通信實(shí)驗(yàn)講義(第2版定稿)

1、 通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)韓麗英 李逢春 翟紅藝 張?jiān)歧?編長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院二0 一0 年 八 月 前 言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異 ，特別是無(wú)線通信技術(shù)、程控交換技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)、光纖通信技術(shù)等得到了迅速發(fā)展。針對(duì)不斷發(fā)展的通信技術(shù)，高等院校通信專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置也在不斷更新，實(shí)驗(yàn)手段也在不斷發(fā)展。理論分析與實(shí)際動(dòng)手相結(jié)合，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，以實(shí)踐驗(yàn)證基本原理為目標(biāo)，提高學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及通過(guò)有目的選擇完成實(shí)驗(yàn)或示教項(xiàng)目。為此，我們?cè)谕ㄐ旁韺?shí)驗(yàn)中選用了與現(xiàn)用通信原理教程相配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備JH5001（）型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱。JH5001（）型通信原理

2、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱針對(duì)的是通信原理課程實(shí)驗(yàn)中最重要、最基本、最經(jīng)典內(nèi)容，系統(tǒng)采用CPLD技術(shù)、模擬電子技術(shù)及通信基本原理等知識(shí)，靈活運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，可以獨(dú)立、組合或綜合實(shí)施多個(gè)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)或示教，實(shí)驗(yàn)電路原理清楚，重點(diǎn)突出，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富。電路設(shè)計(jì)新穎，技術(shù)先進(jìn)，波形測(cè)量點(diǎn)選擇準(zhǔn)確，具有代表性。通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱中，涉及有數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)、同步技術(shù)、語(yǔ)音編譯碼技術(shù)、基帶傳輸技術(shù)、電話接口技術(shù)、數(shù)字接口技術(shù)等。該系統(tǒng)將當(dāng)今的核心技術(shù)和新器件融入通信原理課程，其具有以下特點(diǎn)：1、全面性：通過(guò)這些測(cè)試接口，可以對(duì)每一種電路模塊的功能和性能有一個(gè)全面的了解；2、系統(tǒng)性：每個(gè)電路測(cè)試模塊可以放入多個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行綜

3、合實(shí)驗(yàn)；3、基礎(chǔ)性：與當(dāng)今通信原理課程和教學(xué)大綱結(jié)合緊密；4、靈活性：該實(shí)驗(yàn)箱留有通用擴(kuò)展模塊，可根據(jù)教學(xué)需要增加實(shí)驗(yàn)?zāi)K，滿(mǎn)足教學(xué)要求。在該實(shí)驗(yàn)箱硬件平臺(tái)中，模塊化功能較強(qiáng)。圖一是該實(shí)驗(yàn)箱電路基本組成示意圖，主要功能組成模塊有：電話接口（1、2）模塊、PAM模塊、ADPCM（1、2）模塊、AMI/HDB3碼模塊、模擬鎖相環(huán)模塊、數(shù)字鎖相環(huán)模塊、中頻調(diào)制器模塊、中頻解調(diào)器模塊、噪聲模塊、漢明編碼模塊、漢明譯碼模塊、信道接口模塊等。對(duì)于每個(gè)測(cè)試模塊都能單獨(dú)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，便于教學(xué)與學(xué)習(xí)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼龠M(jìn)學(xué)生對(duì)通信原理課程內(nèi)容的理解、掌握，并使學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)、當(dāng)今新技術(shù)、工程實(shí)現(xiàn)有一個(gè)較全面的了解,

4、進(jìn)一步鞏固基本理論知識(shí)，建立完整的通信系統(tǒng)概念。 本實(shí)驗(yàn)箱自帶電源模塊，用于完成交流220V到+5V、+12V、-12V的直流變換，給整個(gè)硬件平臺(tái)供電，不需另配電源。由于編寫(xiě)時(shí)間倉(cāng)促、編者水平和經(jīng)驗(yàn)有限，本教材的編審工作難免有缺點(diǎn)和不足之處，希望廣大師生批評(píng)指正。 編 者 二O一O年八月目 錄實(shí)驗(yàn)一 脈沖幅度調(diào)制PAM實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)二 抽樣定理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)9實(shí)驗(yàn)三 PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)15實(shí)驗(yàn)四 ADPCM編譯碼器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)21實(shí)驗(yàn)五 PCM系統(tǒng)與ADPCM系統(tǒng)性能比較實(shí)驗(yàn)26實(shí)驗(yàn)六 FSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)31實(shí)驗(yàn)七 二相PSK(DPSK)調(diào)制實(shí)驗(yàn)38實(shí)驗(yàn)八 二相PSK（DPSK）解調(diào)實(shí)驗(yàn)45實(shí)驗(yàn)九 數(shù)字鎖相環(huán)

5、50實(shí)驗(yàn)十 電話交換呼叫處理通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)55PCM譯碼/APCM編碼交換模塊CVSD編碼數(shù)據(jù)選擇器數(shù)字調(diào)制基帶成形中頻調(diào)制123至擴(kuò)展模塊同步數(shù)據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)KK01、KK02電話接口1來(lái)自擴(kuò)展模塊PCM編碼 /APCM譯碼123123CVSD譯碼中頻解調(diào)來(lái)自擴(kuò)展模塊A/D模塊數(shù)字解調(diào)電話接口2至擴(kuò)展模塊PCMADPCMKQ01K504123 實(shí)驗(yàn)一 脈沖幅度調(diào)制PAM實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 觀察PAM信號(hào)形成過(guò)程；2、 了解混迭效應(yīng)產(chǎn)生的原因。二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、數(shù)字示波器 一臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)3、JH5001型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理利用抽樣脈沖把一個(gè)連續(xù)信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間上離

6、散的樣值序列，這一過(guò)程稱(chēng)之為抽樣。抽樣后的信號(hào)稱(chēng)之為脈沖調(diào)幅（PAM）信號(hào)。脈沖載波的幅度隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。PAM是脈沖調(diào)制的基礎(chǔ)，也是模擬信號(hào)數(shù)字化的基礎(chǔ)。脈沖幅度調(diào)制PAM調(diào)制波形如圖：圖1-1 PAM波形示意圖脈沖振幅調(diào)制電原理框圖如下：圖1-2 脈沖振幅調(diào)制電原理框圖圖1-3 抽樣定理實(shí)驗(yàn)電路組成框圖電路原理描述：輸入信號(hào)首先經(jīng)過(guò)信號(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)K701，當(dāng)K701設(shè)置在正常位置時(shí)（左端），輸入信號(hào)來(lái)自電話接口1模塊的發(fā)送話音信號(hào)；當(dāng)K701設(shè)置在測(cè)試位置時(shí)（右端），輸入信號(hào)來(lái)自測(cè)試信號(hào)。測(cè)試信號(hào)可以選擇外部測(cè)試信號(hào)或內(nèi)部測(cè)試信號(hào)，當(dāng)設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在

