±12V的双极性码。经Q7射随隔离后输出。积分电路由R（2.2K）和C（0.022）组成，电容C上的电压，就是本地译码器输出的比较信号f。(t)，输出的信号经Q8射随后送到比较器。③抽样脉冲发生器与抽样判决电路抽样脉冲发生器和抽样判决器电路组成如图2.12所示。由图可见，抽样脉冲发生器三分频器-由128KHZ振荡器（直接用EWB164KHZLo中的方波源）、二分频器和单稳H6.OUT电路组成。输出为64KHZ的窄脉DD128kHz/50%抽样判决器冲，作为抽样脉冲。在△M编码抽样脉冲发生器系统中，如果抽样脉冲的频率在1IN100KHZ左右，就可以得到比较满意的话音质量。图2.12抽样脉冲发生器和抽样判决器电路图抽样判决电路由D触发器构成，在CP的前沿到来时刻，若e(t)>0，则p(t)为“1”码，若e(t)<0，则p(t)为“0”码。④解调译码器与低通滤波器△M译码系统主要由译码器和低通滤波器组成，其译码器由码型变换和反相放大、积分器和射极跟随器等3部分组成，它与编码系统中的电路相同，可参见图2.11。由于p（t)是单极性的，因此加到积分器前一定要变为双极性信号，这就是需要码型变换的原因。反向放大一方面把双极性信号放大，另一方面使它反相，这样经积分就得一-xo(t)。积分器一般用时间常数较大的RC充放电电路，这样可以得到近似锯齿波的斜变电压。积分器后面的射极器是把积分器和放大器分开，保证积分器输出端有较高的阻抗。积分器的时间常数RC选得越大，充电放0.01 UF0.01 UF电的直线线性越好，但RC太大时200100f4.7k0mm4.7kfkUhmHonXLT在Ts时间内上升(或下降)的量价g0. 01uF越小，一般选择在（15-30)Ts比较合0. 010F 二适。低通滤波器电路如图2.13所示。100k0hm100kOhm其功用是滤去量化误差的高频成份，恢复x(t)。2.2扩展实验内容与方法步骤图2.13低通滤波器电路图在了解并熟悉了△M调制与解调系统电路的基础上，用EWB仿真软件建立各单元电路并对各单元电路进行调测，以确保各单元电路正确无误。而后将各单元电路用EWB软件做成子电路模块，按图2.14构建实验系统电路。2.2.1AM编码信号的产生观测①输出主时钟和抽样脉冲信号观测用双踪示波器同时观测并记录输出主时钟信号128KHZ和抽样脉冲信号的波形，观测时以主时钟信号作示波器的同步。分析和掌握△M编码抽样脉冲信号与输出主时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。16
16 ±12V 的双极性码。经 Q7 射随隔离后输出。 积分电路由 R（2.2K）和 C（0.022）组成，电容 C 上的电压，就是本地译码器输出的比 较信号 f (t) o ，输出的信号经 Q8 射随后送到比较器。 ③ 抽样脉冲发生器与抽样判决电路 抽样脉冲发生器和抽样判决器电路组成如图 2.12 所示。 由图可见，抽样脉冲发生器 由 128KHZ 振荡器（直接用 EWB 中的方波源）、二分频器和单稳 电路组成。输出为 64KHZ 的窄脉 冲，作为抽样脉冲。在Δ M 编码 系统中，如果抽样脉冲的频率在 100KHZ 左右，就可以得到比较 满意的话音质量。 图 2.12 抽样脉冲发生器和抽样判决器电路图 抽样判决电路由 D 触发器构成，在 CP 的前沿到来时刻，若 e(t) ＞0，则 p(t) 为“1”码， 若 e(t) < 0，则 p(t) 为“0”码。 ④ 解调译码器与低通滤波器 Δ M 译码系统主要由译码器和低通滤波器组成，其译码器由码型变换和反相放大、积分 器和射极跟随器等 3 部分组成，它与编码系统中的电路相同，可参见图 2.11。 由于 p(t)是单极性的，因此加到积分器前一定要变为双极性信号，这就是需要码型变 换的原因。反向放大一方面把双极性信号放大，另一方面使它反相，这样经积分就得一 –xo(t)。积分器一般用时间常数较大的 RC 充放电电路，这样可以得到近似锯齿波的斜变电 压。积分器后面的射极器是把积分器和放大器分开，保证积分器输出端有较高的阻抗。积分 器的时间常数 RC 选得越大，充电放 电的直线线性越好，但 RC 太大时， 在 Ts 时间内上升(或下降)的量价σ 越小，一般选择在(15-30)Ts 比较合 适。低通滤波器电路如图 2.13 所示。 其功用是滤去量化误差的高频成 份，恢复 x(t)。 2.2 扩展实验内容与方法步骤 图 2.13 低通滤波器电路图 在了解并熟悉了Δ M 调制与解调系统电路的基础上，用 EWB 仿真软件建立各单元电路， 并对各单元电路进行调测，以确保各单元电路正确无误。而后将各单元电路用 EWB 软件做成 子电路模块，按图 2.14 构建实验系统电路。 2．2．1 ΔM 编码信号的产生与观测 ① 输出主时钟和抽样脉冲信号观测 用双踪示波器同时观测并记录输出主时钟信号 128KHZ 和抽样脉冲信号的波形，观测时 以主时钟信号作示波器的同步。分析和掌握ΔM 编码抽样脉冲信号与输出主时钟的对应关系 （同步沿、脉冲宽度等）
