通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告(終)

.;通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：12050641姓名：謝昌輝學(xué)號(hào)：1205064135實(shí)驗(yàn)一抽樣定理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬闃佣ɡ碓谕ㄐ畔到y(tǒng)中的重要性。掌握自然抽樣及平頂抽樣的實(shí)現(xiàn)方法。理解低通采樣定理的原理。理解實(shí)際的抽樣系統(tǒng)。理解低通濾波器的幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。理解低通濾波器的相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。理解帶通采樣定理的原理。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、3號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖圖1-1抽樣定理實(shí)驗(yàn)框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明抽樣信號(hào)由抽樣電路產(chǎn)生。將輸入的被抽樣信號(hào)與抽樣脈沖相乘就可以得到自然抽樣信號(hào)，自然抽樣的信號(hào)經(jīng)過保持電路得到平頂抽樣信號(hào)。平頂抽樣和自然抽樣信號(hào)是通過開關(guān)S1切換輸出的。抽樣信號(hào)的恢復(fù)是將抽樣信號(hào)經(jīng)過低通濾波器，即可得到恢復(fù)的信號(hào)。這里濾波器可以選用抗混疊濾波器（8階3.4kHz的巴特沃斯低通濾波器）或FPGA數(shù)字濾波器（有FIR、IIR兩種）。反sinc濾波器不是用來恢復(fù)抽樣信號(hào)的，而是用來應(yīng)對(duì)孔徑失真現(xiàn)象。要注意，這里的數(shù)字濾波器是借用的信源編譯碼部分的端口。在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)與信源編譯碼的內(nèi)容沒有聯(lián)系。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一抽樣信號(hào)觀測(cè)及抽樣定理驗(yàn)證概述：通過不同頻率的抽樣時(shí)鐘，從時(shí)域和頻域兩方面觀測(cè)自然抽樣和平頂抽樣的輸出波形，以及信號(hào)恢復(fù)的混疊情況，從而了解不同抽樣方式的輸出差異和聯(lián)系，驗(yàn)證抽樣定理。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH1(被抽樣信號(hào))將被抽樣信號(hào)送入抽樣單元信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】。調(diào)節(jié)主控模塊的W1使A-out輸出峰峰值為3V。3、此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：被抽樣信號(hào)MUSIC為幅度4V、頻率3K+1K正弦合成波。抽樣脈沖A-OUT為幅度3V、頻率9KHz、占空比20%的方波。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）觀測(cè)并記錄自然抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“自然抽樣”檔位，用示波器分別觀測(cè)MUSIC主控&信號(hào)源和抽樣輸出3#。（2）觀測(cè)并記錄平頂抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“平頂抽樣”檔位，用示波器分別觀測(cè)MUSIC主控&信號(hào)源和抽樣輸出3#。（3）觀測(cè)并對(duì)比抽樣恢復(fù)后信號(hào)與被抽樣信號(hào)的波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“自然抽樣”檔位，用示波器觀測(cè)MUSIC主控&信號(hào)源和LPF-OUT3#，以100Hz的步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源的頻率，比較觀測(cè)并思考在抽樣脈沖頻率多小的情況下恢復(fù)信號(hào)有失真。（4）用頻譜的角度驗(yàn)證抽樣定理（選做）：用示波器頻譜功能觀測(cè)并記錄被抽樣信號(hào)MUSIC和抽樣輸出頻譜。以100Hz的步進(jìn)減小抽樣脈沖的頻率，觀測(cè)抽樣輸出以及恢復(fù)信號(hào)的頻譜。（注意：示波器需要用250kSa/s采樣率（即每秒采樣點(diǎn)為250K），F(xiàn)FT縮放調(diào)節(jié)為×10）。注：通過觀測(cè)頻譜可以看到當(dāng)抽樣脈沖小于2倍被抽樣信號(hào)頻率時(shí)，信號(hào)會(huì)產(chǎn)生混疊。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響概述：該項(xiàng)目是通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率，分別觀測(cè)和繪制抗混疊低通濾波和fir數(shù)字濾波的幅頻特性曲線，并比較抽樣信號(hào)經(jīng)這兩種濾波器后的恢復(fù)效果，從而了解和探討不同濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。1、測(cè)試抗混疊低通濾波器的幅頻特性曲線。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH5(LPF-IN)將信號(hào)送入模擬濾波器（2）開電，設(shè)置主控模塊，選擇【信號(hào)源】→【輸出波形】和【輸出頻率】，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)旋鈕，使A-OUT主控&信號(hào)源輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：抗混疊低通濾波器的輸入信號(hào)為頻率5KHz、幅度3V的正弦波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。用示波器觀測(cè)LPF-OUT3#。以100Hz步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源輸出頻率，觀測(cè)并記錄LPF-OUT3#的頻譜。記入如下表格：A-OUT頻率/Hz基頻幅度/V5K…4.5K…3.4K…3.0K…2、測(cè)試fir數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器（2）開電，設(shè)置主控菜單：選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。調(diào)節(jié)【信號(hào)源】，使A-out輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：fir濾波器的輸入信號(hào)為頻率5KHz、幅度3V的正弦波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。用示波器觀測(cè)譯碼輸出3#，以100Hz的步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源的頻率。觀測(cè)并記錄譯碼輸出3#的頻譜。記入如下表格：A_out的頻率/Hz基頻幅度/V5K…4K…3K…2K...由上述表格數(shù)據(jù)，畫出fir低通濾波器幅頻特性曲線。思考：對(duì)于3KHz低通濾波器，為了更好的畫出幅頻特性曲線，我們可以如何調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值大??？3、分別利用上述兩個(gè)濾波器對(duì)被抽樣信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)，比較被抽樣信號(hào)恢復(fù)效果。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線：源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH13(編碼輸入)送入FIR數(shù)字低通濾波器（2）開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波，抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。