7、1-2位置（左端）時(shí)，選擇內(nèi)部1KHZ測(cè)試信號(hào)；當(dāng)設(shè)置在2-3位置（右端）時(shí)選擇外部測(cè)試信號(hào)，測(cè)試信號(hào)從J005模擬測(cè)試端口輸入。抽樣定理實(shí)驗(yàn)采用外部測(cè)試信號(hào)輸入。運(yùn)放U701A、U701B（TL084）和周邊阻容器件組成一個(gè)3dB帶寬為3400（1）的低通濾波器，用于限制最高的信號(hào)頻率。信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U701C緩沖輸出，送到U703（CD4066）模擬開(kāi)關(guān)。模擬開(kāi)關(guān)U703（CD4006）通過(guò)抽樣時(shí)鐘完成對(duì)信號(hào)的抽樣，形成抽樣序列信號(hào)。信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U702B（TL084）緩沖輸出。運(yùn)放U702A、U702C（TL084）和周邊阻容器件組成一個(gè)3dB帶寬為3400HZ的低通濾波器用來(lái)恢復(fù)原始信號(hào)。跳

8、線開(kāi)關(guān)K702用于選擇輸入示波器，當(dāng)K702設(shè)置在濾波位置時(shí)（左端），送入到抽樣電路的信號(hào)經(jīng)過(guò)3400 HZ的低通濾波器；當(dāng)K702設(shè)置在直通位置時(shí)（右端），信號(hào)不通過(guò)抗混迭濾波器直接送到抽樣電路，其目的是為了觀測(cè)混迭現(xiàn)象。該電路模塊各測(cè)試點(diǎn)安排如下：1、 TP701：輸入模擬信號(hào)2、 TP702：經(jīng)濾波器輸出的信號(hào)3、 TP703：抽樣序列4、 TP704：恢復(fù)模擬信號(hào)四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、自然抽樣脈沖序列測(cè)量 （1）準(zhǔn)備工作：將KQ02設(shè)置在右端（自然抽樣狀態(tài)），將測(cè)試信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在外部測(cè)試信號(hào)輸入位置（右端）。首先將輸入信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K701設(shè)置在測(cè)試位置，將低通濾波器選擇開(kāi)關(guān)K7

9、02設(shè)置在濾波位置，為便于觀測(cè)，調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生器正弦波輸出頻率為800 HZ、1600 HZ、3400 HZ輸出電平為2VPP的測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。 （2）PAM脈沖抽樣序列觀察：用示波器同時(shí)觀測(cè)正弦波輸入信號(hào)（TP701） 、經(jīng)濾波器輸出的模擬信號(hào)（TP702）和抽樣脈沖序列信號(hào)（TP703），觀測(cè)時(shí)以TP701做同步。調(diào)整示波器同步電平和微調(diào)調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率。使抽樣序列和輸入測(cè)試信號(hào)基本同步。測(cè)量抽樣脈沖序列信號(hào)與正弦波輸入信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3）PAM脈沖抽樣序列重建信號(hào)觀測(cè)：TP704為重建信號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn)。保持測(cè)試信號(hào)不變，用示波器同時(shí)觀測(cè)重建信

10、號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn)和正弦波輸入信號(hào)，觀測(cè)時(shí)以TP701輸入信號(hào)做同步。五、思考題1、 結(jié)合實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述抽樣定理。2、 根據(jù)TP703波形測(cè)量2個(gè)抽樣樣值間的周期并計(jì)算抽樣脈沖的頻率fc=？3、結(jié)合實(shí)驗(yàn)計(jì)算本組實(shí)驗(yàn)箱的輸入信號(hào)最高頻率（即低通濾波器的截止頻率）。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出各點(diǎn)測(cè)試波形，將測(cè)量數(shù)據(jù)和波形填入表1-1。 2、寫(xiě)出各測(cè)試點(diǎn)波形名稱(chēng)、算出各波形的周期和頻率。3、認(rèn)真完成思考題。 表1-1測(cè)量點(diǎn)輸入信號(hào)頻率800HZ1600HZ3400HZTP701TP702TP703TP704實(shí)驗(yàn)二 抽樣定理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、驗(yàn)證抽樣定理；2、學(xué)習(xí)中頻抽樣的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)

11、儀器1、數(shù)字示波器 一臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)3、JH5001型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理抽樣定理在通信系統(tǒng)、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位。抽樣過(guò)程是模擬信號(hào)數(shù)字化第一步，抽樣性能的優(yōu)劣關(guān)系到通信設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。抽樣定理指出，一個(gè)頻帶受限信號(hào)m(t),如果它的最高頻率為fh,則可以唯一地由頻率等于或大于2fh的樣值序列所決定。在滿(mǎn)足抽樣定理的條件下，抽樣信號(hào)保留了原信號(hào)的全部信息，并且，從抽樣信號(hào)中可以無(wú)失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。通常將語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)一個(gè)3400HZ低通濾波器（或通過(guò)一個(gè)3003400HZ的帶通濾波器），限制語(yǔ)音信號(hào)的最高頻率為3400HZ，這樣可以用頻率

12、大于或等于6800HZ的樣值序列來(lái)表示。語(yǔ)音信號(hào)的頻譜和語(yǔ)音信號(hào)抽樣頻譜見(jiàn)圖2-1和圖2-2所示。從語(yǔ)音信號(hào)抽樣頻譜圖可知，用截止頻率為fh的理想低通濾波器可以無(wú)失真地恢復(fù)原始信號(hào)m(t)。 圖2-1 語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖2-2語(yǔ)音信號(hào)抽樣頻譜圖2-3 fs<2fh時(shí)語(yǔ)音信號(hào)的抽樣頻譜圖2-4 留出防衛(wèi)帶的語(yǔ)音信號(hào)的抽樣頻譜實(shí)際上，設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)的濾波器特性不可能是理想的，對(duì)限制最高頻率為3400HZ的語(yǔ)音信號(hào)，通常采用8KHZ抽樣頻率。這樣可以留出一定的防衛(wèi)帶（1200HZ），參見(jiàn)圖2-4所示。當(dāng)抽樣頻率fs低于2倍語(yǔ)音信號(hào)的最高頻率fh，就會(huì)出現(xiàn)頻譜混迭現(xiàn)象，產(chǎn)生混迭噪聲，影響恢復(fù)出的語(yǔ)音質(zhì)量，

