通信原理实验1 - 图文

实验一 HDB3码型变换实验

一、实验目的

1、 了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。 2、 掌握HDB3码的编译规则。

3、 了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。

二、实验器材

1、 主控&信号源、2号、8号、13号模块 各一块 2、 双踪示波器 一台 3、 连接线 若干

三、实验原理

1、HDB3编译码实验原理框图

HDB3输出信号源PN15数据HDB3编码HDB3-A1电平变换CLK时钟HDB3-B1数据移位输出取绝对值缓存4bitHDB3-A2极性反变换HDB3输入时钟HDB3-B2信号检测译码时钟输入单极性码8# 基带传输编译码模块数字锁相环法位同步BS2数字锁相环输入13# 载波同步及位同步模块 HDB3编译码实验原理框图

2、实验框图说明

我们知道AMI编码规则是遇到0输出0，遇到1则交替输出+1和-1。而HDB3编码由于需要插入破坏位B，因此，在编码时需要缓存3bit的数据。当没有连续4个连0时与AMI编码规则相同。当4个连0时最后一个0变为传号A，其极性与前一个A的极性相反。若该传号与前一个1的极性不同，则还要将这4个连0的第一个0变为B，B的极性与A相同。实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后，得到HDB3-A1和HDB3-B1两路信号，再通过电平转换电路进行变换，从而得到HDB3编码波形。

同样AMI译码只需将所有的±1变为1，0变为0即可。而HDB3译码只需找到传号A，将传号和传号前3个数都清0即可。传号A的识别方法是：该符号的极性与前一极性相同，该符号即为传号。实验框图中译码过程是将HDB3码信号送入到电平逆变换电路，再通过译码处理，得到原始码元。

四、实验步骤

实验项目一HDB3编译码（256KHz归零码实验）

概述：本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证HDB3编译码规则。

1、关电，按表格所示进行连线。 源端口 信号源：PN 据) 信号源：CLK 钟) 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH7(HDB3输入) 块 模块13：TH7(数字锁相环输入) 模块8：TH9(译码时钟输入) 数字锁相环位同步提取 提供译码位时钟 将数据送入译码模模块8：TH4(编码输入-时提供编码位时钟 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数连线说明 基带信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。 4、实验操作及波形观测。

（1）用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH1(HDB3输出)，观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证HDB3编码规则。

注：观察时注意码元的对应位置。

（2）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP2 (HDB3-A1)，观察基带码元的奇数位的变换波形。

（3）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP3 (HDB3-B1)，观察基带码元的偶数位的变换波形。

（4）用示波器分别观测模块8的TP2(HDB3-A1)和TP3(HDB3-B1)，可从频域角度观察信号所含256KHz频谱分量情况；或用示波器减法功能观察HDB3-A1与HDB3-B1相减后的波形情况,，并与HDB3编码输出波形相比较。

（5）用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录HDB3译码波形与输入信号波形。 思考：译码过后的信号波形与输入信号波形相比延迟多少？ 答：波形相比延迟了八个时钟周期。

（6）用示波器分别观测TP4(HDB3-A2)和TP8(HDB3-B2)，从时域或频域角度了解HDB3码经电平变换后的波形情况。

（7）用示波器分别观测模块8的TH7(HDB3输入)和TH6(单极性码)，从频域角度观测双极性码和单极性码的256KHz频谱分量情况。

（8）用示波器分别观测编码输入的时钟和译码输出的时钟，观察比较恢复出的位时钟波形与原始位时钟信号的波形。

思考：此处输入信号采用的单极性码，可较好的恢复出位时钟信号，如果输入信号采用的是双极性码，是否能观察到恢复的位时钟信号，为什么？

答：不能。因为采用双极性码时，接收时钟信号与发出的时钟信号不同步。

实验项目二 HDB3编译码（256KHz非归零码实验）

概述：本项目通过观测HDB3非归零码编译码相关测试点，了解HDB3编译码规则。 1、保持实验项目一的连线不变。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K非归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0100，即提取256K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。

4、实验操作及波形观测。参照前面的256KHz归零码实验项目的步骤，进行相关测试。

(1) (2)

(3) (4)

(5) (6)

(7) (8)

实验项目三 HDB3码对连0信号的编码、直流分量以及时钟信号提取观测

概述：本项目通过设置和改变输入信号的码型，观测HDB3归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况，进一步了解HDB3码特性。

1、关电，按表格所示进行连线。 源端口 模块2：DoutMUX 据) 模块2：BSOUT 钟) 模块8：TH1(HDB3输出) 模块8：TH5(单极性码) 模块13：TH5(BS2) 模块8：TH7(HDB3输入) 块 模块13：TH7(数字锁相环输入) 模块8：TH9(译码时钟输入) 数字锁相环位同步提取 提供译码位时钟 将数据送入译码模模块8：TH4(编码输入-时提供编码位时钟 目的端口 模块8：TH3(编码输入-数连线说明 基带信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】 →【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置为11110000，使DoutMUX输出码型中含有连4个0的码型状态。（或自行设置其他码值也可。）

3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256KHz的32位拨码信号。 4、实验操作及波形观测。 （1）观察含有长连0信号的HDB3编码波形。用示波器观测模块8的TH3(编码输入-数据)和TH1(HDB3输出)，观察信号中出现长连0时的波形变化情况。

注：观察时注意码元的对应位置。

思考：HDB3编码与AMI编码波形有什么差别？

答：含有长连0信号的HDB3的编码波形在连零时仍呈现正负交替现象，但AMI编码时信号电平长时间不跳变。

（2）观察HDB3编码信号中是否含有直流分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入数据和编码输出数据，编码输入时钟和译码输出时钟，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111，观察拨码过程中编码输入数据和编码输出数据波形的变化情况。

思考：HDB3码是否存在直流分量？ 答：HDB3码中不存在直流分量。

（3）观察HDB3编码信号所含时钟频谱分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分别观测编码输入数据和编码输出数据，再分别观测编码输入时钟和译码输出时钟，观察记录波形。再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1，观察记录波形。

思考：数据和时钟是否能恢复？注：有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。在恢复时钟方面HDB3码与AMI码比较有哪一个更好？比较不同输入信号时两种码型的时钟恢复情况并联系其编码信号频谱分析原因。

答：数据和时钟能够恢复。HDB3码和AMI码比较，HDB3码的恢复情况更好。其原因是HDB3编码信号频谱所含能量比AMI编码信号频谱所含能量多。

思考：HDB3编码与AMI编码波形有什么差别？

答：含有长连0信号的HDB3的编码波形在连零时仍呈现正负交替现象，但AMI编码时信号电平长时间不跳变。

（2）观察HDB3编码信号中是否含有直流分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为00000000 00000000 00000000 00000011，用示波器分别观测编码输入数据和编码输出数据，编码输入时钟和译码输出时钟，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111 11111111 11111111 11111111，观察拨码过程中编码输入数据和编码输出数据波形的变化情况。

思考：HDB3码是否存在直流分量？ 答：HDB3码中不存在直流分量。

（3）观察HDB3编码信号所含时钟频谱分量。将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分别观测编码输入数据和编码输出数据，再分别观测编码输入时钟和译码输出时钟，观察记录波形。再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1，观察记录波形。

思考：数据和时钟是否能恢复？注：有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。在恢复时钟方面HDB3码与AMI码比较有哪一个更好？比较不同输入信号时两种码型的时钟恢复情况并联系其编码信号频谱分析原因。

答：数据和时钟能够恢复。HDB3码和AMI码比较，HDB3码的恢复情况更好。其原因是HDB3编码信号频谱所含能量比AMI编码信号频谱所含能量多。

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