對(duì)比觀測(cè)不同濾波器的信號(hào)恢復(fù)效果：用示波器分別觀測(cè)LPF-OUT3#和譯碼輸出3#，以100Hz步進(jìn)減小抽樣時(shí)鐘A-OUT的輸出頻率，對(duì)比觀測(cè)模擬濾波器和FIR數(shù)字濾波器在不同抽樣頻率下信號(hào)恢復(fù)的效果。（頻率步進(jìn)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行設(shè)置。）思考：不同濾波器的幅頻特性對(duì)抽樣恢復(fù)有何影響？實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。概述：該項(xiàng)目是通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率，從時(shí)域和頻域兩方面分別觀測(cè)抽樣信號(hào)經(jīng)fir濾波和iir濾波后的恢復(fù)失真情況，從而了解和探討不同濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。1、觀察被抽樣信號(hào)經(jīng)過fir低通濾波器與iir低通濾波器后，所恢復(fù)信號(hào)的頻譜。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器（2）開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波，抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。a、觀測(cè)信號(hào)經(jīng)fir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單，選擇【抽樣定理】→【FIR濾波器】；設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形和頻譜。b、觀測(cè)信號(hào)經(jīng)iir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單，選擇【抽樣定理】→【IIR濾波器】；設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形和頻譜。c、探討被抽樣信號(hào)經(jīng)不同濾波器恢復(fù)的頻譜和時(shí)域波形：被抽樣信號(hào)與經(jīng)過濾波器后恢復(fù)的信號(hào)之間的頻譜是否一致？如果一致，是否就是說原始信號(hào)能夠不失真的恢復(fù)出來？用示波器分別觀測(cè)fir濾波恢復(fù)和iir濾波恢復(fù)情況下，譯碼輸出3#的時(shí)域波形是否完全一致，如果波形不一致，是失真呢？還是有相位的平移呢？如果相位有平移，觀測(cè)并計(jì)算相位移動(dòng)時(shí)間。2、觀測(cè)相頻特性（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH13(編碼輸入)使源信號(hào)進(jìn)入數(shù)字濾波器開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。此時(shí)系統(tǒng)初始實(shí)驗(yàn)狀態(tài)為：A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。對(duì)比觀測(cè)信號(hào)經(jīng)fir濾波后的相頻特性：設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出頻率為5KHz、峰峰值為3V的正弦波；以100Hz步進(jìn)減小A-OUT輸出頻率，用示波器對(duì)比觀測(cè)A-OUT主控&信號(hào)源和譯碼輸出3#的時(shí)域波形。相頻特性測(cè)量就是改變信號(hào)的頻率，測(cè)輸出信號(hào)的延時(shí)（時(shí)域上觀測(cè)）。記入如下表格：A-OUT的頻率/Hz被抽樣信號(hào)與恢復(fù)信號(hào)的相位延時(shí)/ms3.5K3.4K3.3K...五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析電路的工作原理，敘述其工作過程。2、繪出所做實(shí)驗(yàn)的電路、儀表連接調(diào)測(cè)圖。并列出所測(cè)各點(diǎn)的波形、頻率、電壓等有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)做簡(jiǎn)要分析說明。必要時(shí)借助于計(jì)算公式及推導(dǎo)。3、分析以下問題：濾波器的幅頻特性是如何影響抽樣恢復(fù)信號(hào)的？簡(jiǎn)述平頂抽樣和自然抽樣的原理及實(shí)現(xiàn)方法。答：濾波器的截止頻率等于源信號(hào)譜中最高頻率fn的低通濾波器，濾除高頻分量，經(jīng)濾波后得到的信號(hào)包含了原信號(hào)頻譜的全部?jī)?nèi)容，故在低通濾波器輸出端可以得到恢復(fù)后的原新號(hào)。當(dāng)抽樣頻率小于2倍的原新號(hào)的最高頻率即濾波器的截止頻率時(shí)，抽樣信號(hào)的頻譜會(huì)發(fā)生混疊現(xiàn)象，從發(fā)生混疊后的頻譜中無法用低通濾波器獲得信號(hào)頻譜的全部?jī)?nèi)容，從而導(dǎo)致失真。

平頂抽樣原理：抽樣脈沖具有一定持續(xù)時(shí)間，在脈寬期間其幅度不變，每個(gè)抽樣脈沖頂部不隨信號(hào)變化。實(shí)際應(yīng)用中是采用抽樣保持電路來實(shí)現(xiàn)的。

自然抽樣原理：抽樣脈沖具有一定持續(xù)時(shí)間，在脈寬期間其幅度不變，每個(gè)抽樣脈沖頂部隨信號(hào)幅度變化。用周期性脈沖序列與信號(hào)相乘就可以實(shí)現(xiàn)。4、思考一下，實(shí)驗(yàn)步驟中采用3K+1K正弦合成波作為被抽樣信號(hào)，而不是單一頻率的正弦波，在實(shí)驗(yàn)過程中波形變化的觀測(cè)上有什么區(qū)別？對(duì)抽樣定理理論和實(shí)際的研究有什么意義？答：觀測(cè)波形變化時(shí)更穩(wěn)定。使抽樣定理理論的驗(yàn)證結(jié)果更可靠。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）觀測(cè)并記錄自然抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)K1為“自然抽樣”檔位，用示波器觀測(cè)。觀測(cè)并記錄平頂抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)K1為“平頂抽樣”檔位，用示波器觀測(cè)。觀測(cè)并對(duì)比抽樣恢復(fù)后信號(hào)與被抽樣信號(hào)的波形：設(shè)置開關(guān)K1為“自然抽樣”檔位，用示波器觀測(cè)頻率，比較觀測(cè)并思考在抽樣脈沖頻率多小的情況下恢復(fù)信號(hào)有失真。實(shí)驗(yàn)二PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆彰}沖編碼調(diào)制與解調(diào)的原理。掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和頻率特性的定義及測(cè)量方法。了解脈沖編碼調(diào)制信號(hào)的頻譜特性。熟悉了解W681512。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源模塊、3號(hào)、21號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖圖2-121號(hào)模塊W681512芯片的PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)圖2-23號(hào)模塊的PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)圖2-3A/μ律編碼轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一測(cè)試W681512的幅頻特性概述：該項(xiàng)目是通過改變輸入信號(hào)頻率，觀測(cè)信號(hào)經(jīng)W681512編譯碼后的輸出幅頻特性，了解芯片W681512的相關(guān)性能。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊21：TH5(音頻接口)提供音頻信號(hào)信號(hào)源：T1模塊21：TH1(主時(shí)鐘)提供芯片工作主時(shí)鐘信號(hào)源：CLK模塊21：TH11(編碼時(shí)鐘)提供編碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：CLK模塊21：TH18(譯碼時(shí)鐘)提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：FS模塊21：TH9(編碼幀同步)提供編碼幀同步信號(hào)信號(hào)源：FS模塊21：TH10(譯碼幀同步)提供譯碼幀同步信號(hào)模塊21：TH8(PCM編碼輸出)模塊21：TH7(PCM譯碼輸入)接入譯碼輸入信號(hào)2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【PCM編碼】→【A律編碼觀測(cè)實(shí)驗(yàn)】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。