如果一曼彻斯特编码信号,沿着通讯信道某处进行跳变,它从一个变化状态到另一个变化状态.但是,这样情况能被差分曼彻斯特编码轻易克服。
曼彻斯特编码的缺点在于为每一比特进行电平跳变的结果是曼彻斯特信号编码所要求的带宽相比异步通讯要高一倍，并且其频谱也更宽。虽然曼彻斯特编码是一种高度可靠的通信方式,带宽要求被视为其不利之处，在达到的同样的目标的情况下，其更好的编码表现和更小带宽要求使得最现代化的通讯协议随着更现化的线性编码不断发展。
曼彻斯特码所要考虑的一件事就是发射机与接收机的同步问题，初看起来它可能是半比特周期的错误将导致接收机终端得到相反的输出，但是进一步考虑表明了典型数据在这个情况下将导致违例码。使用硬件能探测到这些违例码，运用这些信息实现精确的同步正确的解释这些有关数据。
2.3 曼彻斯特码的应用范围
曼彻斯特编码已经被许多高效率且被广泛使用的电信标准所采用，例如以太网电讯标准. 曼彻斯特编码是一种超越传统数字传输的信道编码技术，由于其具有隐含时钟、去除了零频率信号的特性使得它在石油勘探测井中也得到广泛的应用。
在1949年第一次提出了的曼彻斯特编码方案，是一个被应用在物理层的同步时钟编码技术用来将时钟和数据编码统一在一个同步比特数据流中。在这项技术中,在电缆上被传送的真实二元数据不是以一连串的逻辑序列1或者0来表示的(这项技术也是一种不归零码NRZ）。这些要传送的数据比特被转换成一个略微不同格式,比起直接用二进制码(i.e. NRZ)来有许多的优势。在曼彻斯特编码方案中,比特周期中间的0到1跳变表示逻辑0，比特周期中间的1到0的跳变表示逻辑1。注意信号跳变不一定在‘bitboundaries’比特边界（一个比特和另外一个比特)之间的分界线，但是总是发生在每个比特的中间位置.曼彻斯特编码的规则列出如下：
初始数据 发送的值
逻辑 0 0 到 1 (比特中心向上跳变)
逻辑 1 1 到 0 (比特中心向下跳变
图2.4 曼彻斯特编码的规则
注意:在有些情形下你将看到编码方案相反的情况。把逻辑0表示为0到1的跳变.两种定义已经并存很多年. 以太网蓝皮书和美国电气及电子工程师学会标准IEEE (10 Mbps)描绘了逻辑0被发送成是0到1的跳变，逻辑1表示成1到0的跳变。（零被表示成电缆上的更小的负电压）.因为很多物理层采用一种翻转线性驱动器把二进制数据转换成电信号,这个信号在线缆上与编码器的输出恰恰相反。差分物理层传输（例如10BT）不能容忍这种反转。
下面的简图展示了一个典型的被寄送数据(1,1,0,1,0,0)编码后的相应的曼彻斯特编码信号的发送
图2.5 (1,1,0,1,0,0)编码后的相应的曼彻斯特编码信号
方波波形表曼彻斯特码比特流承载一个比特序列110100.
曼彻斯特编码可以选择性的看成为一种相位编码,每一个比特被编码成正向90度的阶段相位转变或者负90度的相位转变.曼彻斯特码依次可以看作是一种相位码。曼彻斯特编码信号包含频繁的电平跳变,这使得它可以允许接收器运用数字锁相环提取精确的时钟信号并且实现每个比特的定时和正确解码。为了保证数字锁相环可靠运作,被传送的比特流必须包含有高密度的比特跳变。曼彻斯特编码保证了这一点，可以应用数字锁相环精确提取时钟信号。相位曼彻斯特编码能消耗大约两倍的原来信号(20 MHz)的带宽。这就是作为电平频繁跳变的代价，对于一个10 Mbps局域网,信号频谱值在5和20 MHz之间。
2.3.1 曼彻斯特码在LAN中的应用
曼彻斯特码由于其特殊的性能，被广泛应用于小功率无线传输系统中。曼彻斯特编码是申行数据传输的一种重耍的编码方式。曼彻斯特编码最大的优点是:数据和同步时钟统一编码，曼码中含有丰富的时钟信号，直流分量基本为零，接收器能够较容易恢复同步时钟，并同步解调出数据，具有很好的抗干扰性能，这使它更适合于信道传输。IEEE802.4令牌总线标准采用了此种传输技术。