64KHZ官脉冲8KH开38抽样麻冲模拟信号（）输入误莲信号积分解玛输出编码输出...定时尚快器2.2kOhm成拓欣大D洗器数性变裤低通H积分器双极脉冲0.022uF..22konm穿按健变换0.022 uFT小图2.14实验用△M调制与解调系统电路②模拟信号与AM编码数据的测量1）用函数信号发生器产生一频率为2000Hz，电平幅度为3Vp-p的正弦波测试信号送入AM编码器的输入端。实验数据测量1）观测并记录模拟信号f(t)波形与比较信号f(t)波形。2）观察并记录模拟输入信号与AM编码输出信号的波形。3）根据观测记录的信号波形，分析和说明模拟信号与AM编码器输出信号的特点。2.2.2AM译码器输出信号观测①AM译码器输出模拟信号观测1）保持函数信号发生器输出信号不变：频率为2KHZ、电平为3Vp-p的正弦波。2）观测并记录译码器输入端、积分器输出端和译码器输出端的还原信号波形，以输入模拟信号作示波器同步。定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。实验证明，虽然增量调制系统的话音质量不如脉冲编码调制PCM数字系统的音质，但是增量调制电路比较简单，能从较低的数码率进行编码，通常为16～32kbit/s，而且在用于单路数字电话通信时，不需要收发端同步，故增量调制系统仍然广泛应用于数字话音通信系统中，如应用在传输数码率的军事，野外及保密数字电话等方面。四．实验预习1．什么是模拟信号？什么是数字信号？2.模拟信号数字化的过程是什么？什么是量化与编码？3.PCM编/译码的实质是什么？4.对△M调制与解调电路有什么建议？五．实验报告1.整理实验数据，画出相应的曲线和波形。2.思考在通信系统中PCM接收端应如何获得接收输入时钟和接收顿同步时钟信号？3.MC145540PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么要给MC145540提供2.048MHz的时钟？17
17 图 2.14 实验用Δ M 调制与解调系统电路 ② 模拟信号与ΔM 编码数据的测量 1）用函数信号发生器产生一频率为 2000Hz, 电平幅度为 3Vp-p 的正弦波测试信号送入 ΔM 编码器的输入端。 实验数据测量 1) 观测并记录模拟信号 f (t) 波形与比较信号 f (t) 波形。 2) 观察并记录模拟输入信号与ΔM 编码输出信号的波形。 3) 根据观测记录的信号波形，分析和说明模拟信号与ΔM 编码器输出信号的特点。 2．2．2 ΔM 译码器输出信号观测 ①ΔM 译码器输出模拟信号观测 1）保持函数信号发生器输出信号不变：频率为 2KHZ、电平为 3Vp-p 的正弦波。 2）观测并记录译码器输入端、积分器输出端和译码器输出端的还原信号波形，以输入 模拟信号作示波器同步。定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。 实验证明，虽然增量调制系统的话音质量不如脉冲编码调制 PCM 数字系统的音质，但是 增量调制电路比较简单，能从较低的数码率进行编码，通常为 16～32kbit/s，而且在用于 单路数字电话通信时，不需要收发端同步，故增量调制系统仍然广泛应用于数字话音通信系 统中，如应用在传输数码率的军事，野外及保密数字电话等方面。 四．实验预习 1．什么是模拟信号？什么是数字信号？ 2．模拟信号数字化的过程是什么？什么是量化与编码？ 3．PCM 编/译码的实质是什么？ 4．对Δ M 调制与解调电路有什么建议? 五．实验报告 1. 整理实验数据，画出相应的曲线和波形。 2. 思考在通信系统中 PCM 接收端应如何获得接收输入时钟和接收帧同步时钟信号？ 3. MC145540 PCM 编码器输出的 PCM 数据的速率是多少？在本次实验系统中,为什么 要给 MC145540 提供 2.048MHz 的时钟？
实验三码型变换AMI/HDB3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AMI码与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，实验仪器一台1.JH5001通信原理综合实验系统一台2.双踪示波器3.函数信号发生器一台三、实验任务与要求1.基本实验1：1实验原理和电路说明1.1.1实验原理AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：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...由于AMI码的传号交替反转，故由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。由此看出，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充许这些成分通过的信道中传输。由AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列即把一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B/1T码型。。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T与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS的关系是T=0.5TS。AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即接收端从该信号中来获取定时信息时，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。为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的一种。HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：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符号后的序列不破环“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。虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏18