將模塊21的開關(guān)S1撥至“A-Law”，即完成A律PCM編譯碼。3、此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號(hào)為峰峰值3V，頻率1KHz正弦波；PCM編碼及譯碼時(shí)鐘CLK為64KHz方波；編碼及譯碼幀同步信號(hào)FS為8KHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）調(diào)節(jié)模擬信號(hào)源輸出波形為正弦波，輸出頻率為50Hz，用示波器觀測(cè)A-out，設(shè)置A-out峰峰值為3V。（2）將信號(hào)源頻率從50Hz增加到4000Hz，用示波器接模塊21的音頻輸出，觀測(cè)信號(hào)的幅頻特性。注：頻率改變時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行改變頻率步進(jìn)，例如50Hz~250Hz間以10Hz的頻率為步進(jìn)，超過250Hz后以100Hz的頻率為步進(jìn)。思考：W681512PCM編解碼器輸出的PCM數(shù)據(jù)的速率是多少？在本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，為什么要給W681512提供64KHz的時(shí)鐘，改為其他時(shí)鐘頻率的時(shí)候，觀察的時(shí)序有什么變化？認(rèn)真分析W681512主時(shí)鐘與8KHz幀收、發(fā)同步時(shí)鐘的相位關(guān)系。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二PCM編碼規(guī)則驗(yàn)證概述：該項(xiàng)目是通過改變輸入信號(hào)幅度或編碼時(shí)鐘，對(duì)比觀測(cè)A律PCM編譯碼和μ律PCM編譯碼輸入輸出波形，從而了解PCM編碼規(guī)則。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH5(LPF-IN)信號(hào)送入前置濾波器模塊3：TH6(LPF-OUT)模塊3：TH13(編碼-編碼輸入)提供音頻信號(hào)信號(hào)源：CLK模塊3：TH9(編碼-時(shí)鐘)提供編碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：FS模塊3：TH10(編碼-幀同步)提供編碼幀同步信號(hào)模塊3：TH14(編碼-編碼輸出)模塊3：TH19(譯碼-輸入)接入譯碼輸入信號(hào)信號(hào)源：CLK模塊3：TH15(譯碼-時(shí)鐘)提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：FS模塊3：TH16(譯碼-幀同步)提供譯碼幀同步信號(hào)2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【PCM編碼】→【A律編碼觀測(cè)實(shí)驗(yàn)】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。3、此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號(hào)為峰峰值3V，頻率1KHz正弦波；PCM編碼及譯碼時(shí)鐘CLK為64KHz；編碼及譯碼幀同步信號(hào)FS為8KHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）以FS為觸發(fā)，觀測(cè)編碼輸入波形。示波器的DIV（掃描時(shí)間）檔調(diào)節(jié)為100us。將正弦波幅度最大處調(diào)節(jié)到示波器的正中間，記錄波形。注意，記錄波形后不要調(diào)節(jié)示波器，因?yàn)檎也ǖ奈恢眯枰途幋a輸出的位置對(duì)應(yīng)。（2）在保持示波器設(shè)置不變的情況下，以FS為觸發(fā)觀察PCM量化輸出，記錄波形。（3）再以FS為觸發(fā)，觀察并記錄PCM編碼的A律編碼輸出波形，填入下表中。整個(gè)過程中，保持示波器設(shè)置不變。（4）再通過主控中的模塊設(shè)置，把3號(hào)模塊設(shè)置為【PCM編譯碼】→【μ律編碼觀測(cè)實(shí)驗(yàn)】，重復(fù)步驟（1）（2）（3）。將記錄μ律編碼相關(guān)波形，填入下表中。A律波形μ律波形幀同步信號(hào)編碼輸入信號(hào)PCM量化輸出信號(hào)PCM編碼輸出信號(hào)（5）對(duì)比觀測(cè)編碼輸入信號(hào)和譯碼輸出信號(hào)。思考1：改變基帶信號(hào)幅度時(shí)，波形是否變化？改變時(shí)鐘信號(hào)頻率時(shí)，波形是否發(fā)生變化？答:改變基帶信號(hào)幅度時(shí)，波形不發(fā)生變化。

改變時(shí)鐘信號(hào)頻率時(shí)，波形會(huì)發(fā)生變化。思考2：當(dāng)編碼輸入信號(hào)的頻率大于3400Hz或小于300Hz時(shí)，分析脈沖編碼調(diào)制和解調(diào)波形。答：當(dāng)編碼輸入信號(hào)的頻率大于3400Hz或小于300Hz時(shí)，脈沖編碼調(diào)制和解調(diào)波形的幅度會(huì)急劇減小。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三PCM編碼時(shí)序觀測(cè)概述：該項(xiàng)目是從時(shí)序角度觀測(cè)PCM編碼輸出波形。1、連線和主菜單設(shè)置同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二。2、用示波器觀測(cè)FS信號(hào)與編碼輸出信號(hào)，并記錄二者對(duì)應(yīng)的波形。思考：為什么實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的PCM編碼信號(hào)碼型總是變化的？實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目四PCM編碼A/μ律轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)概述：該項(xiàng)目是對(duì)比觀測(cè)A律PCM編碼和μ律PCM編碼的波形，從而了解二者區(qū)別與聯(lián)系。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：A-out模塊3：TH5(LPF-IN)信號(hào)送入前置濾波器模塊3：TH6(LPF-OUT)模塊3：TH13(編碼-編碼輸入)送入PCM編碼信號(hào)源：CLK模塊3：編碼-時(shí)鐘提供編碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：FS模塊3：編碼-幀同步提供編碼幀同步信號(hào)模塊3：編碼輸出模塊3：A/μ律--in接入編碼輸出信號(hào)模塊3：A/μ--out模塊21：PCM譯碼輸入將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)送入譯碼單元信號(hào)源：CLK模塊21：譯碼時(shí)鐘提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：FS模塊21：譯碼幀同步提供譯碼幀同步信號(hào)信號(hào)源：CLK模塊21：編碼時(shí)鐘提供W681512芯片PCM編譯碼功能所需的其他工作時(shí)鐘信號(hào)源：FS模塊21：編碼幀同步信號(hào)源：T1模塊21：主時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【PCM編碼】→【A轉(zhuǎn)μ律轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。將21號(hào)模塊的開關(guān)S1撥至μ-LAW，即此時(shí)完成μ律譯碼。3、此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號(hào)為峰峰值3V，頻率1KHz正弦波；PCM編碼及譯碼時(shí)鐘CLK為64KHz；編碼及譯碼幀同步信號(hào)FS為8KHz。4、用示波器對(duì)比觀測(cè)編碼輸出信號(hào)與A/μ律轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)，觀察兩者的區(qū)別，加以總結(jié)。