專業班級：
指導老師：李 敏
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實驗一 數字基帶訊號
一、實驗目的
1、瞭解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶訊號波形特點。
2、掌握AMI、HDB3碼的編碼規則。
3、掌握從HDB3碼訊號中提取位同步訊號的方法。
4、掌握集中插入幀同步碼時分複用訊號的幀結構特點。
5、瞭解HDB3（AMI）編譯碼整合電路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碼中提取位同步訊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，開啟電源開關。
2、用示波器觀察數字信源單元上的各種訊號波形。
用信源單元的FS作為示波器的外同步訊號，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，對照發光二極體的發光狀態，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產生程式碼×1110010（×為任意程式碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產生任意資訊程式碼，觀察本實驗給定的集中插入幀同步碼時分複用訊號幀結構，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訊號作為示波器的外同步訊號。 （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置為全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為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 ，觀察這些訊號波形。觀察時應注意：
HDB3單元的NRZ訊號（譯碼輸出）滯後於信源模組的NRZ-OUT訊號（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訊號是一個幅度和週期都不恆定的準正弦訊號，BS-R是一個週期基本恆定（等於一個碼元週期）的TTL電平訊號。
信原始碼連0個數越多，越難於從AMI碼中提取位同步訊號（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位信原始碼中連零很多時，則難以從AMI碼中得到一個符合要求的穩定的位同步訊號，因此不能完成正確的譯碼（由於分離引數的影響，各實驗系統的現象可能略有不同。一般將信原始碼置成只有1個“1”碼的狀態來觀察譯碼輸出）。若24位信原始碼全為“0”碼，則更不可能從AMI訊號（亦是全0訊號）得到正確的位同步訊號。
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）與信原始碼中的“1”碼相對應的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什麼？
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）與信原始碼中的“1”碼對應的AMI碼及HDB3碼不一定相同。因信原始碼中的“1”碼對應的AMI碼“1”、“-1”相間出現，而HDB3碼中的“1”，“-1”不但與信原始碼中的“1”碼有關，而且還與信原始碼中的“0”碼有關。
2. 設程式碼為全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，給出AMI及HDB3碼的程式碼和波形。
答：資訊程式碼 1 11 1111
AMI 1 -11-1 1 -1 1
HDB31 -11-1 1 -1 1
資訊程式碼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
資訊程式碼 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碼中提取位同步訊號的原理。
答：HDB3中不含有離散譜fS(fS在數值上等於碼速率)成分。整流後變為一個佔空比等於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訊號，再經過整形、移相後即可得到合乎要求的位同步訊號。
4. 試根據佔空比為0.5的單極性歸零碼的功率譜密度公式說明為什麼資訊程式碼中的連0碼越長，越難於從AMI碼中提取位同步訊號，而HDB3碼則不存在此問題。
答：將HDB3碼整流得到的佔空比為0.5的單極性歸零碼中連“0”個數最多為3 ，而將AMI碼整流後得到的佔空比為0.5的單極性歸零碼中連“0”個數與資訊程式碼中連“0” 個數相同。所以資訊程式碼中連“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，越難於提取位同步訊號。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，於提取位同步訊號。
