必爾牘N理2普实验报告工程大学教务处制实验一、数字基带信号实验一、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、HDB2的编码规则3、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103.二、实验仪器双踪示波器、通信原理VI实验箱一台、M6信源模块三、实验容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。

四、基本原理1、单极性码、双极性码、归零码、不归零码对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。

a）单极性不归零码，无电压表示"0"，恒定正电压表示"1"，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。

b）双极性不归零码，"1"码和"0"码都有电流，"1"为正电流，"0"为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。

c）单极性归零码，当发"1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发"0"码时，仍然不发送电流。

d）双极性归零码，其中"1"码发正的窄脉冲，"0"码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。

归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点：不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。

单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的2、AMI、HDB3 码特点（1）AMI 码我们用“ 0”和“ 1 ”代表传号和空号。

AMI码的编码规则是“ 0”码不变，“ 1”码则交替地转换为+ 1和—1。

当码序列是1时，AMI码就变为：+ 100 —1000 + 1 — 1 + 10 —1。

这种码型交替出现正、负极脉冲，所以没直流分量，低频分量也很少，它的频谱如图5-1所示，AMI码的能量集中于f0/2处（f0为码速率）。

信息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 ……AMI 码：+1 0 0-1 + 1 0 0 0-1 + 1-1 ……由于AMI码的传号交替反转，故由于它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。

这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。

除了上述特点以外， AMI 码还有编译码电路简单以及便于观察误码情况等优点，它是 以种基本的线路码，在高密度信息流得数据传输中，得到广泛采用。

但是， AMI 码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连 0串，因而会造成提取定时信号的困难。

（2）HDB3 码HDB3码是对AMI 码的一种改进码，它的全称是三阶高密度双极性码。

其编码规则如 下：用B 脉冲来保证任意两个相连取代节的V 脉冲间“ 1”的个数为奇数。

当相邻V 脉冲间“ 1”码数为奇数时，则用“ 000V ”取代，为偶数个时就用“ B00V ”取代。

在V 脉冲后面的“1”码和B 码都依V 脉冲的极性而正负交替改变。

为了讨论方便，我们不管“0”码，而把相邻的信码“ 1”和取代节中的B 码用B1B2……Bn 表示，Bn 后面为V ，选取“ 000V ” 或“ B00V ”来满足Bn 的n 为奇数。

当信码中的“1 ”码依次出现的序列为 VB1B2B3...B nVB1 时，HDB3码为 --------- 1— ...+或为—I ------- ...+ + —。

由此看出，V 脉冲是可以辩认的，这是因为Bn 和其后出现的V 有相同的极性，破坏了相邻码交替变号原则，我们称 V 脉冲为 破坏点，必要时加取代节 BOOV ，保证n 永远为奇数，使相邻两个V 码的极性作交替变化。

由此可见，在HDB3码中。

相邻两个V 码之间或是其余的“1 ”码之间都符合交替变号原则，了长连“ 0”时位定时不易恢复的情况，同时也提供了取代信息。

图 频谱，此码符合前述的对频谱的要求。

例如：代码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 000 0 1 1AMI 码：-1 0 0 00 + 1 0 0 0 0-1 +1 0000 -1 + 1HDB3 码： -1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 + 1 -B00 -V +1 -1HDB3码的特点是明显的，它除了保持 AMI 码的优点外，还增加了使连 0串减少到至而取代码在整修码流中不符合交替变号原则。

经过这样的变换, 既消除了直流成分， 又避免5-2给出了 HDB3码的多3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。

这对于定时信号的恢复是十分有利的。

HDB3码是CCITT推荐使用的码型之一。

五、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、接通数字信号源模块电源。

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X 1110010 （X 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、关闭数字信号源模块电源，按下表连线，打开数字信号源模块和AMI （HDB3 ）编（1）示波器的两个探头CH1和CH2分接信源单元的NRZ-OUT 和HDB3单元的（AMI）HDB3 ，信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码和HDB3 码；再将K1、K2、K3置为全0,观察全0码对应AMI码HDB3码。

观察AMI码时将HDB3 单元的开关K4置于A端，观察HDB3码时将K4置于H端，观察时应注意AMI、HDB3 码是占空比于0.5的双极性归零码。

编码输出HDB3 （AMI）比输入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A （AMI）端再置H （HDB3）端，CH1接信源单元的 NRZ-0UT,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码的状态贯彻信号输出。

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。

六、实验结果观察到单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形符合其特点，验证了基 本原理观察AMI 、HDB3码波形可知 代码为：00001 10000100000AMI 码为： 00001 -1 0000100000HDB3 码为：00 0 +V -1 +1 -B 00 -V +10 0 0 +V 0实验结果分析：示波器显示HDB3码，可见对应每一符号都有零电位的间隙产生 观察得到各种NRZ 码，即单极性非归零码 示波器观测得到的延时 8个码元的波形代码全1时：1 1 1AMI 码为：+1 -1 +1 HDB3 码为：+1 -1+1-1代码全0时：0 0 0 AMI 码为： 0HDB3 码为：00 0 111 1111-1 +1 -1+1 -1 +1-1 +1 -1 +1■1 + 1 0 0 0 0 0 0 0 00 00 0+V -B0 -V +B111 1111 +1 -1 +1 -1 +1 -1-1 +1 -1 +1 -1+10 0 0 0 0 0 0 00 0 0+V -B0 -V七、思考题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？（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：（1）不归零码的0电平和1电平宽度相等，归零码的 0电平和1电平的宽度不相等, 而且1电平的宽度小于0电平的宽度，即不归零码的占空比等于 0.5而归零码的占空比小 于0.5。

（ 2）与信源代码中的“ 1 ”码对应的AMI 码及HDB3码不一定相同。

因信源代信源代码码和波形。

答：信息代码1 1 1 1 1 1 1 AMI1 -11 -1 1-1 1HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1信息代码 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0AMI0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0验证了单极性码、双极性码、归零码、不归零码、AMI 、HDB3等基带信号特点码中的“ 1”码对应的AMI 码“1-1 ”相间出现，而 HDB3码中的“ 1 ”，“ -1 ”不但与信源代码中的“ 1 ”码有关,而且还与信源代码中的 码有关。

举例:AMI -1 -1HDB3 -1 1 -1 -1 -12、设代码为全0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出 AMI 及HDB3码的代HDB3 0 0 0 1 -1 0 0 1 -1 0 0 1 -1信息代码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0AMI 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 1 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 -1 03. 总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。