1、通信原理实验指导书11、液晶显示模块显示实验模块及其工作方式以供选择。2、键盘控制模块（1） 选择实验模块及其工作方式。（2） 学生可自己编制数字信号输入，进行编码或调制实验。3、模拟信号源模块提供同步正弦波、非同步信号（正弦波、三角波、方波） 、音乐信号等模拟信号,可通过连接线发送到各终端编码模块。5、数字信号源模块（1）CPLD 可编程逻辑器件，编程输出各种数字信号；（2）通过计算机输入数字数据信号；（3）薄膜键盘键入编制数字信号；（4）EPM240 芯片，学生二次开发编程输出各种数字信号、控制信号等。6、噪声源模块提供白噪声信号，可加入到调制信道中模仿信道噪声干扰。7、抽样定理与 PAM
2、 实验系统完成抽样定理的验证实验，及 PAM 通信系统实验。注：提供多种频率的方波及窄脉冲信号抽样。8、PCM 编译码系统模块完成 PCM 的编码、译码实验；完成两路 PCM 编码数字信号时分复用/解复用实验。注：可改变时分复用的时隙位置，时分可复用路数及进行时分数据交换，加深学生对时分复用概念的理解。11、AMI/HDB3 编译码系统模块完成 AMI 编译码功能、HDB3 编译码功能。注：提供对全“1” 、全“0” 、伪随机码、手工编制数字信号等进行编码译码。14、VCO 数字频率合成器模块完成对 1KHz、2KHz 和外加数字信号的倍频输出。 15、频移键控 FSK（ASK）调制模块完成频
3、移键控 FSK 调制实验, ASK 调制实验。注：可对方波，伪随机码，计算机数据等信号的调制输出；可对已调信号进行放大或衰减输出；通信原理实验指导书2可在已调信号中加入噪声，模拟信道干扰；可完成本实验箱的自环单工通信实验，也可完成两台实验箱间的双工通信实验。16、频移键控 FSK（ASK）解调模块完成频移键控 FSK 解调实验，ASK 解调实验。17、相移键控 BPSK（DPSK）调制模块完成相移键控 BPSK（DPSK）调制实验。注：可对方波，伪随机码，及计算机数据等信号进行调制输出；可对已调信号进行放大或衰减输出；可在已调信号中加入噪声，模拟信道干扰；可完成本实验箱的自环单工通信实验，也可
4、完成两台实验箱间的双工通信实验。18、相移键控 BPSK（DPSK）解调模块完成相移键控 BPSK（DPSK）解调实验。实验一 CPLD 可编程数字信号发生器实验一、实验目的1熟悉各种时钟信号的特点及波形；2熟悉各种数字信号的特点及波形。二、实验仪器1.RZ8621D 实验箱 1 台2.20M 双踪示波器 1 台 三、实验电路的工作原理（一） 、CPLD 可编程模块二电路的功能及电路组成图 1-1 是 CPLD 可编程模块的电路图。CPLD 可编程模块（芯片位号： U101）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。它由 CPLD 可编程器件 ALTERA 公司的 EPM240(EPM7
5、128 或者是 Xilinx 公司的 XC95108)、下载接口电路（ J101）和一块晶振（JZ101）组成。晶振用来产生16.384MHz 系统内的主时钟。本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过 CPLD 可编程器件的二次开发（本实验箱提供专门的开发模块）生成这些信号，理论联系实践，提高实际操作能力。（二） 、各种信号的功用及波形112 脚输入 16.384MHz 主时钟，方波。由晶振 JZ101 产生的 16.384MHz 时钟，经电阻 R111，从 12 脚送入 U101 进行整形，然后分频、产生各种信号输出。通信原理实验指导书3227 脚，输出 2
6、.048MHz 时钟，方波。3100 脚，输出 1.024MHz 时钟，方波。46 脚，输出 64KHz 时钟，方波。52 脚，输出 32KHz 时钟，方波。61 脚，输出 16KHz 时钟，方波。7. 33 脚，输出 32KHz 伪随机码。8. 5 脚，输出 2KHz 伪随机码。9. 69 脚，输出 8KHz 的窄脉冲同步信号，供 PCM（一）编码模块用（时隙可变） 。1070 脚，输出 8KHz 的窄脉冲同步信号，供 PCM（二）编码模块用（时隙可变） 。8KHz 的窄脉冲同步信号 ,可通过编程来改变它们的时序和脉冲宽度，学生可通过薄膜键盘选择，供 PCM（一）模块、PCM（二）模块使用电
