光纖实验指导书2011版.doc

光 纤 通 信 实验指导书 计算机与通信学院 实验 数字信源及HDB3编译码实验 实验目的 了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 掌握AMI、HDB3码的编码规则。 掌握从HDB3码中提取位同步信号的方法。 了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。 实验内容 用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、位同步信号（BS）及帧同步信号（FS）及它们的对应关系。 用示波器观察传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）。 用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。 4、 用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。 基本原理 本实验使用数字信源模块和HDB3编译码模块。 1. 数字信源模块 本模块是整个实验系统的发送端，本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-1所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。发光二极管亮状态表示1码，熄灭状态表示0码。 本模块有以下测试点及输入输出点： ? CLK 晶振信号 ? BS OUT 信源位同步信号输出 ? FS OUT 信源帧同步信号输出 ? NRZ-OUT NRZ信号输出 图1-1 数字信源帧结构 2. HDB3编译码模块 电原理图如图1-2所示。本单元有以下测试点及输出点： ? NRZ 译码器输出信号 ? HDB3 OUT 编码器输出信号 ? HDB3 IN 译码器输入信号 本模块上的开关用于选择码型，开关位于H端选择HDB3码的编译码，开关位于A端选择AMI码编译码。HDB3码和AMI码的编码输出点都在HDB3 OUT，译码输入点都在HDB3 IN。 各单元器件的对应关系如下： ? HDB3编译码器 U11：HDB3编译码集成电路CD22103A ? 单/双极性变换器 U12：模拟开关4052 ? 双/单极性变换器 U15：非门74HC04 ? 相加器 U16：或门74LS32 ? 带通 U13、U14：运放UA741 ? 限幅放大器 U17：运放LM318 ? 锁相环 U18: 集成锁相环CD4046 图1-2 HDB3编译码电路图 下面简单介绍AMI、HDB3码编码规律。 AMI码的编码规律是：信息代码1变为带有符号的1码即+1或-1，1的符号交替反转；信息代码0的为0码。AMI码对应的波形是占空比为0.5的双极性归零码，即脉冲宽度τ与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS的关系是τ=0.5TS。 HDB3码的编码规律是：4个连0信息码用取代节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码变为带有符号的1码即+1或-1；HDB3码中1、B的符号符合交替反转原则，而V的符号破坏这种符号交替反转原则，但相邻V码的符号又是交替反转的；HDB3码是占空比为0.5的双极性归零码。 设信息码为0000 0110 0001 0000 0，则NRZ码、AMI码，HDB3码如图1-3所示。 图1-3 NRZ、AMI、HDB3关系图 分析表明，AMI码及HDB3码的功率谱如图1-5所示，它不含有离散谱fS成份（fS =1/TS，等于位同步信号频率）。在通信的终端需将它们译码为NRZ码才能送给数字终端机或数模转换电路。在做译码时必须提供位同步信号。工程上，一般将AMI或HDB3码数字信号进行整流处理，得到占空比为0.5的单极性归零码（RZ|τ=0.5TS）。这种信号的功率谱也在图1-4中给出。由于整流后的AMI、HDB3码中含有离散谱fS ，故可用一个窄带滤波器得到频率为fS的正弦波，整形处理后即可得到位同步信号。 图1-4 AMI、HDB3、RZ|τ=0.5TS频谱 四、实验步骤 1. 数字信源模块实验 1） 熟悉信源模块的工作原理。用示波器观察数字信源模块上的各种信号波形。 2） 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已正常工作（1码对