再對(duì)比觀測(cè)原始信號(hào)和恢復(fù)信號(hào)。5、設(shè)置主控菜單，選擇【μ轉(zhuǎn)A律轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)】，并將21號(hào)模塊對(duì)應(yīng)設(shè)置成A律譯碼。然后按上述步驟觀測(cè)實(shí)驗(yàn)波形情況。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（注意對(duì)應(yīng)相位關(guān)系）3、對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析，做出回答。實(shí)驗(yàn)三ADPCM編譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫庾赃m應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制（ADPCM）的工作原理。了解ADPCM編譯碼電路組成和工作原理。加深對(duì)PCM編譯碼的理解。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、3號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖圖3-1ADPCM編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目ADPCM編碼實(shí)驗(yàn)概述：該項(xiàng)目是通過改變不同輸入信號(hào)及頻率，對(duì)比觀測(cè)輸入信號(hào)的ADPCM編碼和譯碼輸出，從而了解和驗(yàn)證ADPCM編碼規(guī)則。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH5(LPF-IN)信號(hào)送入前置濾波器模塊3：TH6(LPF-OUT)模塊3：TH13(編碼-編碼輸入)編碼輸入信號(hào)源：FS模塊3：TH10(編碼-幀同步)提供幀同步信號(hào)信號(hào)源：CLK模塊3：TH9(編碼-時(shí)鐘)提供時(shí)鐘信號(hào)模塊3：TH14(編碼-編碼輸出)模塊3：TH19(譯碼-輸入)提供譯碼數(shù)據(jù)信號(hào)源：FS模塊3：TH16(譯碼-幀同步)提供譯碼幀同步信號(hào)源：CLK模塊3：TH15(譯碼-時(shí)鐘)提供譯碼時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【ADPCM編碼】→【復(fù)位電路】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號(hào)為峰峰值3V、頻率1KHz正弦波。編碼時(shí)鐘為64KHz。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析ADPCM編譯碼與PCM編譯碼的區(qū)別。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)四△m及CVSD編譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆蘸?jiǎn)單增量調(diào)制的工作原理。理解量化噪聲及過載量化噪聲的定義，掌握其測(cè)試方法。了解簡(jiǎn)單增量調(diào)制與CVSD工作原理不同之處及性能上的差別。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源模塊、21號(hào)、3號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、Δm編譯碼（1）實(shí)驗(yàn)原理框圖圖一Δm編譯碼框圖（2）實(shí)驗(yàn)框圖說明編碼輸入信號(hào)與本地譯碼的信號(hào)相比較，如果大于本地譯碼信號(hào)則輸出正的量階信號(hào)，如果小于本地譯碼則輸出負(fù)的量階。然后，量階會(huì)對(duì)本地譯碼的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，也就是編碼部分“+”運(yùn)算。編碼輸出是將正量階變?yōu)?，負(fù)量階變?yōu)?。Δm譯碼的過程實(shí)際上就是編碼的本地譯碼的過程。2、CVSD編譯碼（1）實(shí)驗(yàn)原理框圖圖二CVSD編譯碼框圖（2）實(shí)驗(yàn)框圖說明與Δm相比，CVSD多了量階調(diào)整的過程。而量階是根據(jù)一致脈沖進(jìn)行調(diào)整的。一致性脈沖是指比較結(jié)果連續(xù)三個(gè)相同就會(huì)給出一個(gè)脈沖信號(hào)，這個(gè)脈沖信號(hào)就是一致脈沖。其他的編譯碼過程均與Δm一樣。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一ΔM編碼規(guī)則實(shí)驗(yàn)概述：該項(xiàng)目是通過改變輸入信號(hào)幅度，觀測(cè)△M編譯碼輸出波形，從而了解和驗(yàn)證△M增量調(diào)制編碼規(guī)則。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：CLK模塊3：TH9(編碼-時(shí)鐘)提供編碼時(shí)鐘信號(hào)源：CLK模塊3：TH15(譯碼-時(shí)鐘)提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH5(LPF-IN)送入低通濾波器模塊3：TH6(LPF-OUT)模塊3：TH13(編碼-編碼輸入)提供編碼信號(hào)模塊3：TH14(編碼-編碼輸出)模塊3：TH19(譯碼-譯碼輸入)提供譯碼信號(hào)2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【Δm及CVSD編譯碼】→【Δm編碼規(guī)則驗(yàn)證】。調(diào)節(jié)信號(hào)源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號(hào)源為正弦波，幅度為1V，頻率為400Hz；編碼和譯碼時(shí)鐘為32KHz方波。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。對(duì)比觀測(cè)模塊3的TP4(信源延時(shí))和TH14(編碼輸出)，然后對(duì)比TP4(信源延時(shí))和TP3(本地譯碼)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二量化噪聲觀測(cè)概述：該項(xiàng)目是通過比較觀測(cè)輸入信號(hào)和△M編譯碼輸出信號(hào)波形，記錄量化噪聲波形，從而了解△M編譯碼性能。1、實(shí)驗(yàn)連線同項(xiàng)目一。2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【Δm及CVSD編譯碼】→【Δm量化噪聲觀測(cè)(400Hz)】→【設(shè)置量階1000】。調(diào)節(jié)信號(hào)源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號(hào)源為正弦波，幅度為1V，頻率為400Hz；編碼和譯碼時(shí)鐘為32KHz方波。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。示波器的CH1測(cè)試“信源延時(shí)”，CH2測(cè)試“本地譯碼”。利用示波器的“減法”功能，所觀測(cè)到的波形即是量化噪聲。記錄量化噪聲的波形。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三不同量階ΔM編譯碼的性能概述：該項(xiàng)目是通過改變不同△M編碼量階，對(duì)比觀測(cè)輸入信號(hào)和△M編譯碼輸出信號(hào)的波形，記錄量化噪聲，從而了解和分析不同量階情況下△M編譯碼性能。1、實(shí)驗(yàn)連線和菜單設(shè)置同項(xiàng)目二。2、調(diào)節(jié)信號(hào)源W1使A-OUT的峰峰值為3V。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號(hào)源為正弦波，幅度為3V，頻率為400Hz；編碼和譯碼時(shí)鐘為32KHz方波。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。示波器的CH1測(cè)試“信源延時(shí)”，CH2測(cè)試“本地譯碼”。利用示波器的“減法”功能，所觀測(cè)到的波形即是量化噪聲。記錄量化噪聲的波形。（1）選擇“設(shè)置量階3000”，調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。（2）保持“設(shè)置量階3000”，調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。