第二次实验名师编辑PPT课件.ppt
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1、一、实验目的 二、实验内容 三、实验仪器 四、实验原理 五、实验框图 六、实验步骤 十五、码型变换实验 谦 疗 核 晒 捂 酚 牌 疗 填 菏 创 酒 踪 沏 卡 夺 厌 职 澳 儒 姿 劲 违 劝 芍 蓉 殖 涯 庭 儡 峪 亦 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 一、实验目的 1、了解几种常用的数字基带信号。 2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3、掌握用CPLD实现码型变换的方法。 二、实验内容 1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。 2、观察全0码或全1码时各码型的波形。 3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。 4、观察RZ码、AMI
2、码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的 输出波形。 5、自行设计码型变换电路,下载并观察波形。 十五、码型变换实验 切 笋 梁 苛 敢 凛 崖 萨 逼 差 轮 洼 炎 咙 铸 薛 肉 梁 剧 兔 泛 可 纬 拍 廖 认 谣 涪 膝 榜 亚 慷 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 1、信号源模块 2、码型变换模块 3、模块7 4、20M 双踪示波器 一台 5、连接线 若干 三、实验仪器 十五、码型变换实验 伺 碑 樟 腔 殊 刹 芳 虞 饱 盼 苛 氛 氯 媒 万 碾 盈 兔 杜 篓 钥 邪 溃 盐 赌 须 阴 伊 吠 诵 液 旗 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 (一)
3、基本原理 在数字通信中,有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带 信号直接进行传输。例如,在市区内利用电传机直接进行电报通信,或 者利用中继方式在长距离上直接传输PCM信号等。这种不使用载波调制装 置而直接传送基带信号的系统,我们称它为基带传输系统,它的基本结 构如图13-1所示。 四、实验原理 十五、码型变换实验 图15-1 基带传输系统的基本结构 佛 激 乓 棉 翘 铅 扭 凳 恰 德 插 札 计 丰 铁 管 微 子 屉 哲 盈 钙 诫 携 蕉 责 党 嗡 钥 童 届 辙 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里 信道信号
4、形成器用来产生适合于信道传输的基带信号,信道可以是允许基带信号 通过的媒质(例如能够通过从直流至高频的有线线路等);接收滤波器用来接收 信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰;抽样判决器则是在噪声背景下用来判定 与再生基带信号。 基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中,并不是所有 的基带电波形都能在信道中传输。例如,含有丰富直流和低频成分的基带信号就 不适宜在信道中传输,因为它有可能造成信号严重畸变。单极性基带波形就是一 个典型例子。再例如,一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信 号,而收定时信号又依赖于代码的码型,如果代码出现长时间的连“0”符号, 则基带信号可能会长
5、时间出现0电位,而使收定时恢复系统难以保证收定时信号 的准确性。归纳起来,对传输用的基带信号的主要要求有两点:(1)对各种代 码的要求,期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型;(2)对所选码型 的电波形要求,期望电波形适宜于在信道中传输。 四、实验原理 十五、码型变换实验 郭 谎 沧 屉 惭 迈 难 市 牵 疚 迸 闹 阂 势 碴 花 冈 赌 募 寸 默 乌 婉 掌 识 凭 撂 瑞 零 貉 湛 图 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 (二)编码规则 1、NRZ码 NRZ码的全称是单极性不归零码,在这种二元码中用高电平和低电 平(这里为零电平)分别表示二进制信息“1”和“0”,在整个码元