13、原理參見(jiàn)圖2-3所示。在抽樣定理實(shí)驗(yàn)中，采用標(biāo)準(zhǔn)的8KHZ抽樣頻率，并用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，通過(guò)改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的頻率，觀察抽樣序列和重建信號(hào)，檢驗(yàn)抽樣定理的正確性。抽樣定理實(shí)驗(yàn)各點(diǎn)波形見(jiàn)圖1-5所示。 圖2-5 抽樣定理實(shí)驗(yàn)原理框圖電路原理描述：輸入信號(hào)首先經(jīng)過(guò)信號(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)K701，當(dāng)K701設(shè)置在正常位置時(shí)（左端），輸入信號(hào)來(lái)自電話接口1模塊的發(fā)送話音信號(hào)；當(dāng)K701設(shè)置在測(cè)試位置時(shí)（右端），輸入信號(hào)來(lái)自測(cè)試信號(hào)。測(cè)試信號(hào)可以選擇外部測(cè)試信號(hào)或內(nèi)部測(cè)試信號(hào)，當(dāng)設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在1-2位置（左端）時(shí)，選擇內(nèi)部1KHZ測(cè)試信號(hào)；當(dāng)設(shè)置在2-3位置（右端）時(shí)選

14、擇外部測(cè)試信號(hào)，測(cè)試信號(hào)從J005模擬測(cè)試端口輸入。抽樣定理實(shí)驗(yàn)采用外部測(cè)試信號(hào)輸入。運(yùn)放U701A、U701B（TL084）和周邊阻容器件組成一個(gè)3dB帶寬為3400（1）的低通濾波器，用于限制最高的信號(hào)頻率。信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U701C緩沖輸出，送到U703（CD4066）模擬開(kāi)關(guān)。模擬開(kāi)關(guān)U703（CD4006）通過(guò)抽樣時(shí)鐘完成對(duì)信號(hào)的抽樣，形成抽樣序列信號(hào)。信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U702B（TL084）緩沖輸出。運(yùn)放U702A、U702C（TL084）和周邊阻容器件組成一個(gè)3dB帶寬為3400HZ的低通濾波器用來(lái)恢復(fù)原始信號(hào)。跳線開(kāi)關(guān)K702用于選擇輸入示波器，當(dāng)K702設(shè)置在濾波位置時(shí)（左端），送入到抽

15、樣電路的信號(hào)經(jīng)過(guò)3400 HZ的低通濾波器；當(dāng)K702設(shè)置在直通位置時(shí)（右端），信號(hào)不通過(guò)抗混迭濾波器直接送到抽樣電路，其目的是為了觀測(cè)混迭現(xiàn)象。該電路模塊各測(cè)試點(diǎn)安排如下：5、 TP701：輸入模擬信號(hào)6、 TP702：經(jīng)濾波器輸出的信號(hào)7、 TP703：抽樣序列8、 TP704：恢復(fù)模擬信號(hào)設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線開(kāi)關(guān)KQ02為抽樣脈沖選擇開(kāi)關(guān)：設(shè)置在左端為平頂抽樣，平頂抽樣是通過(guò)采樣保持電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的，且=Ts;設(shè)置在右端為自然抽樣，為便于恢復(fù)出的信號(hào)觀測(cè)，此抽樣脈沖略寬，只是近似自然抽樣。平頂抽樣有利于解調(diào)后提高輸出信號(hào)的電平，但卻會(huì)引入信號(hào)頻譜失真，為抽樣脈沖寬度。通常在實(shí)際設(shè)備里，收端

16、必須采用頻率響應(yīng)為的濾波器來(lái)進(jìn)行頻譜校準(zhǔn)，抵消失真。這種頻譜失真稱(chēng)為孔徑失真。四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、自然抽樣脈沖序列測(cè)量 （1）準(zhǔn)備工作：將KQ02設(shè)置在右端（自然抽樣狀態(tài)），將測(cè)試信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在外部測(cè)試信號(hào)輸入位置（右端）。首先將輸入信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K701設(shè)置在測(cè)試位置，將低通濾波器選擇開(kāi)關(guān)K702設(shè)置在直通位置，為便于觀測(cè)，調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生器正弦波輸出頻率為5000 HZ、8000 HZ輸出電平為2VPP的測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。 （2）PAM脈沖抽樣序列觀察：用示波器同時(shí)觀測(cè)正弦波輸入信號(hào)（TP701） 、經(jīng)濾波器輸出的模擬信號(hào)（TP702）和抽樣脈沖序列

17、信號(hào)（TP703），觀測(cè)時(shí)以TP701做同步。調(diào)整示波器同步電平和微調(diào)調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率。使抽樣序列和輸入測(cè)試信號(hào)基本同步。測(cè)量抽樣脈沖序列信號(hào)與正弦波輸入信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3）PAM脈沖抽樣序列重建信號(hào)觀測(cè)：TP704為重建信號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn)。保持測(cè)試信號(hào)不變，用示波器同時(shí)觀測(cè)重建信號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn)和正弦波輸入信號(hào)，觀測(cè)時(shí)以TP701輸入信號(hào)做同步。 2、平頂抽樣脈沖序列測(cè)量（1）準(zhǔn)備工作：將KQ02設(shè)置左端（平頂抽樣狀態(tài)），將測(cè)試信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在外部測(cè)試信號(hào)輸入位置（右端）。首先將輸入信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K701設(shè)置在測(cè)試位置，將低通濾波器選擇開(kāi)關(guān)K702設(shè)置在濾波位置，調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生