（3）選擇“設(shè)置量階6000”，調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。（4）保持“設(shè)置量階6000”，調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。思考：比較分析不同量階，不同幅度情況下，量化噪聲有什么不同。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目四ΔM編譯碼語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)概述：該項(xiàng)目是通過改變不同△M編碼量階，直觀感受音樂信號(hào)的輸出效果，從而體會(huì)△M編譯碼語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)的性能。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：CLK模塊3：TH9(編碼-時(shí)鐘)提供編碼時(shí)鐘信號(hào)源：CLK模塊3：TH15(譯碼-時(shí)鐘)提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH5(LPF-IN)送入低通濾波器模塊3：TH6(LPF-OUT)模塊3：TH13(編碼-編碼輸入)提供編碼信號(hào)模塊3：TH14(編碼-編碼輸出)模塊3：TH19(譯碼-譯碼輸入)提供譯碼信號(hào)模塊3：TH20(譯碼-譯碼輸出)模塊21：TH12(音頻輸入)送入揚(yáng)聲器2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【Δm及CVSD編譯碼】→【ΔM語(yǔ)音信號(hào)傳輸】→【設(shè)置量階1000】。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為音樂信號(hào)。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。調(diào)節(jié)21號(hào)模塊“音量”旋鈕，使音樂輸出效果最好。分別“設(shè)置量階3000”、“設(shè)置量階6000”，比較3種量階情況下聲音的效果。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目五CVSD量階觀測(cè)概述：該項(xiàng)目是通過改變輸入信號(hào)的幅度，觀測(cè)CVSD編碼輸出信號(hào)的量階變化情況，了解CVSD量階變化規(guī)則。1、連線同項(xiàng)目一。2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【Δm及CVSD編譯碼】→【CVSD量階觀測(cè)】。調(diào)節(jié)信號(hào)源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號(hào)源為正弦波，幅度為1V，頻率為400Hz。編碼時(shí)鐘頻率為32KHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。以“編碼輸入”為觸發(fā)，觀測(cè)“量階”。調(diào)節(jié)“A-OUT”的幅度，觀測(cè)量階的變化。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目六CVSD一致脈沖觀測(cè)概述：該項(xiàng)目是觀測(cè)CVSD編碼的一致性脈沖輸出，了解CVSD一致性脈沖的形成機(jī)理。1、連線參照項(xiàng)目一。2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【Δm及CVSD編譯碼】→【CVSD一致脈沖觀測(cè)】。調(diào)節(jié)信號(hào)源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號(hào)源為正弦波，幅度為1V，頻率為2KHz。編碼時(shí)鐘頻率為32KHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。以編碼輸出為觸發(fā)，觀測(cè)“一致脈沖”。思考：在什么情況下會(huì)輸出一致脈沖信號(hào)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目七CVSD量化噪聲觀測(cè)概述：該項(xiàng)目是通過分別改變輸入信號(hào)幅度和頻率，觀測(cè)并記錄輸入與輸入之間的量化噪聲，從而了解CVSD編譯碼的性能。1、連線參照項(xiàng)目一。2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【Δm及CVSD編譯碼】→【CVSD量化噪聲觀測(cè)(400Hz)】。調(diào)節(jié)信號(hào)源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號(hào)源為正弦波，幅度為1V，頻率為400Hz。編碼時(shí)鐘頻率為32KHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。（2）調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。（3）在主控&信號(hào)源模塊中設(shè)置CVSD量化噪聲觀測(cè)(2KHz)。（4）調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。（5）調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V，測(cè)量并記錄量化噪聲的波形。（6）對(duì)比Δm在輸入信號(hào)為400Hz及2KHz時(shí)的量化噪聲，進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目八CVSD碼語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)概述：該項(xiàng)目是通過調(diào)節(jié)輸入音樂的音量大小，直觀感受音樂信號(hào)經(jīng)CVSD編譯碼后的輸出效果，從而體會(huì)CVSD編譯碼語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)的性能。1、連線參照項(xiàng)目四。 2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【Δm及CVSD編譯碼】→【CVSD語(yǔ)音傳輸】。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號(hào)源為音樂。編碼時(shí)鐘頻率為32KHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。調(diào)節(jié)21號(hào)模塊的“音量”，使音樂的效果最好。對(duì)比ΔM語(yǔ)音傳輸?shù)男ЧM(jìn)行分析。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、思考，分析△M與CVSD編譯碼的區(qū)別。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)五PAM孔徑效應(yīng)及其應(yīng)對(duì)方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫馄巾敵闃赢a(chǎn)生孔徑失真的原理。了解孔徑失真的應(yīng)對(duì)方法。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、3號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖孔徑效應(yīng)及其應(yīng)對(duì)方法實(shí)驗(yàn)框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明PAM信號(hào)頻譜是在理想抽樣信號(hào)的基礎(chǔ)上有一頻率加權(quán)，引起頻率失真。為克服孔徑失真的影響，解調(diào)時(shí)除了用低通濾波器外,應(yīng)再加入一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。在保持被抽樣信號(hào)和抽樣時(shí)鐘的頻率不變的情況下，實(shí)驗(yàn)中將被抽樣信號(hào)經(jīng)過平頂抽樣處理輸出，再經(jīng)抗混疊濾波器進(jìn)行恢復(fù)，當(dāng)增大改變抽樣時(shí)鐘的占空比時(shí)，會(huì)出現(xiàn)孔徑失真現(xiàn)象，所以在最后加入一反SINC濾波作為應(yīng)對(duì)處理。