數字基帶信號實驗報告
專業班級:
指導老師:李 敏
姓 名:
學 號:
實驗一 數字基帶信號
一、實驗目的
1、瞭解單極性碼、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碼的編碼規則。
3、掌握從HDB3碼信號中提取位同步信號的方法。
4、掌握集中插入幀同步碼時分複用信號的幀結構特點。
5、瞭解HDB3(AMI)編譯碼集成電路CD22103。
二、實驗內容
1、用示波器觀察單極性非歸零碼(NRZ)、傳號交替反轉碼(AMI)、三階高密度雙極性碼(HDB3)、整流後的AMI碼及整流後的HDB3碼。
2、用示波器觀察從HDB3碼中和從AMI碼中提取位同步信號的電路中有關波形。
3、用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形。
三、實驗步驟
本實驗使用數字信源單元和HDB3編譯碼單元。
1、熟悉數字信源單元和HDB3編譯碼單元的工作原理。接好電源線,打開電源開關。
2、用示波器觀察數字信源單元上的各種信號波形。
用信源單元的FS作爲示波器的外同步信號,示波器探頭的地端接在實驗板任何位置的GND點均可,進行下列觀察:
(1)示波器的兩個通道探頭分別接信源單元的NRZ-OUT和BS-OUT,對照發光二極管的發光狀態,判斷數字信源單元是否已正常工作(1碼對應的發光管亮,0碼對應的發光管熄);
(2)用開關K1產生代碼×1110010(×爲任意代碼,1110010爲7位幀同步碼),K2、K3產生任意信息代碼,觀察本實驗給定的集中插入幀同步碼時分複用信號幀結構,和NRZ碼特點。
3、 用示波器觀察HDB3編譯單元的各種波形。
仍用信源單元的FS信號作爲示波器的外同步信號。 (1)示波器的`兩個探頭CH1和CH2分別接信源單元的NRZ-OUT和HDB3單元的AMI-HDB3,將信源單元的K1、K2、K3每一位都置1,觀察全1碼對應的AMI碼(開關K4置於左方AMI端)波形和HDB3碼(開關K4置於右方HDB3端)波形。再將K1、K2、K3置爲全0,觀察全0碼對應的AMI碼和HDB3碼。觀察時應注意AMI、HDB3碼的碼元都是佔空比爲0.5的雙極性歸零矩形脈衝。編碼輸出AMI-HDB3比信源輸入NRZ-OUT延遲了4個碼元。
(2)將K1、K2、K3置於0111 0010 0000 1100 0010 0000態,觀察並記錄對應的AMI(3)將K1、K2、K3置於任意狀態,K4先置左方(AMI)端再置右方(HDB3)端,CH1碼和HDB3碼。 接信源單元的NRZ-OUT,CH2依次接HDB3單元的DET、BPF、BS-R和NRZ ,觀察這些信號波形。觀察時應注意:
HDB3單元的NRZ信號(譯碼輸出)滯後於信源模塊的NRZ-OUT信號(編碼輸入)8個碼元。
DET是佔空比等於0.5的單極性歸零碼。
BPF信號是一個幅度和週期都不恆定的準正弦信號,BS-R是一個週期基本恆定(等於一個碼元週期)的TTL電平信號。
信源代碼連0個數越多,越難於從AMI碼中提取位同步信號(或者說要求帶通濾波的Q值越高,因而越難於實現),而HDB3碼則不存在這種問題。本實驗中若24位信源代碼中連零很多時,則難以從AMI碼中得到一個符合要求的穩定的位同步信號,因此不能完成正確的譯碼(由於分離參數的影響,各實驗系統的現象可能略有不同。一般將信源代碼置成只有1個“1”碼的狀態來觀察譯碼輸出)。若24位信源代碼全爲“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。
四、 實驗報告要求
1. 根據實驗觀察和紀錄回答:
(1)不歸零碼和歸零碼的特點是什麼?
(2)與信源代碼中的“1”碼相對應的AMI碼及HDB3碼是否一定相同?爲什麼?
答:1)不歸零碼特點:脈衝寬度 τ 等於碼元寬度Ts歸零碼特點:τ <Ts
2)與信源代碼中的“1”碼對應的AMI碼及HDB3碼不一定相同。因信源代碼中的“1”碼對應的AMI碼“1”、“-1”相間出現,而HDB3碼中的“1”,“-1”不但與信源代碼中的“1”碼有關,而且還與信源代碼中的“0”碼有關。
2. 設代碼爲全1,全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000,給出AMI及HDB3碼的代碼和波形。
答:信息代碼 1 11 1111
AMI 1 -11-1 1 -1 1
HDB31 -11-1 1 -1 1
信息代碼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
信息代碼 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. 總結從HDB3碼中提取位同步信號的原理。
答:HDB3中不含有離散譜fS(fS在數值上等於碼速率)成分。整流後變爲一個佔空比等於0.5的單極性歸零碼,其連0個數不超過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,再經過整形、移相後即可得到合乎要求的位同步信號。
4. 試根據佔空比爲0.5的單極性歸零碼的功率譜密度公式說明爲什麼信息代碼中的連0碼越長,越難於從AMI碼中提取位同步信號,而HDB3碼則不存在此問題。
答:將HDB3碼整流得到的佔空比爲0.5的單極性歸零碼中連“0”個數最多爲3 ,而將AMI碼整流後得到的佔空比爲0.5的單極性歸零碼中連“0”個數與信息代碼中連“0” 個數相同。所以信息代碼中連“0”碼越長,AMI碼對應的單極性歸零碼中“1”碼出現概率越小,fS離散譜強度越小,越難於提取位同步信號。而HDB3碼對應的單極性歸零碼中“1”碼出現的概率大,fS離散譜強度大,於提取位同步信號。
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