18、器正弦波輸出頻率為1000 HZ輸出電平為2VPP的測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。（2）平頂抽樣序列觀察：用示波器同時(shí)觀測(cè)正弦波輸入信號(hào)（TP701） 和抽樣脈沖序列信號(hào)（TP703），觀測(cè)時(shí)以TP701做同步。調(diào)整示波器同步電平和微調(diào)調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率。使抽樣序列和輸入測(cè)試信號(hào)基本同步。測(cè)量抽樣脈沖序列信號(hào)與正弦波輸入信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3、測(cè)出本實(shí)驗(yàn)箱（JH5001型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱）說(shuō)明設(shè)置的低通濾波器的截止頻率。五、思考題1、結(jié)合實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述抽樣定理。2、結(jié)合實(shí)驗(yàn)計(jì)算本組實(shí)驗(yàn)箱的輸入信號(hào)最高頻率（即低通濾波器的截止頻率）。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出各

19、點(diǎn)測(cè)試波形，將測(cè)量數(shù)據(jù)和波形填入表2-1。2、寫(xiě)出各測(cè)試點(diǎn)波形名稱(chēng)、計(jì)算各波形的周期和頻率。3、認(rèn)真完成思考題。測(cè)量點(diǎn)輸入信號(hào)頻率5000HZ8000HZ平頂抽樣1000HZTP701TP702TP703TP704表2-1實(shí)驗(yàn)三 PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解語(yǔ)音編碼的工作原理，驗(yàn)證PCM編譯碼原理；2、 熟悉PCM抽樣時(shí)鐘、編碼數(shù)據(jù)和輸入/輸出時(shí)鐘之間的關(guān)系；3、 了解PCM專(zhuān)用大規(guī)模集成電路的工作原理和應(yīng)用；4、 熟悉語(yǔ)音數(shù)字化技術(shù)的主要指標(biāo)及測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、數(shù)字示波器 一臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)3、JH5001型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明脈沖編碼（

20、PCM）技術(shù)已經(jīng)在數(shù)字通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。十多年來(lái)，由于超大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展，PCM通信設(shè)備在縮小體積、減輕重量、降低功耗、簡(jiǎn)化調(diào)試以及方便維護(hù)等方面都有了顯著的改進(jìn)。目前，數(shù)字電話終端機(jī)的關(guān)鍵部件，如編譯碼器（Codec）和話路濾波器等都實(shí)現(xiàn)了集成化。本實(shí)驗(yàn)是以這些產(chǎn)品編排的PCM編譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，以期讓實(shí)驗(yàn)者了解通信專(zhuān)用大規(guī)模集成電路在通信系統(tǒng)中應(yīng)用的新技術(shù)。眾所周知，脈沖調(diào)制通信就是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號(hào)后在信道中進(jìn)行傳輸。而脈沖編碼調(diào)制就是對(duì)模擬信號(hào)先進(jìn)行抽樣后，再對(duì)樣值的幅度進(jìn)行量化、編碼的過(guò)程。所謂抽樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性

21、掃描，從而把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說(shuō)能無(wú)失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。在本實(shí)驗(yàn)中，抽樣速率采用8kbits。所謂量化，就是把經(jīng)過(guò)抽樣得到的瞬時(shí)值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來(lái)表示。一個(gè)模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)，它僅為有限個(gè)數(shù)值。所謂編碼，就是用一組二進(jìn)制碼組來(lái)表示每一個(gè)有固定電平的量化值。然而，實(shí)際上量化是在編碼過(guò)程中同時(shí)完成的，故編碼過(guò)程也稱(chēng)為模數(shù)變換，可記作A/D。由此可見(jiàn)，脈沖編碼調(diào)制方式就是一種傳遞模擬信號(hào)的數(shù)字通信方式。圖

22、3-1 PCM的原理框圖PCM的原理如圖3-1所示。話音信號(hào)先經(jīng)防混疊低通濾波器，得到限帶信號(hào)(3003400Hz)，再進(jìn)行脈沖抽樣，變成8KHZ重復(fù)頻率的抽樣信號(hào)(即離散的脈沖調(diào)幅PAM信號(hào))，然后將幅度連續(xù)的PAM信號(hào)用“四舍五入”辦法量化為有限個(gè)幅度取值的信號(hào)，最后經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼信號(hào)。對(duì)于電話，CCITT(原國(guó)際電報(bào)電話咨詢(xún)委員會(huì)，即現(xiàn)在的ITU-T，國(guó)際電信聯(lián)盟)規(guī)定的抽樣率為8KHZ，每個(gè)抽樣值編8位碼，即共有28=256個(gè)量化值，因而每話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64Kb/s為解決均勻量化時(shí)小信號(hào)量化誤差大、音質(zhì)差的問(wèn)題，在實(shí)際中采用不均勻選取量化間隔的非線性量化方法，即

23、量化特性在小信號(hào)時(shí)分層密、量化間隔小，而在大信號(hào)時(shí)分層疏、量化間隔大。在實(shí)際中廣泛使用的是兩種對(duì)數(shù)形式的壓縮特性：A律和律。如圖3-2 （a）和（b）所示。圖32 A律與律的壓縮特性對(duì)于壓縮器而言,其輸入輸出歸一化特性表示式為：A律Vo = AV / (1+lnA) ( 0 Vi 1/A )或： Vo = (1+lnAV) / (1+lnA) ( 1/A Vi 1 ) 律Vo = （1+ln(1+Vi)） / ln (1+) ( 0 Vi 1 )A律PCM主要用于歐洲，律主要用于北美和日本，我國(guó)采用歐洲體制。 JH5001（）通信原理實(shí)驗(yàn)箱的PCM編譯碼器電路原理如下：PCM編譯器模塊，由語(yǔ)音

24、編譯碼集成電路U502（MC145540）、運(yùn)放U501（TL082）、晶振U503（20.48M HZ）組成。PCM編譯碼器模塊將來(lái)自用戶(hù)接口模塊2的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編譯碼，該模塊采用MC145540集成電路完成PCM編譯碼功能。該器件具有多種工作模式和功能，工作前通過(guò)交換模塊的開(kāi)關(guān)KQ01將其配置成直接PCM模式，使其具有以下功能：1、自接口模塊2的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編碼輸出；2、輸入的PCM碼字進(jìn)行譯碼，并將譯碼之后的模擬信號(hào)送入用戶(hù)接口模塊1；在PCM編譯碼模塊中，發(fā)送信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U501A放大后，送入U(xiǎn)502的2腳進(jìn)行PCM編碼。編碼輸入時(shí)鐘為BCLK（256KHZ），編碼數(shù)據(jù)從U5

