实验三
AMI/HDB3码型变换实验
一．实验目的
1.了解二进制单极性码变换为 AMI/HDB3 码的编码规则； 2.熟悉 HDB3 码的基本特征；
3.熟悉 HDB3 码的编译码器工作原理和实现方法； 4.根据测量和分析结果，画出电路关键部位的波形。
二．实验器材
1.JH5001通信原理综合实验系统 2.20MHz双踪示波器 3.函数信号发生器
三．实验内容
1.AMI码编码规则验证
将输入信号选择跳线开关KD01设置在M 位置（右端）、单/双极性码输出选择开关设置KD02设置在2_3 位置（右端）、AMI/HDB3编码开关KD03设置在AMI位置（右端），使该模块工作在AMI码方式。
(1).将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在2_3位置（右端），产生7位周期m序列。用TPD01同步。同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形，如图3.1所示；同时观测输入数据TPD01和AMI 输出单极性编码数据TPD08波形，如图3.2所示；
(2).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。用TPD01同步。同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形，如图3.3所示；同时观测输入数据TPD01和AMI 输出单极性编码数据TPD08波形，如图3.4所示。
图3.1 7位m序列双极性
图3.2 7位m序列单极性
图3.3 15位m序列双极性
图3.4 15位m序列单极性
分析：经过对上述波形的分析，输入和输出基本满足了AMI码编码规则，+1和-1交替出现。且7位m序列与15位m序列对应的波形基本一致，只是15位m序列波形宽度变窄。
2.HDB3码变换规则验证
(1).将KD01设置在M位置，KD02设置在2_3位置，KD03设置在HDB3位置； (2).将KX02设置在2_3位置，观测TPD01和TPD05波形及TPD08波形，用TPD01同步,分别得到7位m序列双/单极性波形图，如图3.5和图3.6所示； (3).将KX02设置在1_2位置，重复上述测试步骤,可得到15位m序列双/单极性波形图，如图3.7和图3.8所示；
(4).使输入数据端口悬空产生全1码（方法同1），重复上述测试步骤，可得到全1码双/单极性波形图，如图3.9所示； (5).使输入数据为全0码（方法同1），重复上述测试步骤，可得到全0码双/单极性波形图，如图3.10和图3.11所示。
图3.5 7位m序列双极性
图3.6 7位m序列单极性
图3.7 15位m序列双极性
图3.8 15位m序列单极性
图3.9 全1码双/单极性
图3.10 全0码双极性
图3.11 全0码单极性
分析：经过对上述波形的分析，输入和输出基本满足了HDB3码编码规则，最多只有3个连零。且7位m序列与15位m序列对应的波形基本一致，只是15位m序列波形宽度变窄。
3.HDB3码译码和时延测量
(1).将KD01设置在M位置，KX02设置在1_2位置，KP02设置在HDB3位置； (2).观测TPD01和TPD07波形，用TPD01同步，如图3.12所示； (3).将KX02设置在2_3位置，重复上译步骤测量，如图3.13所示。
图3.12 15位m序列
图3.13 7位m序列
分析：15位m序列的HDB3编码和译码的数据时延是0，7位m序列的HDB3编码和译码的数据时延是100us。
4.HDB3编码信号中同步时钟分量定性观测
(1).将KD01设置在M位置，KX02设置在1_2位置，KP02设置在HDB3位置； (2).将KD02设置在2_3位置，测量TPP01波形，如图3.14所示；然后将KD02设置在1_2位置，观测TPP01波形变化，如图3.15所示；
(3).将KD02设置在2_3位置，使输入数据为全“1”码，重复上述测试步骤，分别得图3.16（KD02在2_3位置）和图3.17（KD02在1_2位置）；
(4).使输入数据为全“0”码，重复上述测试步骤，分别得图3.18（KD02在2_3位置）和图3.19（KD02在1_2位置）。
图3.14 15位m序列单极性
图3.15 15位m序列双极性
图3.16 全1码单极性
图3.17 全1码双极性
图3.18 全0码单极性
图3.19 全0码双极性
分析：HDB3码编码信号转换为双极性和单极性码中双极性的码型时钟分量更丰富。全1码和全0码单极性时钟能量丰富，双极性时钟能量小。
思考：HDB3码与AMI码都是单极性时钟能量丰富，双极性时钟能量小。 只是AMI中具有长连0码格式的数据在AMI中失步，无时钟能量。
5.HDB3译码位定时恢复测量
(1).将KD01设置在M位置，KX02设置在1_2（或2_3）位置，KP02设置在HDB3位置；
(2).先将KD02设置在2_3位置，测量点TPD02和TPD06波形，用TPD02同步，如图3.20所示；然后，再将KD02设置在1_2位置，观测TPD02和TPD06波形，如图3.21所示；
(3).将KD02设置回2_3位置，再将跳线开关KD01拨除，使输入数据为全1码（方法见1）。重复上述测试步骤，如图3.22（KD02设置在2_3位置）和图3.23所示（KD02设置在1_2位置）。
图3.20 m序列单极性
图3.21 m序列双极性
图3.22 全1码单极性
图3.23 全1码双极性
分析：m序列和全1码单极性时，收发时钟同步；双极性时，收发时钟不同步。
思考：接受端为便于提取同步型号，需要对收到的HDB3编码信号做何处理？
答：双/单极性变换器及相加器构成一个整流器，HDB3码经全波整流后得到的正脉冲信号中含有位同步信号频率离散谱。
四．实验思考题
1.总结 HDB3 码的信号特征
答：（1）由HDB3码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量。
（2）HDB3中连0串的数目至多为3个，易于提取定时信号。 （3）编码规则复杂，但译码较简单。它的编码原理为：先把消息代码变换成AMI 码，然后去检查AMI 码的连0 串情况，当没有4 个以上连0 串时，则这时的AMI 码就是HDB3 码；当出现4 个以上连0 串时，则将每4 个连0 小段的第4 个0 变换成与其前一非0 符号（＋1 或–1 ）同极性的符号。显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用V 符号表示（即+1 记为 +V,-1记为–V ）。为使附加V符号后的序列不破坏“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。这一点，当相邻符号之间有奇数个非０符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B或-B符号的极性与前一非0符号的相反并让后面的非0符号从 V 符号开始再交替变化。
五．心得体会
实验中因为仪器以及接线问题，示波器没有接收到输入信号，我们做第一个选作内容AMI码编码规则验证时就遇到了仪器问题。我们选择先做了实验四再回头做了实验三的非选作部分。因为只有上午和下午的时间，到了下午一直遇到仪器问题，心里多多少少有点着急。还好在下课前做好了实验。老师统计了一下大家在实验过程中遇到的问题，我们所在的5号仪器确实有问题。通过本次实验，我们更进一步了解了二进制单极性码变换为AMI/HDB3码的编码规则，HDB3码的时延特性、同步时钟分量定性观测以及它的位定时恢复测量。也培养了我们的耐心。