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目孔徑失真現(xiàn)象觀測(cè)及應(yīng)對(duì)概述：抽樣脈沖與被抽樣信號(hào)的頻率均不改變，逐漸增大抽樣脈沖的占空比，同時(shí)觀測(cè)抽樣信號(hào)的頻譜，可以觀測(cè)到孔徑失真現(xiàn)象展現(xiàn)出來。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線：源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH5(LPF-IN)將抽樣信號(hào)送入低通濾波模塊3：TH6(LPF-OUT)模塊3：TH13(編碼輸入)送入反SINC濾波處理2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【通信原理】→【抽樣定理】→【反SINC濾波器】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源，使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。將開關(guān)S13#撥至“平頂抽樣”。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波，抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率8KHz、占空比80%的方波。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）示波器探頭接模塊3的TH6(LPF-OUT)，觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)時(shí)域波形的幅度。思考：與被抽樣信號(hào)幅度相比是否有較大改變，怎么去解決這個(gè)問題（可以從信噪比的角度出發(fā)去討論這個(gè)問題）。注：抽樣脈沖的占空比決定了抽樣脈沖的能量，噪聲通常是一定的，進(jìn)而影響恢復(fù)信號(hào)能量。（2）設(shè)置【信號(hào)源】，逐漸改變抽樣脈沖的占空比，用示波器去觀測(cè)時(shí)域波形的幅度變化情況，記錄表格如下。抽樣時(shí)鐘占空比恢復(fù)信號(hào)波形峰峰值/V10%20%30%...占空比逐漸增大過程中，我們可以在頻譜中觀測(cè)到孔徑失真現(xiàn)象。（3）用示波器分別接模塊3的TH6(LPF-OUT)和TH20(譯碼輸出)，從頻域角度，對(duì)比觀測(cè)并記錄各頻率分量幅度的變化情況。注：（選做）感興趣的同學(xué)可以查閱反sin函數(shù)的頻譜特性及作用，另外可以利用本實(shí)驗(yàn)箱結(jié)合實(shí)驗(yàn)感性的了解如何改善孔徑失真現(xiàn)象。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、觀測(cè)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。思考一下，為什么方波的占空比的變化會(huì)影響恢復(fù)信號(hào)的？實(shí)驗(yàn)六AMI碼型變換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈳追N常用的數(shù)字基帶信號(hào)的特征和作用。掌握AMI碼的編譯規(guī)則。了解濾波法位同步在的碼變換過程中的作用。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、2號(hào)、8號(hào)、13號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、AMI編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖AMI編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明AMI編碼規(guī)則是遇到0輸出0，遇到1則交替輸出+1和-1。實(shí)驗(yàn)框圖中編碼過程是將信號(hào)源經(jīng)程序處理后，得到AMI-A1和AMI-B1兩路信號(hào)，再通過電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行變換，從而得到AMI編碼波形。AMI譯碼只需將所有的±1變?yōu)?，0變?yōu)?即可。實(shí)驗(yàn)框圖中譯碼過程是將AMI碼信號(hào)送入到電平逆變換電路，再通過譯碼處理，得到原始碼元。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一AMI編譯碼（256KHz歸零碼實(shí)驗(yàn)）概述：本項(xiàng)目通過選擇不同的數(shù)字信源，分別觀測(cè)編碼輸入及時(shí)鐘，譯碼輸出及時(shí)鐘，觀察編譯碼延時(shí)以及驗(yàn)證AMI編譯碼規(guī)則。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN模塊8：TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))基帶信號(hào)輸入信號(hào)源：CLK模塊8：TH4(編碼輸入-時(shí)鐘)提供編碼位時(shí)鐘模塊8：TH11(AMI編碼輸出)模塊8：TH2(AMI譯碼輸入)將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5(單極性碼)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時(shí)鐘輸入)提供譯碼位時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【AMI編譯碼】→【256K歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011，即提取512K同步時(shí)鐘。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256K的PN序列。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）用示波器分別觀測(cè)編碼輸入的數(shù)據(jù)TH3和編碼輸出的數(shù)據(jù)TH11(AMI輸出)，觀察記錄波形，有數(shù)字示波器的可以觀測(cè)編碼輸出信號(hào)頻譜，驗(yàn)證AMI編碼規(guī)則。注：觀察時(shí)注意碼元的對(duì)應(yīng)位置。（2）保持示波器測(cè)量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變，另一通道測(cè)量中間測(cè)試點(diǎn)TP5(AMI-A1)，觀察基帶碼元的奇數(shù)位的變換波形。（3）保持示波器測(cè)量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變，另一通道測(cè)量中間測(cè)試點(diǎn)TP6(AMI-B1)，觀察基帶碼元的偶數(shù)位的變換波形。（4）用示波器分別觀測(cè)模塊8的TP5(AMI-A1)和TP6(AMI-B1)，可從頻域角度觀察信號(hào)所含256KHz頻譜分量情況；或用示波器減法功能觀察AMI-A1與AMI-B1相減后的波形情況,，并與AMI編碼輸出波形相比較。（5）用示波器對(duì)比觀測(cè)編碼輸入的數(shù)據(jù)和譯碼輸出的數(shù)據(jù)，觀察記錄AMI譯碼波形與輸入信號(hào)波形。思考：譯碼過后的信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形相比延時(shí)多少？（6）用示波器分別觀測(cè)TP9(AMI-A2)和TP11(AMI-B2)，從時(shí)域或頻域角度了解AMI碼經(jīng)電平變換后的波形情況。（7）用示波器分別觀測(cè)模塊8的TH2(AMI輸入)和TH6(單極性碼)，從頻域角度觀測(cè)雙極性碼和單極性碼的256KHz頻譜分量情況。（8）用示波器分別觀測(cè)編碼輸入的時(shí)鐘和譯碼輸出的時(shí)鐘，觀察比較恢復(fù)出的位時(shí)鐘波形與原始位時(shí)鐘信號(hào)的波形。思考：此處輸入信號(hào)采用的單極性碼，可較好的恢復(fù)出位時(shí)鐘信號(hào)，如果輸入信號(hào)采用的是雙極性碼，是否能觀察到恢復(fù)的位時(shí)鐘信號(hào)，為什么？實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二AMI編譯碼（256KHz非歸零碼實(shí)驗(yàn)）概述：本項(xiàng)目通過觀測(cè)AMI非歸零碼編譯碼相關(guān)測(cè)試點(diǎn)，了解AMI編譯碼規(guī)則。1、保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一的連線不變。