HDB3码型变换

1、通信原理实验通信原理实验电子信息工程学院学生： XX 学号： 指导教师： 王 琴 同组成员： 00 日期： 2014 年 11 月 上课时间：星期 三 第 四 大节1码型变换码型变换3姓名： XX 学号：122110XX 班级：通信 120X第九周 星期三 第四大节实验名称：码型变换3一、一、 实验前的准备实验前的准备1、预习实验指导书上的相关内容2、根据书后目录确定本次实验需要操作的测试孔及其位置3、了解 HDB3 编/解码原理（详细内容见“四、基本原理”部分）4、理解定时提取的原理（详细内容见“四、基本原理”部分）二、二、 实验目的实验目的1、掌握 HDB3 编码规则、解码和解码原理2、了

2、解锁相环的工作原理与定时提取3、了解输入信号对定时提取的影响4、了解信号的传输时延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、20 MHz 双踪示波器 一台四、四、 基本原理基本原理1、 HDB3 编码规则HDB3 码全称三阶高密度双极性码，属伪三进制码。主要是为了应对 AMI 码中连“0”过多不易提取缺点而对 AMI 码进行改进的结果。它的编码规则是：1）当信息序列中出现四个连“0”码时，就产生一个“破坏点”V，即将第四个“0”码变为与前一非“0”符号同极性的符号，使码元极性交替变化规律遭到破坏。2）为

3、保证最终信号无直流产生，插入的破坏点之间也要保证极性交替变化。3）当两规则冲突时，插入“补信码”B 取得平衡。B 插入的位置应该是交替变化规律被破坏的小节的第一位。2、HDB3 的译码每个破坏点总与前一非“0”码元同极性。也就是说，从接收到的信号中找到破坏点V 很容易，而 V 码及其前面三个码元必为连续的三个“0” ，从而将恢复四个连“0” ，再讲所有-1 变为+1 后即可得到原码。3、编解码电路编译码电路采用集成芯片 CD22103 实现 HDB3 的编码工作。同时电路中采用运放完成对 HDB3 的输出进行电平变换，将输出变换为单极性或双极性码。其组成框图见（图 1） 。得分2图 1为进行

4、HDB3 编码，应将 CD22103 的三号引脚接+5V；AMI 编码则将其接地。在编码过程中，将 NRZ 码及时钟信号作为输入，CD22103 将输出两路并行信号（15outHDB3号引脚）和（14 号引脚） 。两信号均为半占空比的正脉冲信号，分别与 AMI 或outHDB3-HDB3 的正极性信号和负极性信号对应。两路信号经差分放大器后，得到 AMI 或 HDB3 编码。通过运放构成的相加器，HDB3 将为单极性。在译码时，需将 AMI 或 HDB3 码变换为两路信号分别送到 CD22103 的第 11、13 引脚，这一变换有双/单变换电路完成。该模块内各点测试点的安排如下（1）TPD01

5、：编码输入数据（256kbps） 。（2）TPD02:256kHz 编码输入时钟（256kHz） 。（3）TPD03：HDB3 输出+。（4）TPD04：HDB3 输出-。（5）TPD05：HDB3 输出（双极性码） 。（6）TPD06：译码输入时钟（256kHz） 。（7）TPD07：译码输出数据（256kbps） 。（8）TPD08：HDB3 输出（单极性码） 。3、定时提取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。该锁相环模块由锁相环，数字分频器， TPD01 数据输入 跳线器 M Dt 编码

6、 译码 电平 变换 电平 变换 跳线器 TPD03 TPD04 TPD05 TPD08 HDB3 AMI 跳线器 KD03 发时钟数据输出shizhong 收时钟TPD07 1-2 2-3 KD02 位定时提取电路 KD01 单极性码shizhong 双 极 性 码shizhong 256KHz 带通滤波器 模拟锁相环 （PLL） TPD06 TPD02 TPP01 UD01 UD02A UD02B 15 14 13 11 图 3.3.1 AMI/HDB3 编译码模块组成框图 3D 触发器，环路滤波器和输入端的带通滤波器组成。 锁相环组成框图见（图 2） 。图 24、主要芯片介绍（1）CD22

7、103 CD22103 型芯片是一种集编码和译码一体的 CMOS 器件，工作速率为 50kbps10Mbps。内部结构图和引脚排列见（图 3） 。图 3（2）CC4046CC4046 是一种 CMOS 单片数字锁相环电路，内含一个高性能的压控振荡器，两个工作方式不同的相位比较强。压控振荡器产生 50%占空比的方波，振荡频率约为 0.51.2MHz。锁相环 CC4046 内部结构见（图 4） ，引脚排列见（图 5） 。4图 4图 5五、五、实验内容实验内容1、HDB3 码形变换规则验证（1）通过 KX02 的设置，产生 7 位周期 m 序列。用示波器观测如下数据：输入数据（TPD01） ，HDB

8、3 输出双极性数据（TPD05）5从示波器中可以看出：HDB3 双极性数据1-10010-11-10010-1输入数据10111001011100由输入数据可得：输入数据与输出的关系满足 AMI 编码关系，只是输出数据有 3 位延迟。因为 M 序列中没有出现 4 个连 0，所以 AMI 码和 HDB3 码是一样的。输入一个周期的数据如下：HDB3 双极性数据1-10010-1输入数据1100101（2）输入数据（TPD01） ，AMI 输入单极性码数据（TPD08）6从示波器中可以看出：HDB3 蛋极性数据-1-100-10-1-1-100-10-1输入数据10111001011100（3）拔

