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北京交通大学毕业设计 论文 开题报告 学生 徐海平 学号 12211017 指导教师 王根英 日期 2014 11 30 上课时间 星期 一 第 四 大节 通信原理实验 电子信息工程学院 通信原理实验 第 页 1 实验四实验四 HDB3HDB3 编码与译码实验编码与译码实验 一 一 实验前的准备实验前的准备 1 预习本实验相关内容 2 熟悉实验指导书附录 B 和附录 C 中实验箱面板分布及测试孔位置 定 义本实验相关模块的跳线状态 3 实验前重点掌握的内容 HDB3 编码解码原理 定时提取原理 二 二 实验目的实验目的 1 掌握 HDB3 编码规则 编码和解码原理 2 了解锁相环的工作原理和定时提取原理 3 了解输入信号对定时提取的影响 4 了解信号的传输延时 5 了解 AMI HDB3 编译码集成芯片 CD22103 三 三 实验仪器实验仪器 1 ZH5001A 通信原理综合实验系统 一台 2 20MHz 双踪示波器 一台 四 四 基本原理基本原理 1 HDB3 编译码电路在通信原理综合试验箱中 采用了 CD22103 专用 芯片 UD01 实现 AMI HDB3 的编译码实验 在该电路模块中 没有采用 复杂的线圈耦合的方法来实现 HDB3 码字转换 而是采用运算放大器 UD02 完成对 HDB3 输出进行电平变换 变换输出为双极性码或单极性 码 AMI HDB3 编译码系统组成框图见下图 该模块各测试点安排如下 TPD01 编码输入数据 256kbps TPD02 256kHz 编码输入时钟 256kHz TPD03 HDB3 输出 TPD04 HDB3 输出 TPD05 HDB3 输出双极性码 TPD06 译码输入时钟 256kHz TPD07 译码输出数据 256kHz 通信原理实验 第 页 2 TPD08 HDB3 输出 单极性码 2 位定时提取电路位定时提取电路采用锁相环方法 在系统工作中锁 相环将接收端的 256kHz 时钟锁定在发端的 256kHz 的时钟上 来获得系 统的同步时钟 如 HDB3 接收的同步时钟及后续电路同步时钟 五 五 实验内容实验内容 1 HDB3 编码规则验证 首先将单 双极性码输出选择开关 KD02 设置在 2 3 位置 AMI HDB3 编码 开关 KD03 设置在 HDB3 位置 使该模块工作在 HDB3 码方式 1 用示波器同时观测输入数据 TPD01 和 AMI 输出双极性编码数据 TPD05 波形及单极性编码数据 TPD08 波形 观测时用 TPD01 同步 分析 观测输入数据与输出数据关系是否满足 AMI 编码关系 画下一个周期的 测试波形 3 全 1 信号输入 输入悬空 4 全 0 信号的产生 接地法 探头接入 TPD01 法 2 HDB3 译码和时延的测量 将输入数据选择跳线开关 KD01 设置在 M 位置 右端 将 CMI 编码模块 内的 M 序列类型选择跳线开关 KX02 设置在 1 2 位置 左端 产生 15 位周期 m 序列 将锁相环模块内输入信号选择跳线开关 KP02 设置在 HDB3 位置 左端 用示波器同时观测输入数据 TPD01 和 HDB3 译码输出数据 TPD07 波形 观 通信原理实验 第 页 3 测时用 TPD01 同步 分析观测 HDB3 编码输入数据与 HDB3 译码输出数据 关系是否满足 HDB3 编译码系统要求 画下测试波形 3 HDB3 编码信号中同步时钟分量定性观测 将输入数据选择跳线开关 KD01 设置在 M 位置 右端 通过 CMI 编码模 块内的 m 序列类型选择跳线开关 KX02 的设置 产生 15 位周期 m 序列 将锁相环模块内输入信号选择跳线开关 KP02 设置在 HDB3 位置 左端 1 将极性码输出选择跳线开关 KD02 设置在 2 3 位置 右端 产生单 极性码输出 用示波器测量模拟锁相环模块 TPP01 TPP02 波形 然后将 跳线开关 KD02 设置在 1 2 位置 左端 产生双极性码输出 观测 TPP01 TPP02 波形变化 2 将极性码输出选择跳线开关 KD02 设置在 2 3 位置 右端 产生单 极性码输出 使输入数据为全 1 码 测试模拟锁相环模块 TPP01 点的同 步时钟分量波形步骤 记录并分析测试结果 3 使输入数据为全 0 码 重复上述步骤 2 记录测试结果 六 六 实验结论分析实验结论分析 一 HDB3 编码规则验证 1 m 序列双极性 从示波器图中可以看出 输入数据 1 1 1 0 0 1 0 HDB3 双极性码数据 1 1 1 0 0 1 0 符合 HDEB3 码编码规则 可以看出 HDB3 码译码有延时 因为没有出现 4 个以上 连零序列 所以该 HDB3 码编码结果与 AMI 编码结果相同 2 M 序列单极性 通信原理实验 第 页 4 从示波器图中可以看出 输入数据 1 1 1 0 0 1 0 输出单极性 HDB3 序列 1 1 1 0 0 1 0 与双极性码相比较 所有的 1 码都变成了 1 码 其他都没有改变 3 全 1 双极性 从示波器图中可以看出 输入数据 11111 HDB3 双极性码据 11 11 1 全输入 1 码的时候 HDB3 双极性码正负极性交替出现 4 全 1 单极性 通信原理实验 第 页 5 从示波器图中可以看出 输入数据111 HDB3 单极性码数据 1 1 1 5 全 0 双极性 从示波器上 可以看出 输入全 0 码时 在输出中加入了破坏信号 V 和平衡信号 B 以保证时钟能正确识别每一个 0 码 输入数据 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 输出数据 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 6 全 0 单极性 通信原理实验 第 页 6 输入数据 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 输出数据 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 单极性码其实就是将双极性中所有的 1 码变成了 1 码 1 码和 0 码仍然保持不变 7 输入输出延时观测 图中 编码输入与解码输出序列大致相差八个时钟周期 一个时间周期大约 3 9us 故实际测量延时在 32us 左右 与理论计算 编码译码各 4 个时钟时延 基本 符合 8 M 序列单极性时钟 9 M 序列双极性时钟 通信原理实验 第 页 7 10 1 单极性时钟 11 0 单极性时钟 七 七 思考题思考题 1 简述 AMI HDB3 码型的特点 由 AMI 码确定的基带信号中正负脉冲交替 而 0 电位保持不变 所以由 AMI 码确定的基带信号无直流分量 且只有很小的低频分量 不易提取定 时信号 由于它可能出现长的连 0 串 HDB3 码确定的基带信号无直流分量 且只有很小的低频分量 HDB3 中连 0 串的数目至多为 3 个 易于提取定时信号 编码规则复杂 但译码较 简单 2 AMI 和 HDB3 码的主要区别是什么 AMI 的编码规律是 1 变为 1 或 1 符号交替反转 0 为 0 码 HDB3 的编码规律是 4 个相连 0 码用 000V 或 B00V 代替 当两个相邻 V 码中间 有奇数个信息 1 码时取代节为 000V 有偶数个信息 1 码 包括 0 个信息 通信原理实验 第 页 8 1 码 时取代节为 B00V 其它的信息 0 码仍为 0 码 信息码的 1 码变为