2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【AMI編譯碼】→【256K非歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0100，即提取256K同步時(shí)鐘。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256KHz的PN序列。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。參照項(xiàng)目一的256KHz歸零碼實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的步驟，進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三AMI碼對(duì)連0信號(hào)的編碼、直流分量以及時(shí)鐘信號(hào)提取觀測(cè)概述：本項(xiàng)目通過設(shè)置和改變輸入信號(hào)的碼型，觀測(cè)AMI歸零碼編碼輸出信號(hào)中對(duì)長(zhǎng)連0碼信號(hào)的編碼、含有的直流分量變化以及時(shí)鐘信號(hào)提取情況，進(jìn)一步了解AMI碼的特性。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明模塊2：DoutMUX模塊8：TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))基帶信號(hào)輸入模塊2：BSOUT模塊8：TH4(編碼輸入-時(shí)鐘)提供編碼位時(shí)鐘模塊8：TH11(AMI編碼輸出)模塊8：TH2(AMI譯碼輸入)將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5(單極性碼)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時(shí)鐘輸入)提供譯碼位時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【AMI編譯碼】→【256K歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011，即提取512K同步時(shí)鐘。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置為11110000，使DoutMUX輸出碼型中含有連4個(gè)0的碼型狀態(tài)。（或自行設(shè)置其他碼值也可。）3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256K的32位撥碼信號(hào)。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）觀察含有長(zhǎng)連0信號(hào)的AMI編碼波形。用示波器觀測(cè)模塊8的TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))和TH11(AMI編碼輸出)，觀察信號(hào)中出現(xiàn)長(zhǎng)連0時(shí)的波形變化情況。注：觀察時(shí)注意碼元的對(duì)應(yīng)位置。（2）觀察AMI編碼信號(hào)中是否含有直流分量。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4撥為00000000000000000000000000000011，用示波器分別觀測(cè)編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)，編碼輸入時(shí)鐘和譯碼輸出時(shí)鐘，調(diào)節(jié)示波器，將信號(hào)耦合狀況置為交流，觀察記錄波形。保持連線，撥碼開關(guān)由0到1逐位撥起，直到模塊2的撥動(dòng)開關(guān)置為00111111111111111111111111111111，觀察撥碼過程中編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)波形的變化情況。（3）觀察AMI編碼信號(hào)所含時(shí)鐘頻譜分量。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分別觀測(cè)編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)，再分別觀測(cè)編碼輸入時(shí)鐘和譯碼輸出時(shí)鐘，觀察記錄波形。再將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置1，觀察記錄波形。思考：數(shù)據(jù)和時(shí)鐘是否能恢復(fù)？注：有數(shù)字示波器的可以觀測(cè)編碼輸出信號(hào)FFT頻譜。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)七HDB3碼型變換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈳追N常用的數(shù)字基帶信號(hào)的特征和作用。掌握HDB3碼的編譯規(guī)則。了解濾波法位同步在的碼變換過程中的作用。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、2號(hào)、8號(hào)、13號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一HDB3編譯碼（256KHz歸零碼實(shí)驗(yàn)）概述：本項(xiàng)目通過選擇不同的數(shù)字信源，分別觀測(cè)編碼輸入及時(shí)鐘，譯碼輸出及時(shí)鐘，觀察編譯碼延時(shí)以及驗(yàn)證HDB3編譯碼規(guī)則。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN模塊8：TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))基帶信號(hào)輸入信號(hào)源：CLK模塊8：TH4(編碼輸入-時(shí)鐘)提供編碼位時(shí)鐘模塊8：TH1(HDB3輸出)模塊8：TH7(HDB3輸入)將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5(單極性碼)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時(shí)鐘輸入)提供譯碼位時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【HDB3編譯碼】→【256K歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011，即提取512K同步時(shí)鐘。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256K的PN序列。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）用示波器分別觀測(cè)編碼輸入的數(shù)據(jù)TH3和編碼輸出的數(shù)據(jù)TH1(HDB3輸出)，觀察記錄波形，有數(shù)字示波器的可以觀測(cè)編碼輸出信號(hào)頻譜，驗(yàn)證HDB3編碼規(guī)則。注：觀察時(shí)注意碼元的對(duì)應(yīng)位置。（2）保持示波器測(cè)量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變，另一通道測(cè)量中間測(cè)試點(diǎn)TP2(HDB3-A1)，觀察基帶碼元的奇數(shù)位的變換波形。（3）保持示波器測(cè)量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變，另一通道測(cè)量中間測(cè)試點(diǎn)TP3(HDB3-B1)，觀察基帶碼元的偶數(shù)位的變換波形。（4）用示波器分別觀測(cè)模塊8的TP2(HDB3-A1)和TP3(HDB3-B1)，可從頻域角度觀察信號(hào)所含256KHz頻譜分量情況；或用示波器減法功能觀察HDB3-A1與HDB3-B1相減后的波形情況,，并與HDB3編碼輸出波形相比較。（5）用示波器對(duì)比觀測(cè)編碼輸入的數(shù)據(jù)和譯碼輸出的數(shù)據(jù)，觀察記錄HDB3譯碼波形與輸入信號(hào)波形。思考：譯碼過后的信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形相比延時(shí)多少？（6）用示波器分別觀測(cè)TP4(HDB3-A2)和TP8(HDB3-B2)，從時(shí)域或頻域角度了解HDB3碼經(jīng)電平變換后的波形情況。（7）用示波器分別觀測(cè)模塊8的TH7(HDB3輸入)和TH6(單極性碼)，從頻域角度觀測(cè)雙極性碼和單極性碼的256KHz頻譜分量情況。（8）用示波器分別觀測(cè)編碼輸入的時(shí)鐘和譯碼輸出的時(shí)鐘，觀察比較恢復(fù)出的位時(shí)鐘波形與原始位時(shí)鐘信號(hào)的波形。