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。
2、掌握常用基带传输码型的编码规则。
3、掌握常用CPLD实现码型变换的方法。
二、实验内容
1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。
2、观察全0码HDB3 码波形。
3、观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材
1、信号源模块（一块）
2、6号模块（一块）
3、7号模块（一块）
4、20M双踪示波器（一台）
5、连接线
四、实验原理
（一）基本原理
在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。
基带传输系统是指不使用载波装置而直接传送基带限号的系统。
其基本结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。
要先将基带脉冲输入信道信号形成器，经过一系列的处理再输出基带脉冲。
这里信道信号形成器用来适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的煤质（如可以通过从直流至高频的有线线路）；接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。
若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信号传输的基带信号，则称此变换器为数字基带调制器；想反，把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器，称之为基带解调器。
基带信号是代码的一种电表示形式。
在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。
对传输用的基带信号的只要要求有两点：（１）对个种代码的要求，期望将原始信息符合编织成适合于传输用的码型；对所选码型的点波形要求，期望电波形适合于在信道中传输。
（二）编码规则
１、ＮＲＺ码
ＮＲＺ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平分别表示
二进制信息“１”和“０”，在整个码元期间保持不变。
２、ＲＺ码
ＲＺ码的全称是单极性归零码，与ＮＲＺ码不同的是，发送“１”时在整个码元
期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。
３、ＡＭＩ码
ＡＭＩ码的全称是传号交替反转码。
代码的０礽变换为传输码的０，而把代码中
的１交替地变换为传输码的＋１，－１，＋１，－１．．．．．．。
由于ＡＭＩ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，而
且它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。
ＡＭＩ码还有编译码电路简单以及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，在高密度信息得数据传输中，得到广泛采用。
４、ＨＤＢ３码
ＨＤＢ３码是对ＡＭＩ码的一种改进码，它的全称是三级高级双极性码。
其编码规则如下：当出现4个或4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一非0符合统计性的符合，用V表示，使附加V符合后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。
当两个相邻V符号之间有奇数个非0符号时，用取代节“000V”取代4个连0信息码；当两个相邻V符号间有偶数个非0符号时，用取代节“B000”取代4连0信息码。
５、CMI码
CMI码是传号反转码的简称，其编码规则为：“1”码交替用“11”和“00”表示；“0”
码用“01”表示。
此码由于有较多的电平跃变，含丰富的定时信息。
６、PBH码
PBH码的全称是数字在双相码，又称Manchester码，即曼彻斯特码。
它是对每个二进制码分别利用了两个具有2个不同相位的二进制新码去取代的码，编码规则之一是：0变01；1变10。
特点是只使用两个电平，既能提供足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。
（三）点路原理
将信号源产生的NRZ码和为同步信号BS送入 U1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，如DHB3码的正、负极性编码信号
送入U2的选通控制端，控制模拟开关轮流选通正、负电平，从而得到完整的HDB3
码。
解码也同样需要将双极性的HDB3码交换成分别代表正极性和负极性的两路信
号，在送入CPLD进行解码，的到NRZ码。
其他双极性码的编译、解码过程相同。
五、实验步骤
1、CMI,RZ,PHB码编解码电路观测
1）将信号源模块和模块6、7固定在主机箱上，将螺丝拧紧，确保电源接触良好。
2）通过模块6上的拨码开工S1选择码型为CMI码，即“00100000”
3）信号源模块上S4、S5都拨到“1100”，S1、S2、S3分别设为“01110010”“01010101”
“00110011”
4）实验连线：
5）将模块7的S2设为“0111”，即时钟频率为256K
6）以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“DOUT1”
波形。
如下图黄色的为NRZIN的图片，蓝色的为DOUT1的图形。
7）以“NRZIN”为内触发源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“NRZ-OUT”
波形。
如下图黄色的为NRZIN的图片，蓝色的为NRZ-OUT的图形。
8)拨码开关S1选择码型为RZ码（00010000）
以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“DOUT1”波形。
如下图黄色的为NRZIN的图片，蓝色的为DOUT1的图形。
以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“NRZ-OUT”波形。
如下图黄色的为NRZIN的图片，蓝色的为NRZ-OUT的图形。
9）将拨码开关S1选择码型为BPH码
以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“DOUT1”
波形。
如下图黄色的为NRZIN的图片，蓝色的为DOUT1的图形。
以“NRZIN”为内触发源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“NRZ-OUT”
波形。
如下图黄色的为NRZIN的图片，蓝色的为NRZ-OUT的图形
2、AMI,HDB3编码解码电路观测
1）通过模块6上的拨号开关S1选择码型为AMI码，即“01000000”。
2）将信号源S4、S5拨到“1100”，S1、S2、S3分别设为“01110010”“00011000”“01000011”。
3）实验连线
4）模块7的S2设置为“1000”
5）以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“HDB3/AMI_OUT”波形。
6)以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“NRZ_OUT”波形。
7)通过拨号开关S1选择码型为HDB3码
（1）以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“HDB3/AMI_OUT”波形。
（2）以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“NRZ_OUT”波形。
3、将信号源模块上的拨号开关S1、S2、S3全部拨为0，
（1）以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“HDB3/AMI_OUT”波形。
（2）以“NRZIN”为内触发电源，用双踪示波器同时观测“NRZIN”与编码输出“NRZ_OUT”波形。
4、实验结束关闭电源，拆除连线。
六、实验感想
通过码型变换实验可以知道如NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码等几种常用的数字基带信号，掌握常用基带码型的编码规则例如NRZ码是单极性不归零码。