25、02的20角輸出（DT_ADPCM），F(xiàn)SX為編碼抽樣時(shí)鐘（8KHZ）。譯碼之后的模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U501B放大緩沖輸出,送到用戶(hù)1接口模式中。PCM編譯碼模塊中的各跳線功能如下: 1、跳線開(kāi)關(guān)K501是用于選擇輸入信號(hào),當(dāng)K501置于正常位置時(shí),選擇來(lái)自用戶(hù)2接口單元的話音信號(hào);當(dāng)K501置于測(cè)試位置時(shí)選擇測(cè)試信號(hào).測(cè)試信號(hào)主要用于測(cè)試ADPCM的編譯碼特性.測(cè)試信號(hào)可以選擇外部測(cè)試信號(hào)或內(nèi)部測(cè)試信號(hào),當(dāng)設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在1-2位置（左端）時(shí)，選擇內(nèi)部1KHZ測(cè)試信號(hào)；當(dāng)設(shè)置在2-3位置（右端）時(shí)選擇外部測(cè)試信號(hào)，測(cè)試信號(hào)從J005模擬測(cè)試端口輸入。2、跳線器K504是用

26、于設(shè)置PCM譯碼器的輸入數(shù)據(jù)選擇，當(dāng)K504置于左端時(shí)譯碼數(shù)據(jù)來(lái)自MC145540的編碼模塊；當(dāng)K504置于右端時(shí)譯碼數(shù)據(jù)來(lái)自擴(kuò)展模塊。在該模塊中，各測(cè)試點(diǎn)的定義如下：1、TP501：發(fā)送模擬信號(hào)測(cè)試點(diǎn)2、TP502：PCM發(fā)送碼字 3、TP503：PCM編碼器輸入/輸出時(shí)鐘 4、TP504：PCM編碼抽樣時(shí)鐘 5、TP505：PCM接收碼字 6、TP506：接收模擬信號(hào)測(cè)試點(diǎn) 該單元的電路框圖見(jiàn)圖3-3：K501TP501TP502U502PCM編/譯碼器跳線器TP506TP505TP503跳線器自用戶(hù)接口測(cè)試信號(hào)NT發(fā)PCM碼字TP5048KHz同步256KHz時(shí)鐘收PCM碼字自環(huán)擴(kuò)展模塊

27、K504至用戶(hù)接口圖3-3 PCM模塊電路組成框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、準(zhǔn)備工作：加電后，將交換模塊中的跳線開(kāi)關(guān)KQ01置于左端PCM編碼位置，此時(shí)MC145540工作在PCM編碼狀態(tài)。2、PCM編碼器 方法： （A）準(zhǔn)備：將跳線開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置，跳線開(kāi)關(guān)K001置于右端選擇外部信號(hào)，用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000HZ、電平為2VPP的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。 （B）用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)端口（TP502），觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。分析和掌握PCM編碼輸出數(shù)據(jù)與抽樣時(shí)鐘信號(hào)（同步沿、脈沖寬度）及輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)

28、系。3、PCM譯碼器（1）準(zhǔn)備：跳線開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置、K504設(shè)置在正常位置，K001置于右端選擇外部信號(hào)。此時(shí)將PCM輸出編碼數(shù)據(jù)直接送入本地譯碼器，構(gòu)成自環(huán)。用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000HZ、電平為2VP-P的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。（2）PCM譯碼器輸出模擬信號(hào)觀測(cè)：用示波器同時(shí)觀測(cè)解碼器輸出信號(hào)端口(TP506)和編碼器輸入信號(hào)端口（TP501），觀測(cè)信號(hào)時(shí)以TP501做同步。定性的觀測(cè)解碼信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系：質(zhì)量、電平、延時(shí)。4 、PCM頻率響應(yīng)測(cè)量：將測(cè)試信號(hào)電平固定在2VP-P，調(diào)整測(cè)試信號(hào)頻率，定性的觀測(cè)解碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)

29、電平。觀測(cè)輸出信號(hào)電平相對(duì)變化隨輸入信號(hào)頻率變化的相對(duì)關(guān)系。5、 PCM動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量：將測(cè)試信號(hào)頻率固定在1000HZ，改變測(cè)試信號(hào)電平， 定性的觀測(cè)解碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)質(zhì)量，也可采用李沙育圖形的模糊度來(lái)觀察。五、思考題1、PCM編碼器輸出的PCM數(shù)據(jù)的速率是多少？2、PCM編碼器的工作（輸出）時(shí)鐘與采樣時(shí)鐘各為多少？ 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出各點(diǎn)測(cè)試波形，將測(cè)量數(shù)據(jù)和波形填入表3-1。2、寫(xiě)出各測(cè)試點(diǎn)波形名稱(chēng)、算出各波形的周期和頻率。3、認(rèn)真完成思考題。測(cè)量點(diǎn)輸入信號(hào)頻率輸入懸空1000HZTP501TP502TP503TP504TP505TP506用直流檔測(cè)電平 表3-1實(shí)驗(yàn)

30、四 ADPCM編譯碼器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、對(duì)ADPCM編碼工作過(guò)程的理解；2、了解ADPCM編、譯碼的時(shí)序關(guān)系；3、了解模集成電路的工作原理和應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、數(shù)字示波器 一臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)3、JH5001型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理（一）ADPCM基本工作原理64kbit/s的A律或律的對(duì)數(shù)壓擴(kuò)PCM編碼已經(jīng)在大容量的光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字微波系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但PCM信號(hào)占用頻帶要比模擬通信系統(tǒng)中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)話路帶寬（3.1kHZ）寬很多倍，這樣，對(duì)于大容量的長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)，尤其是衛(wèi)星通信，采用PCM方式的經(jīng)濟(jì)性能很難與模擬通信相比。多年來(lái)，人們一直研究壓縮數(shù)字化