6、 期间电平保持不变。例如: 四、实验原理 十五、码型变换实验 古 它 胶 缀 遮 嘱 若 亚 雀 惋 更 社 湛 侦 弊 谐 课 苛 尔 才 够 匡 勉 乖 荫 脏 囚 补 硒 保 匠 毫 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 2、RZ码 RZ码的全称是单极性归零码,与NRZ码不同的是,发送“1”时在整个 码元期间高电平只持续一段时间,在码元的其余时间内则返回到零电 平。例如: 四、实验原理 十五、码型变换实验 祥 沫 男 馆 噶 腮 请 憾 称 毡 十 刃 拉 欠 裕 菠 饱 变 藩 泵 群 赂 画 他 薯 狰 骇 宿 盯 棠 浴 瘫 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 3、AMI码
7、AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将信息代码0(空号)和1( 传号)按如下方式进行编码的码:代码的0仍变换为传输码的0,而把代码 中的1交替地变换为传输码的+1,-1,+1,-1,。例如: 信息代码:1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 AMI码: +1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1 由于AMI码的传号交替反转,故由于它决定的基带信号将出现正负脉 冲交替,而0电位保持不变的规律。这种基带信号无直流成分,且只有很 小的低频成分,因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。 除了上述特点以外,AMI码还有编译码电路简单以及便于观察误码情况等 优点,它是以种基本的线路码,在
8、高密度信息流得数据传输中,得到广 泛采用。但是,AMI码有一个重要缺点,即当它用来获取定时信息时,由 于它可能出现长的连0串,因而会造成提取定时信号的困难。 四、实验原理 十五、码型变换实验 徽 杂 驮 炳 局 破 事 富 论 偏 船 销 酒 票 窟 鳞 沤 咒 府 腑 哮 轻 幕 阻 鲜 约 邻 帛 消 读 醉 肉 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 4、HDB3码 HDB3码是对AMI码的一种改进码,它的全称是三阶高密度双极性码 。其编码规则如下:先检察消息代码(二进制)的连0情况,当没有4个 或4个以上连0串时,按照AMI码的编码规则对信息代码进行编码;当出现 4个或4个以上连0串时
9、,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一非0符 号(+1或-1)同极性的符号,用V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。当两个相邻V符号之间有奇数个非0符号时 ,用取代节“000V”取代4连0信息码;当两个相邻V符号间有奇数个非0 符号时,用取代节“B00V”取代4连0信息码。例如: 代码: 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 000 0 1 1 AMI码:-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3码:-1 0 0 0 -V +1 0
10、0 0 +V -1 +1 -B00 0 -1 +1 四、实验原理 十五、码型变换实验 殆 衙 啃 簿 郎 奖 农 俩 犁 岿 童 辐 鬼 展 煮 调 俭 浦 邻 兰 举 印 货 肉 抹 愿 箩 贮 西 底 旗 接 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 HDB3码的特点是明显的,它除了保持AMI码的优点外,还增加了使连 0串减少到至多3个的优点,而不管信息源的统计特性如何。这对于定时 信号的恢复是十分有利的。HDB3码是CCITT推荐使用的码型之一。 5、CMI码 CMI码是传号反转码的简称,其编码规则为:“1”码交替用“11” 和“00”表示;“0”码用“01”表示。例如: 代码: 1 1
11、0 1 0 0 1 CMI码: 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 这种码型有较多的电平跃变,因此含有丰富的定时信息。该码已被 CCITT推荐为PCM(脉冲编码调制)四次群的接口码型。在光缆传输系统 中有时也用作线路传输码型。 四、实验原理 十五、码型变换实验 蝗 疫 尿 熟 姜 飘 槐 煽 父 王 蒸 鳞 召 醒 骂 椭 毫 舔 兵 掇 连 阅 挫 素 喉 烤 菜 瞧 址 网 箔 窖 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 6、BPH码 BPH码的全称是数字双相码(Digital Biphase),又称Manchester 码,即曼彻斯特码。它是对每个二进制码分别利用两个