曼彻斯特编码被使用作一个以太网局域网的物理层,对于一个以太网局域网用同轴电缆作为传输介质，额外的带宽不是重要的问题。CAT5e缆线的带宽有限，为了达到100 Mbps的数据速率需要更高效率的编码方法，必要使用一个4b/5b MLT编码方案。它使用(代替曼彻斯特编码使用的两个电平值)三个信号电平值，因此可以实现100 Mbps信号的数据速率且只需要占仅31 MHz的带宽. IEEE-802.3u规范采用三电平符号传输系统取代10BaseT的二电平曼彻斯特编码，能实现快速以太网的兼容性。这种方案采用一种最初为FDDI（光纤分布式数据接口）系统开发的4B/5B编码。这种编码将4位数据半字节转换为5位编码，用以实现错误检测和增加控制码，例如数据流起始和终止定界符。将符号率提高到125 Mbps，可补偿4B/5B内在的20%数据传输效率，但是这种带宽增加所产生的频谱会被曼彻斯特编码扩展到数百兆赫。衰减损耗和EMC问题使这种方法无法使用，所以100BaseTX使用了MLT-3（多电平转换三电平）载波。吉比特以太网使用五电平值和8b/10b编码方案，在有限的电缆带宽下更有效率，在100 MHz的带宽以内提供1Gbps的数据速率。
2.3.2 曼彻斯特码在测井系统中的应用
测井技术发展到今天，已经发生了很大的变化：一是由模拟测井技术发展到了数字测井技术；二是由数字测井技术发展到了数控测井技术。进入90年代，成像测井技术获得了较大的发展，测井系统中需要传送的数据信息量越来越大，为此必须解决数据的高速传输与正确接收两个问题，如相关编码技术、缆芯多路复用技术、基带均衡技术等用以提高数据传输速率和降低误码率.在测井数据传输系统中，由于曼彻斯特码既能提供足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程相对简单，因而曼彻斯特（Manchester）码是测井数据传输中常用的编码方式之一。
目前，在实际的工程测井中，常采用Manchester编译码器HD-15530把测井数据转换为Manchester码及把Manchester码解码为数据.由于HD-15530发送数据输入及接受数据输出均为串行方式，并且Manchester编码、解码是以16位数据为基本单位，逻辑上要求使用16位的并入串出移位寄存器和16位的串入并出移位寄存器与单片机接口，这样硬件结构比较复杂，仪器成本较高.考虑到测井数据传输速率不高，可用单片机软件来实现Manchester编码和解码功能. 在油田测井中，井下仪在井下采集大量信息，并传送给地面测井系统；但井下仪到地面段信道的传输性能并不好，常用的NRZ码不适合在这样的信道里传输，而且NRZ码含有丰富的直流分量，容易引起滚筒的磁化，因而选用了另外一种编码 –曼彻斯特码。曼彻斯特编码串行数据传输的一种重要的编码方式。和最常用的NRZ码相比，曼彻斯特码具有很多优点。例如，消除了NRZ码的直流成分，具有时钟恢复和更好的抗干扰性能，这使它更适合于信道传输。
但曼彻斯特码的时序比较复杂，实现编解码器和单片机的接口需要添加大量的逻辑电路，给电路设计和调试带来很多困难。使用CPLD可大大简化这一过程。CPLD（Complex Programmable Logic Devices）具有用户可编程、时序可预测、速度高和容易使用等优点，这几年得到了飞速发展和广泛应用。上至高性能CPU,下至简单的74电路，都可以用CPLD来实现。而且CPLD的可编程性，使修改和产品升级变得十分方便。用户可以根据原理图或硬件描述语言自由地设计一个数字系统，然后通过软件仿真，事先验证设计的正确性。PCB完成以后，还可以利用PLD的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路，从而大大缩短了设计和调试时间，减少了PCB面积，提高了系统的可靠性.
第三章 曼彻斯特编解码方案
曼彻斯特编解码电路由三个部分组成，分别是编码电路模块，解码电路模块，和同步信号提取电路模块。编码电路模块提供时钟源，并且对输入的待传送原码进行编码，将其转换成曼彻斯特码并发送。同步时钟信号提取电路模块负责从接收到的曼彻斯特码中提取其中包含的同步时钟信号，将其提供给解码电路模块进行解码。解码电路模块用则是将接收到的曼彻斯特码整形后利用同步时钟提取电路模块提供的同步信号把它转换成原码输出。三个相对独立的模块相互协同工作共同完成曼彻斯特编解码工作，同时相互独立的模块结构有利于查找电路中存在的问题，便于维护。
系统整体原理框图如下：
图3.1 曼彻斯特编解码电路原理框图
3.1 编码电路
编码电路的实现,编码电路模块具体分为以下几个部分：时钟源，占空比调整电路，同步电路，编码电路。
结构图如下所示：