31、語(yǔ)音占用頻帶的工作，也即研究如何在相同質(zhì)量指標(biāo)的條件下降低數(shù)字化語(yǔ)音的數(shù)碼率，也提高數(shù)字通信系統(tǒng)的頻帶利用率。通常把數(shù)碼率低于64kbit/s的語(yǔ)音編碼方法稱(chēng)為語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)。語(yǔ)音壓縮編碼方法很多，其中自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制（ADPCM）是語(yǔ)音壓縮中復(fù)雜度較低的一種編碼方法，它可在32kbit/s數(shù)碼率上達(dá)到64kbit/s的PCM數(shù)字電話語(yǔ)音質(zhì)量。近年來(lái)，ADPCM已作為長(zhǎng)途傳輸中一種新型的國(guó)際通用的語(yǔ)音編碼方法。ADPCM編譯碼模塊將來(lái)自用戶(hù)接口模塊的模擬信號(hào)進(jìn)行ADPCM編譯碼，該模塊采用 MC145540集成電路完成ADPCM編譯碼功能。其具有多種工作模式和功能，開(kāi)機(jī)時(shí)通過(guò)交換模塊中的跳

32、線開(kāi)關(guān)KQ01將其配置成ADPCM模式(直接將ADPCM碼進(jìn)行打包傳輸)，使其具有以下功能： 1、對(duì)接口模塊送來(lái)的發(fā)支路模擬信號(hào)進(jìn)行ADPCM編碼輸山。 2、將輸入的ADPCM碼字進(jìn)行譯碼(即通話對(duì)方的ADPCM碼字)，并將譯碼之后的模擬信號(hào)送入用戶(hù)接口模塊。 ADPCM編譯碼模塊使用PCM編澤碼模塊相同電路，ADPCM編譯碼器收、發(fā)兩支路組成由編碼集成電路U502(MCl45540)、運(yùn)放U501(TL082)、晶振U503(2048MHz)及相應(yīng)的跳線器、電位器組成。發(fā)送支路的發(fā)送信號(hào)經(jīng)U501A運(yùn)放放大后，送入U(xiǎn)502的2腳進(jìn)行ADPCM編碼。編碼的輸出時(shí)鐘為BCLK(256KHz)，編

33、碼數(shù)據(jù)從U502的20腳輸山(DT-ADPCMl)，F(xiàn)SX為編碼抽樣時(shí)鐘信號(hào)(8KHz)。譯碼之后的模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U501B放大緩沖輸山，送到用戶(hù)接口模塊中。該單元的電路框圖見(jiàn)圖4-1K501TP501TP502U502ADPCM編/譯碼器跳線器TP506TP505TP503跳線器自用戶(hù)接口測(cè)試信號(hào)NT發(fā)ADPCM碼字TP5048KHz同步256KHz時(shí)鐘收ADPCM碼字自環(huán)擴(kuò)展模塊K504至用戶(hù)接口 圖4-1 ADPCM模塊電路組成框圖四、 實(shí)驗(yàn)步驟 （一）準(zhǔn)備工作 ADPCM編譯碼模塊中的各跳線功能如下(測(cè)試點(diǎn)與PCM編譯碼模塊相同)： 1、跳線開(kāi)關(guān)K501是用于選擇輸入信號(hào)，當(dāng)K501置

34、于正常位置時(shí)，選擇來(lái)自用戶(hù)接口單元的話音信號(hào)：當(dāng)K501置于測(cè)試位置時(shí)選擇測(cè)試信號(hào)。測(cè)試信號(hào)主要用于測(cè)試ADPCM的編譯碼特性。測(cè)試信號(hào)可以選擇外部測(cè)試信號(hào)或內(nèi)部測(cè)試信號(hào)，當(dāng)設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在左端時(shí)，選擇內(nèi)部1KHz測(cè)試信號(hào)；當(dāng)設(shè)置在2_3位置(右端)時(shí)選擇外部測(cè)試信號(hào)，測(cè)試信號(hào)從J005模擬測(cè)試端口輸入。 2、跳線器K504是用于設(shè)置ADPCM澤碼器的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)K504置于左端時(shí)編碼數(shù)據(jù)自環(huán)送入MCl45540進(jìn)行譯碼：當(dāng)K504置于右端時(shí)編碼數(shù)據(jù)送入擴(kuò)展模塊。（二）ADPCM編碼實(shí)驗(yàn)1、輸出時(shí)鐘和抽樣時(shí)鐘信號(hào)觀測(cè)用示波器同時(shí)觀測(cè)幀同步時(shí)隙信號(hào)（TP504）和輸出

35、時(shí)鐘信號(hào)（TP503）,觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。分析和掌握ADPCM編碼抽樣時(shí)鐘信號(hào)與輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2、信號(hào)與ADPCM編碼數(shù)據(jù)測(cè)量(1) 用示波器同時(shí)觀測(cè)幀同步時(shí)隙信號(hào)（TP504）和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)端口（TP502），觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。分析和掌握ADPCM編碼輸出數(shù)據(jù)與抽樣時(shí)鐘信號(hào)、輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(2) 將輸入信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置，將交換模塊內(nèi)測(cè)試信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在內(nèi)部測(cè)試信號(hào)2-3位置（右端）。此時(shí)由該模塊產(chǎn)生一個(gè)1KHz的測(cè)試信號(hào)，送入ADPCM編碼器。將發(fā)通道增益選擇開(kāi)關(guān)K502設(shè)置在測(cè)試位置（右端），通過(guò)調(diào)整電位器W501改變發(fā)通道的信號(hào)

36、電平。用示波器觀測(cè)編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)（TP502）隨輸入信號(hào)電平變化的關(guān)系。（三）ADPCM譯碼實(shí)驗(yàn)1、將跳線開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置（右端）、K504設(shè)置在正常位置（左端）。此時(shí)將ADPCM輸出編碼數(shù)據(jù)直接送入本地譯碼器，構(gòu)成自環(huán)。用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為2Vp-p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。2、ADPCM譯碼器輸出模擬信號(hào)觀測(cè)：用示波器同時(shí)觀測(cè)ADPCM譯碼器輸出信號(hào)端口（TP506）和編碼器輸入信號(hào)端口（TP501），觀測(cè)信號(hào)時(shí)以TP501做同步。定性的觀測(cè)譯碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)質(zhì)量。 3、ADPCM頻率響應(yīng)測(cè)量：將測(cè)試信號(hào)電平固定在

