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通信原理实验指导书 实验一 数字基带信号
图 1-8 NRZ 、 AMI 、HDB3关系图
图 1 - 9 AMI﹑HDB3﹑Rz |?= 0 . 5 Ts关系图
本单元用 CD22103 集成电路进行AMI或HDB3 编译码．当它的第 3 脚（ HDB3／AMI）接巧+5V时为 HDB3 编译码器，接地时为脚 1 编译码器．编码时，需输入 NRZ 码及位同步信号，它们来自数字信源单元，己在电路板上连好。 CD22103 编码输出两路并行信号 + H—OUT 和—H—OUT ，它们都是半占空比的正脉冲信号，分别与 AMI 或 HDB3 码的正极性信号及负极性信号相对应。这两路信号经单／双极性变换后得到 AMI 码或HDB3。
双/单极性变换及相加器构成一个整流器．整流后的（AMI）HDB3—D 信号含有位同步信号频率离散谱。由于位同步频率比较低，很难将有源带通滤波器的带宽做得很窄，它输出的信号 BPF 是一个幅度和周期都不恒定的正弦信号。对此信号进行限幅放大处理后得到幅度恒定、周期变化的脉冲信号，但仍不能将此信号作为译码器的位同步信号，需作进一步处理。当锁相环的自然谐振频率足够小时，对输入的电压信号可等效为窄带带通滤波器（关于锁相环的基本原理将在实验三中介绍）．本单元中采用电荷泵锁相环构成一个 Q 值约为 35 的的窄带带通滤波器，它输出一个符合译码器要求的位同步信号 BS—R。
译码时，需将AMI或HDB3码变换成两路单极性信号分别送到 CD22103 的第11、第13脚，此任务由双／单变换电路来完成。
当信息代码连0个数太多时，从AMI 码中较难于提取稳定的位同步信号，而HDB3中连 0个数最多为 3 ，这对提取高质量的位同信号是有利的。这也是 HDB3码优AMI 码之处。HDB3码及经过随机化处理的AMI 码常被用在 PCM 、、二次群的接口设备中。
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在实用的HDB3编译码电路中，发端的单／双极性变换器一般由变压器完成：收端的双／单极性变换电路一般由变压器、自动门限控制和整流电路完成，本实验目的是掌握 HDB3 编码规则，及位同步提取方法，故对极性变换电路作了简化处理，不一定符合实用要求。
CD22103 的引脚及内部框图如图 1-10 所示，引脚功能如下：
图 1-10 CD22103 的引脚及内部框图
图1-10CD22103的引脚及内部框图
( 1 ) NRZ—IN 编码器伙NRZ 信号输入端；
( 2 ) CTX 编码时钟（位同步信号）输入端；
( 3 ) HDB3／AMI 码型选择端：接TTL 高电平时，选择HDB3； 码；接TT L-低电平时，选择 AMI码； ( 4 ) NRZ—OUT HDB3 译码后信码输出端；
( 5 ) CRX 译码时钟（位同步信号）输入端；
( 6 ) RATS 告警指示信号（AIS）拉测电路复位端，负脉冲有效；
( 7 ) AIS AIS 信号输出端，有AIS信号为高电平，无
AIS信号时为低电平；
( 8 ) VSS 接地端；
( 9 ) ERR 不符合HDB3／AMI编码规则的误码脉冲输出
端；
( 10 ) CKR HDB3 码的汇总输出端； ( 11 ) ＋HDB3-IN HDB3 译码器正码输入端；
( 12 ) LTF HDB3 译码内部环回控制端，接高电平时为
环回，接低电平时为正常；
( 13 )-HDB3—IN HDB3 译码器负码输入端； ( 14 )-HDB3—OUT HDB3编码器负码输出端； ( 15 ) + HDB3—OUT HDB3编码器正码输出端； ( 16 ) VDD 接电源端（+5V)；
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CD22103主要由发送编码和接收译码两部分组成，工作速率为50Kb / S ~10Mb / S 。两部分功能简述如下。
发送部分：当HDB3/AMI端接高电平时，编码电路在编码时钟CTX下降 沿的作用下，将 NRZ 码编成 HDB3 码（ + HDB3—OUT 、—HDB3— OUT 两路输出）；接低电平时，编成AMI 码。编码输出比输入码延迟4个 时钟周期。
接收部分：
( l ) 在译码时钟 CRX的上升沿作用 下 ，将 HDB3 码（或AMI 码）译成 NRZ 码。译码输出比输入码延迟 4 个时钟周期。
( 2 ) HDB3 码经逻辑组合后从 CKR 端输出，供时钟提取等外部电路使用： ( 3 ) 可在不断业务的情况下进行误码监测，检测出的误码脉冲从 ERR 端输出，其脉宽等于收时钟的一个周期，可用此进行误码计数。
