数通实验报告一.数字基带信号

通信原理实验报告书

题目：实验一

专业：信息安全

姓名：

学号：

时间：2014-12-13

通信原理实验报告（实验一）

实验名称：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

码和HDB3码。

（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.实验过程及结果：

按指导书所示步骤连接好仪器，将所有灯泡开关关掉，得到示波器所示图像即为全零码的AMI码，将开关k4置于右端，得到的即为全零码的HDB3码，如图：

全零AMI码

全零HDB3码同理，将灯泡开关全部调至灯亮，得到的即为全一码：

AMI/HDB3码

随后自己选择一组数据进行调试，选择数据为0111 0110 0000 1100 0000 ，根据AMI码和HDB3码的原理先分别画出码形图如下图：

再在试验箱中进行调试，得到波形如下（由于编码输出AMI-HDB3比信源输入NRZ-OUT延迟了4个码元，示波器上AMI,HDB3码形应与虚线框中一致）：

AMI码

HDB3码与自己得出的码形相符，试验成功。

五.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？

答：不归零码是当“1”出现时电平翻转，当“0”出现时电平不翻转。数据1和0的区别不是电平高低，而是电平是否转换。而归零码在出现”0”时会出现零电位。

（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：不一定相同，因为HDB3码中要考虑到零转化成的1码。

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：全1、全0码如上图所示，0111 0010 0000 1100 0010 0000的波形如下：

AMI码

HDB3码

3. 总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。

答：一般将AMI或HDB3码数字信号进行整流处理，得到占空比为0.5的单极性归零码。这种信号的功率谱也在图2中给出。由于整流后的AMI，HDB3码中含有离散谱fs，故可用一选频网络得到频率为fs的正弦波，经整形、限幅、放大处理后即可得到位同步信号。

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

六.实验总结

通过本次试验，我学会了通信实验中一些基本仪器的操作使用方法，也巩固了课堂上所学习的知识。在仪器操作上，示波器的调节是一个难点，在诸多按键和旋钮中我们需要一一尝试直到最后调节出想要的波形，在这些尝试中我也渐渐掌握了旋钮各自的作用，学会如何熟练地调节。在不断对波形的识别和辨认中训练了将原码转化为AMI码和HDB3码的方法，并能通过转换后的波形还原出原码。