37、2Vp-p，調(diào)整測(cè)試信號(hào)頻率，定性的觀測(cè)譯碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)質(zhì)量。觀測(cè)信噪比隨輸入信號(hào)頻率變化的相關(guān)關(guān)系。4、ADPCM動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量：將測(cè)試信號(hào)頻率固定在1000Hz，改變測(cè)試信號(hào)電平，定性的觀測(cè)譯碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)質(zhì)量。也可采用李沙育圖形的模糊度來(lái)觀察。（四）ADPCM編譯碼去器性能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 將示波器置于X-Y模式，輸入信號(hào)（TP501）、輸出信號(hào)（TP506）作為兩個(gè)輸入端，觀察李沙育圖形模糊度，說(shuō)明系統(tǒng)性能。五、注意事項(xiàng)(1)加電，+5V,+12V,-12V燈亮。(2)將交換模塊中的跳線開(kāi)關(guān)KQ01置于右端（ADPCM編碼位置）。(3) K501設(shè)置為2-3(右端)，K001置于右端，用

38、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為2Vp-p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入J005和J006（地）。(4)用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和輸出時(shí)鐘信號(hào)（TP503）,觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。(5) 用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)端口（TP502），觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。(6)用示波器同時(shí)觀測(cè)解碼器輸出信號(hào)端口（TP506）和編碼器輸入信號(hào)端口（TP501），觀測(cè)信號(hào)時(shí)以TP501做同步。六、討論思考題1、計(jì)算ADPCM編碼器輸出的ADPCM數(shù)據(jù)的速率是多少？2、ADPCM編碼器的工作（輸入）時(shí)鐘與采樣的時(shí)鐘各為多少？3、ADPCM編碼器的晶振

39、是20.48MHZ，問(wèn)：內(nèi)部要通過(guò)幾分頻才能得到采樣頻率？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出各點(diǎn)測(cè)試波形，將測(cè)量數(shù)據(jù)和波形填入表4-1。2、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各測(cè)量點(diǎn)的波形圖，注意對(duì)應(yīng)相位關(guān)系。3、認(rèn)真完成思考題。 測(cè)量點(diǎn)輸入信號(hào)頻率輸入懸空1000HZTP501TP502TP503TP504TP505TP506用直流檔測(cè)電平表4-1實(shí)驗(yàn)五 PCM系統(tǒng)與ADPCM系統(tǒng)性能比較實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對(duì)ADPCM編碼工作過(guò)程的理解；2、加深對(duì)PCM編碼工作過(guò)程的理解；3、比較PCM與ADPCM的工作原理；4、掌握一般通信系統(tǒng)的性能測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀表1、數(shù)字示波器 一臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)

40、3、JH5001型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)基本原理請(qǐng)參看實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四的相關(guān)章節(jié)，并認(rèn)真復(fù)習(xí)ADPCM與PCM的基本原理與內(nèi)容。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）PCM系統(tǒng)性能指標(biāo)測(cè)量1、PCM編譯碼系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍是指在滿(mǎn)足一定信噪比的條件下，允許輸入信號(hào)電平變化的范圍。通常規(guī)定測(cè)試信號(hào)的頻率為1000Hz,動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)滿(mǎn)足CCITT建議的框架（樣板值，如下圖所示）。S/N (dB )3020100-50-40-30-20-100dBmo測(cè)試時(shí)將跳線開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置、K504設(shè)置在正常位置，此時(shí)使ADPCM編碼器和譯碼器構(gòu)成自環(huán)。動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試連接見(jiàn)下圖，該項(xiàng)測(cè)量?jī)?nèi)容視配備

41、的教學(xué)儀表來(lái)定。測(cè)量時(shí)，輸入信號(hào)由小至大調(diào)節(jié)，測(cè)量不同電平時(shí)的S/N值，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。為確保器件安全，不要求學(xué)生對(duì)輸入信號(hào)的臨界過(guò)載信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，取輸入信號(hào)的最大幅度為5Vp_p。音頻傳輸損傷測(cè)試儀編碼器譯碼器自環(huán)J005J006發(fā)送接收2、PCM編譯碼系統(tǒng)信噪比測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同上，測(cè)試連接與上相同。測(cè)量時(shí)，選擇一最佳編碼電平（通常為-10dBr），在此電平下測(cè)試不同頻率下的S/N值。頻率選擇在300Hz、500Hz、800Hz、1000Hz、2010Hz、3000Hz、3400Hz，直接從音頻損傷測(cè)試儀上讀取數(shù)據(jù)，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。該項(xiàng)測(cè)量視配備的教學(xué)儀表來(lái)定。3、頻率特性測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同上

42、。用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為2Vp_p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。用示波器（或電平表）測(cè)量輸出信號(hào)端口（TP506）的電平。改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率，用點(diǎn)頻法測(cè)量。測(cè)量頻率范圍：250Hz-4000Hz。該項(xiàng)測(cè)試可以直接通過(guò)音頻損傷測(cè)試儀測(cè)試。4、信道自環(huán)增益測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同上。用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為2Vp_p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。用示波器（或電平表）測(cè)量輸出信號(hào)端口（TP506）的電平。將收發(fā)電平的倍數(shù)（增益）換算為dB表示。該項(xiàng)測(cè)試可以直接通過(guò)音頻損傷測(cè)試儀測(cè)試。5、P

43、CM編譯碼系統(tǒng)信道空閑噪聲測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同上。測(cè)試連接與上相同?？臻e噪聲指標(biāo)從音頻損傷測(cè)試儀上直接讀取。該項(xiàng)測(cè)量視配備的教學(xué)儀表來(lái)定。（二）ADPCM系統(tǒng)性能指標(biāo)測(cè)量1、ADPCM編譯碼系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍是指在滿(mǎn)足一定信噪比的條件下，允許輸入信號(hào)電平變化的范圍。通常規(guī)定測(cè)試信號(hào)的頻率為1000Hz,動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)滿(mǎn)足CCITT建議的框架（樣板值，如下圖所示）。S/N (dB )3020100-50-40-30-20-100dBmo測(cè)試時(shí)將跳線開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置、K504設(shè)置在正常位置，此時(shí)使ADPCM編碼器和譯碼器構(gòu)成自環(huán)。動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試連接與PCM編碼測(cè)量時(shí)相同，該項(xiàng)測(cè)量?jī)?nèi)容視配