18 实验三 码型变换 AMI/HDB3 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AMI码与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．实验仪器 1．JH5001 通信原理综合实验系统 一台 2．双踪示波器 一台 3．函数信号发生器 一台 三、实验任务与要求 1．基本实验 1．1 实验原理和电路说明 1．1．1 实验原理 AMI 码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下 规则进行编码的码：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.由于AMI 码的传号交替反转，故由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。由此看出，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。 由AMI 码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列， 即把一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构 成的码称为1B/1T 码型。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。 AMI 码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种 基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI 码有一个重要缺点，即接收端从该信号中来 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。为了保持 AMI 码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI 码，HDB3 码就是其中有代 表性的一种。 HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：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。 虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏
符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。HDB3码是占空比为0.5的双极性归零码。设信息码为00000110000100000，则NRZ码、AMI码，HDB:码如图3.1所示。信息代码0000000001100001NRZ波形TAMI代码000001-1000010000口几AMI波形HDB3代码B00V0-11B00-y1000V口口HDB3波形口口几L山L图3.1NRZ、AMI、HDB3关系图HDB3码是CCITT推荐使用的线路编码之HDB36M一。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，这对于定时信号的恢复是十分有利的。AMI/HDB3频谱示意图参见图3.2.。1.1.2实验电路说明图3.2AMI/HDB3频谱示意图在通信原理综合试验箱中，采用了CD22103专用芯片（UD01）实现AMI／HDB3的编译码实验，在该电路模块中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3码字的转换，而是采用运算放大器（UD02）完成对AMI/HDB3输出进行电平变换。变换输出为双极性码或单极性码。由于AMI/HDB3为归零码，含有丰富的时钟分量，因此输出数据直接送到位同步提取锁相环（PLL）提取接收时钟。其AMI/HDB3编译码系统组成电原理图见图3.3。TPLAoFKM.OEJLO LMXCKSCRTTLa00201s069CHEBSFCRAOOTCRRTECOYOROD9SDRDILOCHEEEDansLeCTRTD06 TTEOG图3.3AMI/HDB3码型变换电路原理图电路的工作原理：输入的码流进入UD01的1脚，在2脚时钟信号的推动下输入UD01的编码单元，HDB3与AMI由跳线开关KD03选择。编码之后的结果在UD01的14（TPD03）、15（TPD04）19