思考：此處輸入信號(hào)采用的單極性碼，可較好的恢復(fù)出位時(shí)鐘信號(hào)，如果輸入信號(hào)采用的是雙極性碼，是否能觀察到恢復(fù)的位時(shí)鐘信號(hào)，為什么？實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二HDB3編譯碼（256KHz非歸零碼實(shí)驗(yàn)）概述：本項(xiàng)目通過觀測(cè)HDB3非歸零碼編譯碼相關(guān)測(cè)試點(diǎn)，了解HDB3編譯碼規(guī)則。1、保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一的連線不變。2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【HDB3編譯碼】→【256K非歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0100，即提取256K同步時(shí)鐘。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256K的PN序列。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。參照前面的256KHz歸零碼實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的步驟，進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三HDB3碼對(duì)連0信號(hào)的編碼、直流分量以及時(shí)鐘信號(hào)提取觀測(cè)概述：本項(xiàng)目通過設(shè)置和改變輸入信號(hào)的碼型，觀測(cè)HDB3歸零碼編碼輸出信號(hào)中對(duì)長(zhǎng)連0碼信號(hào)的編碼、含有的直流分量變化以及時(shí)鐘信號(hào)提取情況，進(jìn)一步了解HDB3碼特性。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明模塊2：DoutMUX模塊8：TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))基帶信號(hào)輸入模塊2：BSOUT模塊8：TH4(編碼輸入-時(shí)鐘)提供編碼位時(shí)鐘模塊8：TH1(HDB3輸出)模塊8：TH7(HDB3輸入)將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5(單極性碼)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時(shí)鐘輸入)提供譯碼位時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【HDB3編譯碼】→【256K歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011，即提取512K同步時(shí)鐘。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置為11110000，使DoutMUX輸出碼型中含有連4個(gè)0的碼型狀態(tài)。（或自行設(shè)置其他碼值也可。）3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256KHz的32位撥碼信號(hào)。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）觀察含有長(zhǎng)連0信號(hào)的HDB3編碼波形。用示波器觀測(cè)模塊8的TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))和TH1(HDB3輸出)，觀察信號(hào)中出現(xiàn)長(zhǎng)連0時(shí)的波形變化情況。注：觀察時(shí)注意碼元的對(duì)應(yīng)位置。思考：HDB3編碼與AMI編碼波形有什么差別？（2）觀察HDB3編碼信號(hào)中是否含有直流分量。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4撥為00000000000000000000000000000011，用示波器分別觀測(cè)編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)，編碼輸入時(shí)鐘和譯碼輸出時(shí)鐘，調(diào)節(jié)示波器，將信號(hào)耦合狀況置為交流，觀察記錄波形。保持連線，撥碼開關(guān)由0到1逐位撥起，直到模塊2的撥動(dòng)開關(guān)置為00111111111111111111111111111111，觀察撥碼過程中編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)波形的變化情況。思考：HDB3碼是否存在直流分量？（3）觀察HDB3編碼信號(hào)所含時(shí)鐘頻譜分量。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分別觀測(cè)編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)，再分別觀測(cè)編碼輸入時(shí)鐘和譯碼輸出時(shí)鐘，觀察記錄波形。再將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置1，觀察記錄波形。思考：數(shù)據(jù)和時(shí)鐘是否能恢復(fù)？注：有數(shù)字示波器的可以觀測(cè)編碼輸出信號(hào)FFT頻譜。在恢復(fù)時(shí)鐘方面HDB3碼與AMI碼比較有哪一個(gè)更好？比較不同輸入信號(hào)時(shí)兩種碼型的時(shí)鐘恢復(fù)情況并聯(lián)系其編碼信號(hào)頻譜分析原因。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)八CMI/BPH碼型變換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釩MI碼、BPH碼的編碼規(guī)則。觀察輸入全0碼或全1碼時(shí)各編碼輸出碼型，了解是否含有直流分量。觀察CMI碼、BPH碼經(jīng)過碼型反變換后的譯碼輸出波形及譯碼輸出后的時(shí)間延遲。測(cè)試CMI碼和BPH碼的檢錯(cuò)功能。BPH碼的譯碼同步觀測(cè)。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、2號(hào)、8號(hào)、13號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖CMI/BPH編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明CMI和BPH編譯碼實(shí)驗(yàn)框圖基本一致。CMI編碼規(guī)則是遇到0編碼01，遇到1則交替編碼11和00。由于1bit編碼后變成2bit，輸出時(shí)用時(shí)鐘的1輸出高bit，用時(shí)鐘的0輸出低bit，也就是選擇器的功能。BPH編碼編碼規(guī)則不同，是0編碼為01，1編碼為10，后面的選擇器輸出與CMI編碼一致。CMI、BPH譯碼首先也是需要找到分組的信號(hào)，才能正確譯碼。CMI碼只要出現(xiàn)下降沿了，就表示分組的開始，BPH譯碼只要找到連0或連1，就表示分組的開始。找到分組信號(hào)后，對(duì)信號(hào)分組譯碼就可以得到譯碼的數(shù)據(jù)了。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一CMI碼型變換實(shí)驗(yàn)概述：本項(xiàng)目通過改變輸入數(shù)字信號(hào)的碼型，分別觀測(cè)編碼輸入輸出波形與譯碼輸出波形，測(cè)量CMI編譯碼延時(shí)，驗(yàn)證CMI編譯碼原理并驗(yàn)證CMI碼是否存在直流分量。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN模塊8：TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))基帶傳輸信號(hào)輸入信號(hào)源：CLK模塊8：TH4(編碼輸入-時(shí)鐘)提供編碼位時(shí)鐘模塊8：TH6(編碼輸出)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)法位同步提取輸入模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時(shí)鐘輸入)提供譯碼位時(shí)鐘模塊8：TH6(編碼輸出)模塊8：TH10(譯碼輸入)將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊2、開電，設(shè)置主控菜單