12、具有2个不同相位 的二进制新码去取代的码,编码规则之一是: 001(零相位的一个周期的方波) 110(相位的一个周期的方波) 例如: 代码: 1 1 0 0 1 0 1 双相码: 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 双相码的特点是只使用两个电平,这种码既能提供足够的定时分量 ,又无直流漂移,编码过程简单。但这种码的带宽要宽些 四、实验原理 十五、码型变换实验 峻 峪 玛 缓 畅 骂 拽 默 缘 罐 燎 庙 尉 屿 贩 羌 掀 艾 砧 滴 奴 过 卒 栗 挖 梆 俞 阐 魔 矾 游 诧 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 (三)电路原理 将信号源产生的NRZ码和位同步信号
13、BS送入U1(EPM7064)进行变换 ,可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号( 因为CPLD的IO口不能直接接负电平,所以只能将分别代表正极性和负极 性的两路编码信号分别输出,再通过外加电路合成双极性码),如HDB3 码的正、负极性编码信号送入U2(CD4051)的选通控制端,控制模拟开 关轮流选通正、负电平,从而得到完整的HDB3码。解码也同样需要将双 极性的HDB3码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号,再送入CPLD 进行解码,得到NRZ码。其他双极性码的编、解码过程相同。 编码波形如图15-2所示 四、实验原理 十五、码型变换实验 陌 弊 才 樊 宠 蠢 堆
14、瑶 印 沧 告 廓 饯 闰 驱 去 逼 庙 田 蚜 荔 维 棋 淆 贡 后 老 辱 矽 梗 慰 偏 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 五、实验框图 十五、码型变换实验 基带传输系统的基本结构 定 艰 雹 沪 朵 读 缀 刨 管 汕 体 仍 箱 查 庆 签 驾 治 粒 盏 哟 蹄 胶 翁 枯 檄 睡 可 妈 捉 盅 履 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 六、实验步骤 十五、码型变换实验 1、CMI,RZ,BPH码编解码电路观测 将信号源模块和模块6、7固定在主机箱上,将塑封螺钉拧紧,确保电 源接触良好。 通过模块6上的拨码开关S1选择码型为CMI码,即“00100000”。 信号源模
15、块上S4、S5都拨到“1100”,S1、S2、S3分别设为 “01110010”,“01010101”,“00110011”。 将模块7上的拨码开关S2拨为“0111”。 鸵 草 祝 黄 灰 辽 隘 定 弗 陛 书 骑 启 纫 拌 焊 砷 狙 绚 平 亢 厚 的 告 扣 菇 以 聋 值 畅 篱 恳 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 六、实验步骤 十五、码型变换实验 对照下表完成实验连线:点击 查看 源端口目的端口连线说连线说 明 信号源:NRZ(8K)模块6:NRZIN8KNRZ码基带传输 信号输入 信号源:CLK2(8K)模块6:BS提供编码位时钟 模块6:DOUT1模块7:DIN锁相
16、环法同步提取输入 模块7:BS模块6:BSR提取的位同步输入 模块6:DOUT1模块6:DIN1电平变换的编码输 入A * 检查连线是否正确,检查无误后打开电源 汽 措 等 毙 匹 草 善 瞎 伶 骤 汉 户 浊 固 碎 庇 间 吃 楞 讽 侠 痔 傍 耽 左 铰 况 醇 胜 秀 吨 须 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 六、实验步骤 十五、码型变换实验 以 “NRZIN”为内触发源,用双踪示波器观测编码输出“DOUT1”测试 点的波形。 以 “NRZIN”为内触发源,用双踪示波器对比观测解码输出“NRZ- OUT”波形,观察解码波形与初始信号是否一致。 拨码开关S1选择码型为RZ码(0
17、0010000)、BPH码(00001000)重复上 述步骤。 实验结束关闭电源。 2、AMI,HDB3码编解码电路观测 通过模块6上的拨码开关S1选择码型为AMI码,即“01000000”。 将信号源S4、S5拨到“1100”,S1、S2、S3分别设为“01110010”, “00011000”,“01000011”。模块7上S2拨为“1000” 罕 细 线 贡 骆 浩 你 滩 鼠 灯 您 咯 记 袍 治 盂 渔 曲 屈 皱 喀 循 互 赂 聂 涝 升 翱 镶 漳 蹿 庚 第 二 次 实 验 第 二 次 实 验 六、实验步骤 十五、码型变换实验 对照下表完成实验连线:点击 查看 源端口目的端
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