44、備的教學(xué)儀表來(lái)定。測(cè)量時(shí)，輸入信號(hào)由小至大調(diào)節(jié)，測(cè)量不同電平時(shí)的S/N值，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。為確保器件安全，不要求學(xué)生對(duì)輸入信號(hào)的臨界過(guò)載信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，取輸入信號(hào)的最大幅度為5Vp_p。2、ADPCM編譯碼系統(tǒng)信噪比測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同上，測(cè)試連接與PCM相同。測(cè)量時(shí)，選擇一最佳編碼電平（通常為-10dBr），在此電平下測(cè)試不同頻率下的S/N值。頻率選擇在300Hz、500Hz、800Hz、1000Hz、2010Hz、3000Hz、3400Hz，直接從音頻損傷測(cè)試儀上讀取數(shù)據(jù)，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。該項(xiàng)測(cè)量視配備的教學(xué)儀表來(lái)定。3、頻率特性測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同上。用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電

45、平為2Vp_p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。用示波器（或電平表）測(cè)量輸出信號(hào)端口（TP506）的電平。改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率，用點(diǎn)頻法測(cè)量。測(cè)量頻率范圍：250Hz-4000Hz。該項(xiàng)測(cè)試可以直接通過(guò)音頻損傷測(cè)試儀測(cè)試。4、信道自環(huán)增益測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同上。用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為2Vp_p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。用示波器（或電平表）測(cè)量輸出信號(hào)端口（TP506）的電平。將收發(fā)電平的倍數(shù)（增益）換算為dB表示。該項(xiàng)測(cè)試可以直接通過(guò)音頻損傷測(cè)試儀測(cè)試。5、ADPCM編譯碼系統(tǒng)信道空閑噪聲測(cè)量跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置同

46、上。測(cè)試連接與動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量連接相同?？臻e噪聲指標(biāo)從音頻損傷測(cè)試儀上直接讀取。該項(xiàng)測(cè)量視配備的教學(xué)儀表來(lái)定。五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)(1)加電，+5V,+12V,-12V燈亮。(2)將交換模塊中的跳線開(kāi)關(guān)KQ01置于右端（ADPCM編碼位置）。(3) K501設(shè)置為2_3(右端)，K001置于右端，用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為2Vp_p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入J005和J006（地）。(4)用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和輸出時(shí)鐘信號(hào)（TP503）,觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。(5) 用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)端口（TP502），觀測(cè)時(shí)

47、以TP504做同步。(6)用示波器同時(shí)觀測(cè)解碼器輸出信號(hào)端口（TP506）和編碼器輸入信號(hào)端口（TP501），觀測(cè)信號(hào)時(shí)以TP501做同步。(7)根據(jù)附錄中的具體內(nèi)容與要求進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)量結(jié)果填入表格中。六、討論思考題1、 與PCM碼字觀測(cè)結(jié)果比較，為什么在ADPCM編碼方式下，觀測(cè)不到隨電平變化有一個(gè)比較穩(wěn)定的碼字？2、 比較PCM與ADPCM的工作原理。3、 說(shuō)說(shuō)PCM與ADPCM的編碼速率有何不同，為什么？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出相應(yīng)的曲線和波形。2、 在通信系統(tǒng)中PCM接收端應(yīng)如何獲得接收輸入時(shí)鐘和接收幀同 步時(shí)鐘信號(hào)？3、 根據(jù)測(cè)量結(jié)果，對(duì)ADPCM和PCM系統(tǒng)的輸

48、入/輸出時(shí)鐘信號(hào)、抽樣時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率及速率進(jìn)行比較。4、 在實(shí)際的通信系統(tǒng)中收端(譯碼)部分的定時(shí)信 號(hào)是怎樣獲取的？5、 對(duì)ADPCM和PCM系統(tǒng)的系統(tǒng)性能進(jìn)行比較。6、 對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有什么建議？實(shí)驗(yàn)六 FSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解FSK調(diào)制的基本工作原理及電路組成；2、了解利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、數(shù)字示波器 一臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)3、JH5001型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理 FSK是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點(diǎn)是: 實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字調(diào)頻又可稱(chēng)作頻

49、移鍵控FSK，它是利用載頻頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。數(shù)字調(diào)頻信號(hào)可以分為相位離散和相位連續(xù)兩種情形。若兩個(gè)振蕩頻率分別由不同的獨(dú)立振蕩器提供，它們之間相位互不相關(guān)，這就叫相位離散的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)：若兩個(gè)振蕩頻率由同一振蕩信號(hào)源提供，只是對(duì)其中一個(gè)載頻進(jìn)行分頻，這樣產(chǎn)生的兩個(gè)載頻就是相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)。在二進(jìn)制頻移鍵控中，幅度恒定不變的載波信號(hào)的頻率隨著輸入碼流的變化而切換（稱(chēng)為高音和低音，代表二進(jìn)制的1和0）。通常，F(xiàn)SK信號(hào)的表達(dá)式為：（二進(jìn)制）（二進(jìn)制）其中2f代表信號(hào)載波的恒定偏移。產(chǎn)生FSK信號(hào)最簡(jiǎn)單的方法是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)比特是0還是1，在兩個(gè)獨(dú)立的振蕩器中切換。采用這種方法產(chǎn)生的波形

50、在切換的時(shí)刻相位是不連續(xù)的，因此這種FSK信號(hào)稱(chēng)為不連續(xù)FSK信號(hào)。不連續(xù)的FSK信號(hào)表達(dá)式為：（二進(jìn)制）（二進(jìn)制）其實(shí)現(xiàn)如圖6-1所示：圖6-1非連續(xù)相位FSK的調(diào)制框圖本實(shí)驗(yàn)電路中，由實(shí)驗(yàn)提供的載頻頻率經(jīng)過(guò)本實(shí)驗(yàn)電路分頻而得到的兩個(gè)不同頻率的載頻信號(hào)，則為相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)。(一)FSK調(diào)制電路工作原理1、FSK調(diào)制原理框圖，見(jiàn)圖6-22、FSK調(diào)制工作原理。由圖6-2可知，輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K904轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路控制f1=20KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相器去控制f2=8KHz的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān)2關(guān)閉，此時(shí)輸出fl=20KHz，當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1關(guān)閉，模擬開(kāi)關(guān)2打開(kāi)，此時(shí)輸出f2=8KHz，于是可在輸出端得到已調(diào)的FSK信號(hào)。6-2電路中的兩路載頻(fl、f2)由內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)K901，K90