9、除 KD01，输入数据为全 1 码。用示波器观测数据如下：从示波器中可以看出：HDB3 双极性数据1-11-11-11-11-11-11-1输入数据11111111111111全 1 码输入的时候，HDB3 双极性码正负极性交替出现。输入数据（TPD01） ，HDB3 输出单极性码数据（TPD08）7从示波器中可以看出：HDB3 单极性数据-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1输入数据11111111111111（4）KD01 跳线中间接地，输入数据全 0 码。用示波器观测数据如下：从示波器中可以看出：HDB3 双极性数据01-100-11输入数据00000008解码时，遇到

10、相同的两个极性就扔掉，可以恢复原来的全 0 序列。输入数据（TPD01） ，HDB3 输出单极性码数据（TPD08）从示波器中可以看出：HDB3 单极性数据0-1-100-1-1输入数据00000002、 HDB3 码译码和时延测量将 KD01 设置在 M 位置，将 CMI 编码模块内的 M 序列类型选择跳线开关 KX02 时至在左端，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） 。将极性码开关设置在 KD02，选为单极性，测量 TPP01 与 TPP02，得到波形见下图：从图中可以看出，HDB3 大概有 8 个时钟的延时，与理论相同

11、：编码、译码各有 4 个时钟时延。3、HDB3 时钟编码中时钟分量的定性观测（TPP01 为同步时钟分量，TPP02 为放大后的同步时钟分量）（1）通过 KX02 设置，产生 15 位周期 m 序列：KP02 设置在 HDB3 位置；KD01 设8置9为输入 m 序列；KD02 分别设置为单极性码输出和双极性码输出。用示波器观测如下数据：KD02 设置到右端，用示波器测量 TPP01、TPP02，TPP01 波形见（图 6） ；TPP02 波形见（图 7） 。图 6输出的同步时钟信号为准正弦波，频率在 256kHz 左右。波形不完美的原因在于所用带通滤波器的特性并非理想的。图 7经运放限幅放大

12、，得到时钟信号。（2）前面测得了单极性的波形，下面，将 KD02 设置在左端，测试双极性码。用示波器测量 TPP01、TPP02，TPP01 波形见（图 8） ；TPP02 波形见（图 9） 。10图 8示波器波形杂乱，因此不能确定此波是正弦波抑或准正弦波图 9由图可见，对图 8 中的信号做限幅放大后所得的波形依旧是杂乱的，并非时钟信号。（3）将 KD02 设置在右端，测试单极性码的条件下全 1 信号的时钟信号，用示波器测量 TPP01，TPP01 波形如下：11近似为正弦波（4）将输入数据该设为全 0:，测试 TPP01 的波形如下：波形也近似为正弦波。简单的总结一下，我们有下面的结论： H

13、DB3 单极性码含有时钟分量；双极性码不含有时钟分量或是较少的时钟 分量。HDB3 码是否含有时钟分量与发送的序列无关，无论是 M 序列，全 0 码，全 1 码。（4）HDB3 译码定时恢复测量通过 KX02 的设置，产生 7 位周期 m 序列；KP02 设置在 HDB3 位置。KD02 分别设置为单极性码输出和双极性码输出。用示波器观测如下数据：12m 序列，单极性码时发送时钟（TPD02） ，接收时钟（TPD06）从示波器的图中可以看出，接收时钟和发送时钟有延时。具体延时无法确定。m 序列，双极性码时发送时钟（TPD02） ，接收时钟（TPD06）双极性码时接收端并没有得到时钟信号KD01

14、 设置输入为全 1 序列；KD02 分别设置为单极性码输出和双极性码输出。用示波器观测如下数据：全 1 序列，单极性码时发送时钟（TPD02） ，接收时钟（TPD06）13从示波器的图中可以看出，接收时钟和发送时钟有延时。全 1 序列，双极性码时发送时钟（TPD02） ，接收时钟（TPD06）双极性码时接收端并没有得到时钟信号。六、六、思考题思考题1、简述 AMI 和 HDB3 码型的特点答：AMi 码即传号交替反转码。其特点是 1 码有+1 与-1 交替表示；而 0 码只有一种表示，因此是一种伪三元码。它具有内在的检错能力，若交替反转规律遭到破坏，极易查到。其单极性归零码中含有时钟分量。其编码电路简单。但当信息中连 0 较多时，不易提取时钟分量。HDB3 码是 AMI 的改进型，克服了 AMI 连 0 较多时的弊端。它的特点是在出现四个11连140 时添加破坏码，同时保证直流分量为零，添加补信码。此码具有检错能力，且接收端解码容易。但编码较复杂。2、AMI 码与 HDB3 码的主要区别是什么？答：主要区别在于对连续出现四个连 0 时的处理不同。当信息序列中不存在四个连 0时，AMI 码与 HDB3 码相同；而当出现四个连 0 时，HDB3 码需要将第四个码元变为破坏码，同时检查是否需要补信码。3、编码输入和解码输出的延时是如何产生的？答：编码输入和解码输