( 4 )可检测出所接收的 AIS 码，检测周期由外部 RAIS 决定。据 CCITT规定，在 RAIS 信号的一个周期（ 500 S ）内，若接收信号中“0”码个数少于 3 ，则AIS 端输出高电平，使系统告警电路输出相应的告警信号，若接收信号中“ 0”码个数不少于 3 , AIS 端输出低电平，表示接收信号正常． ( 5 ) 具有环回功能 四、实验步骤
l 、熟悉信源模块和 HDB3 编译码模块的工作原理，使直流稳压电源输出+5V ，-12V 电压。
2 、用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。
接通信源单元的+5V 电源，用 FS 作为示波器的外同步信号，进行下列观察：
( 1 ) 示波器的两个通道探头分别接 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己正常工作（ l 码对应的发光管亮，0 码对应的发光管熄） ;
( 2 ) 用 Kl 产生代码 X1110010 ( 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 、用示波器观察 HDB3 ，编译单元的各种波形。
( 1 ) 将信源模块的十 5V 电源连到 HDB3编译码模块，将直流稳压电源上的-12V 连到 HDB3 编译码模块。用信源模块的 FS 信号作为示波器的外同步信号。
( 2 ) 示波器的两个探头CHI 和 CH2分别接 NRZ-OUT 和（AMI）HDB3 ，将信源模块 Kl 、K2 、K3 的每一位都置 l ，观察并记录全 l 码对应的AMI 码和 HDB3 码：再将 KI 、 KZ 、 K3 置为全0，观察全0码对应的 AMI码和 HDB3码。观察 AMI 码时将开关 K4 置于 A 端，观察 HDB3 码时将 K4 置于 H 端，观察时应注意编码输出（AMI ) HDB3 比输入 NRZ -OUT 延迟了 4 个码元。
( 3 ) 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。
( 4 ) 将 Kl 、 K2 、 K3 置于任意状态， K4 置 A 或 H 端， CH1 接 NRZ -OUT , CH2分别接 ( AMI ) HDB3 -D 、BPF 、BS-R 和 NRZ ，观察这些信号波形。观察时应注意：
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· NRZ 信号（译码输出）迟后于 NRZ -OUT 信号（编码输入，8个码元。 ·AMI 、 HDB3 码是占空比等于 0 .5 的双极性归零码，AMI-D、HDB3-D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．
· 本实验中若 24 位信源代码中只有 l 个“1”码，则无法从 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。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。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。
五、实验报告要求
1 ．根据实验观察和纪录回答：
( l )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？
2 ．设代码为全 l ，全 O 及 0111 0010 0000 1100 0010 0000 ，给出AMI 及HDB3码的代码和波形。
3 ．总结从 HDB3码中提取位同步信号的原理．
4 ．试根据占空比为0.5 的单极性归零码的功率谱密度公式说明为什么信息代码中的连0码越长，越难于从 AMI 码中提取位同步信号，而HDB3码则不存在此问题。
5. 根据公式?n?IpKo/2?C17，??R36C17??n，BL?n(1?4?2)计算环28?路自然谐振频率?n，阻尼系数?和等效噪声带宽 BL。式中 IP = 0.05A ，K0=8??103rad / s . v 。再用 Q ＝f0／BL ，计算锁相环等效带通滤波器的品质因数，式中f0=170 .5KHZ 。
6．将 C17改为 1000 ?f ，重新计算锁相环等效带通滤波器的品质因数。
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