19 符号V 总是与前一非0符号同极性（包括B 在内）。这就是说，从收到的符号序列中可以容 易地找到破坏点V于是也断定V 符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连0码， 再将所有–1变成+1 后便得到原消息代码。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3.1 所示。 图3.1 NRZ、AMI、HDB3 关系图 HDB3 码是CCITT 推荐使用的线路编码之 一。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，这对于定时信号的恢复是十分有利的。 AMI/HDB3 频谱示意图参见图3.2.。 1．1．2 实验电路说明 图 3.2 AMI/HDB3 频谱示意图 在通信原理综合试验箱中，采用了CD22103 专用芯片（UD01）实现AMI／HDB3 的编 译码实验，在该电路模块中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3 码字的转换， 而是采用运算放大器（UD02）完成对AMI/HDB3 输出进行电平变换。变换输出为双极性码 或单极性码。由于AMI/HDB3 为归零码，含有丰富的时钟分量，因此输出数据直接送到位 同步提取锁相环（PLL）提取接收时钟。其AMI/HDB3 编译码系统组成电原理图见图3.3。 图 3.3 AMI/HDB3码型变换电路原理图 电路的工作原理： 输入的码流进入UD01 的1脚，在2 脚时钟信号的推动下输入UD01 的编码单元，HDB3 与AMI 由跳线开关KD03 选择。编码之后的结果在UD01 的14（TPD03）、15（TPD04）
脚输出。输出信号在电路上直接返回到UD01的11、13脚，由UD01内部译码单元进行译码。通常译码之后TPD07与TPD01的波形应一致，但由于当前的输出HDB3码字可能与前4个码字有关，因而HDB3的编译码时延较大。运算放大器UD02A构成一个差分放大器，用来将线路输出的HDB3码变换为双极性码输出（TPD05）。运算放大器UD02B构成一个相加器，用来将线路输出的HDB3码变换为单极性码输出（TPD08）。跳线开关KD01用于输入编码信号选择：当KD01设置在Dt位置时（左端），输入编码信号来自复接模块的TDM顿信号：当KDO1设置在M位置时（右端）输入编码信号来自本地的m序列，用于编码信号观测。本地的m序列格式受CMI编码模块跳线开关KX02控制：KX02设置在12位置（左端），为15位周期m序列（111100010011010）：KX02设置在23位置（右端），为7位周期m序列（1110010）。跳线开关KD02用于选择将双极性码或单极性码送到位同步提取锁相环提取收时钟：当KD02设置在12位置（左端），输出为双极性码：当KD02设置23位置（右端），输出为单极性码。跳线开关KD03用于AMI或HDB3方式选择：当KD03设置在HDB3状态时（左端）UD01完成HDB3编译码系统：当KD03设置在AMI状态时（右端），UD01完成AMI编译码系统。该模块内各测试点的安排如下：1.TPD01：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）8.TPDO8：HDB3输出（单极性码）7.TPD07：译码输出数据（256Kbps）1.2实验内容方法步骤AMI/HDB3编译码系统组成框图见图3.4。TPDO5TPD03onnUDQ双极性码电孚数据输变换DUD02B数据输出4极性码变换HDB3TPDO8KD03模拟锁相用256KHzTPT(PLL)带通滤波器位定时提取电路图3.4AMI/HDB3编译码模块组成框图1.AMI码编码规则验证（1）首先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23位置（右端）、AMI/HDB3编码开关KD03设置在AMI位20
20 脚输出。输出信号在电路上直接返回到UD01 的11、13 脚，由UD01 内部译码单元进行译 码。通常译码之后TPD07 与TPD01的波形应一致，但由于当前的输出HDB3 码字可能与前4 个码字有关，因而HDB3 的编译码时延较大。运算放大器UD02A 构成一个差分放大器，用 来将线路输出的HDB3 码变换为双极性码输出（TPD05）。运算放大器UD02B 构成一个相 加器，用来将线路输出的HDB3码变换为单极性码输出（TPD08）。 跳线开关KD01 用于输入编码信号选择：当KD01 设置在Dt 位置时（左端），输入编 码信号来自复接模块的TDM 帧信号；当KD01 设置在M 位置时（右端），输入编码信号来 自本地的m 序列，用于编码信号观测。本地的m 序列格式受CMI 编码模块跳线开关KX02 控制：KX02 设置在1_2 位置（左端），为15 位周期m 序列（111100010011010）；KX02 设置在2_3 位置（右端），为7 位周期m 序列（1110010）。 跳线开关KD02 用于选择将双极性码或单极性码送到位同步提取锁相环提取收时钟：当 KD02 设置在1_2 位置（左端），输出为双极性码；当KD02 设置2_3 位置（右端），输出 为单极性码。 跳线开关KD03 用于AMI 或HDB3 方式选择：当KD03 设置在HDB3 状态时（左端）， UD01 完成HDB3 编译码系统；当KD03 设置在AMI 状态时（右端），UD01 完成AMI 编 译码系统。 该模块内各测试点的安排如下： 1．TPD01：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） 1．2 实验内容与方法步骤 AMI/HDB3 编译码系统组成框图见图3.4。 图 3.4 AMI/HDB3 编译码模块组成框图 1. AMI 码编码规则验证 （1） 首先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