)

⑦BPH码

BPH码的全称是数字双相码（Digital Diphase），又叫分相码(Biphase，Split-phase)或曼彻斯特码（Manchester），其编码规则之一是：

0 01（零相位的一个周期的方波）；

110（π相位的一个周期的方波）。例如：

代码： 1 1 0 0 1 0 1

双相码： 10 10 01 01 10 01 10

这种码既能提取足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。但带宽要宽些。⑧CMI码

CMI码的全称是传号反转码，其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0”码用“01”表示。例如：

代码： 1 1 0 1 0 0 1 0

CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01

这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型。在光纤传输系统中有时也用CMI码作线路传输码型。

2．电路原理

将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入U900（EPM7128SLC84-15）进行变换，可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号。解码时同样也需要送入FPGA进行解码，得到NRZ码。

①NRZ码

从信号源“NRZ”点输出的数字码型即为NRZ码，请参考信号源工作原理。

②BRZ、BNRZ码

将NRZ码和位同步信号BS分别送入双四路模拟开关U902（4052）的控制端作为控制信号，在同一时刻，NRZ码和BS信号电平高低的不同组合（00、01、10、11）将控制U902分别接通不同的通道，输出BRZ码和BNRZ码。X通道的4个输入端X0、X1、X2、X3分别接－5V、GND、＋5V、GND，在控制信号控制下输出BRZ码；Y通道的4个输入端Y0、Y1、Y2、Y3分别接－5V、－5V、＋5V、＋5V，在控制信号控制下输出BNRZ 码。解码时通过电压比较器U907（LM339）将双极性的BRZ和BNRZ码转换为两路单极性码，即双—单（极性）变换，再送入U900进行解码，恢复出原始的NRZ码。

③RZ、BPH码

同BRZ、BNRZ，因是单极性码，其编解码过程全在U900中完成，在这里不再赘述。

④AMI码

由于AMI码是双极性的码型，所以它的变换过程分成了两个部分。首先，在U900中，将NRZ码经过一个时钟为BS的JK触发器后，再与NRZ信号相与后得到控制信号AMIB，该信号与NRZ码作为控制信号送入单八路模拟开关U905（4051）的控制端，U905的输出即为AMI码。解码过程与BNRZ码一样，也需先经过双—单变换，再送入U900进行解码。

⑤HDB3码

HDB3码的编、解码框图分别如图3-1、3-2所示，其编、解码过程与AMI码相同，这里不再赘述。

图3-1 HDB3编码原理框图

图3-2HDB3解码原理框图

⑥CMI码

由于是单极性波形，CMI码的编解码过程全部在U900中完成，其编码电路原理框图如图3-3所示：

图3-3 CMI编码原理框图

五、实验步骤

1．将信号源模块、码型变换模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2．插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED001、LED002、D900、D901发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。

3．将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为00000101 00000000，SW103、SW104、SW105设置为01110010 00110000 00101010。按实验一的介绍，此时分频比千位、十位、个位均为0，百位为5，因此分频比为500，此时位同步信号频率应为4KHz。观察BS、FS、2BS、NRZ各点波形。

4．分别将信号源模块与码型变换模块上以下四组输入/输出接点用连接线连接：BS与BS、FS与FS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。观察码型变换模块上其余各点波形。5．任意改变信号源模块上的拨码开关SW103、SW104、SW105的设置，以信号源模块的NRZ码为内触发源，用双踪示波器观察码型变换模块各点波形。

6．将信号源模块上的拨码开关SW103、SW104、SW105全部拨为1或全部拨为0，观察码型变换模块各点波形。