7、原理示意图见如图 11 所示，由 CPLD 芯片 U101、下载接口电路 J101、一块晶振JZ101 及外围一些电容电阻组成（有兴趣的同学，可以到网上搜索相关原器件的详细资料）。注：本实验平台中所有数字信号都是由同一个信号源 JZ101 分频产生，所以频率相同或者频率成倍数关系的数字信号，都有相对固定的相位关系。R111100GNDVCC 1 23 4JZ10116.384MHz R112100CLKMAX7128SPLCC-84P-1012 3456 78910J101SIP5X2TDI1TMS1TCK1TDO1 GNDGNDGNDI/OE2/GCLK22 IN/GCLK183IN/OE1
8、84 INPUT/GLCR1TCK 62IO 17IO 28IO 45IO 57IO 58IO 60IO 61IO 63IO 64IO 65IO 67IO 68IO 69IO 70IO 73IO 74IO 75IO 76IO 77IO 79IO 80IO 81IO 33IO 34IO 35IO 36IO 37IO 39IO 40IO 41IO 44IO 6IO 46IO48 IO49IO50 IO51IO52 IO54IO55 IO56IO8 IO9IO10 IO11IO12 IO15IO16 IO4IO18 IO20IO21 IO22IO24 IO25IO27 IO5IO29 IO30IO3
9、1 TDI14TDO71 TMS23VCCIO66VCCIO78VCCIN3VCCIN43VCCIO13VCCIO53VCCIO26VCCIO38GND59GND72GND82GND47GND7GND32GND42GND19U101EPM7128SLC84-10(84)VCCR10233R10133R1054.7KR1044.7KR1034.7KTDI1TDO1TCK1TMS1VCCVCCGNDSYS CLOCK1SYS CLOCK1PLLHDB3CLKHDB3PNSC2KWMDATAPCM1F8PCM2F8C2048PCMXCLKCVSDTCLKCVSDRCLKPAMCLKFSKDATAFS
10、K32KFSK16KPSKTDATADB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7ALEA15WRRDTIME32PNC1024LCDRSLCDRWCSLCDPAMCF81F82PN32PCMXPSKCLKFSKCLKWMCLKCSLCD1JC2LCDRS1JC1LCDRW1NOISE图 1-1 CPLD 可 编 程 模 块 电 路 示 意 图四、实验内容 通信原理实验指导书41熟悉 CPLD 可编程数字信号发生器各测量点信号波形。2查阅 CPLD 可编程技术的相关资料，了解这些信号产生的方法。五、实验步骤1打开电源总开关，电源指示灯亮，系统开始工作。2用示波器测出下面所列各测量点波形，并对
11、每一测量点的波形加以分析。GND 为接地点，测量各点波形时示波器探头的地线夹子应先接地。各测量点波形如图 12 所示，具体说明如下：以下信号均由 CPLD 可编程器件 EPM240 芯片编程产生并送往各测量点。TP301：1024KHz 的时钟信号，作为 PSK 调制模块中产生载频信号用。TP901：32KHz 的时钟信号，作为 FSK 调制模块中产生载频信号用。TP602：方波信号，作为抽样定理模块中抽样时钟用。可由薄膜键盘选择“抽样定理模块”中不同的抽样时钟信号（默认为 2KHz 方波） 。TP503: 8KHz 的窄脉冲同步信号 ,可通过薄膜键盘选择不同时隙。测量时将示波器通道 1 的探
12、头放在 TP509 上（固定 0 时隙和脉冲宽度） ，将通道 2 的探头放在 TP503 上，调整通道 1 为触发通道，通过薄膜键盘选择“PCM 编译码模块”中不同选项，对比两路波形可以看到 8KHz 的窄脉冲同步信号不同的时序关系和脉冲宽度。TP110： 15 位的伪随机序列码，码元速率为 32Kb/S，码型为 111100010011010，可对比 TP901 的 32KHz 的时钟信号读出它的码型序列。该波形用来输岀到 PSK 调制等模块单元，作为数字基带信号。TP905：K901 开关的 1-2 脚短接， 15 位的伪随机序列码，码元速率为 2Kb/S，码型为 111100010011
13、010，可对比 TP001 的 2KHz 的时钟信号读出它的码型序列。该波形用来输岀到 FSK 调制模块单元，作为 FSK 调制的数字基带信号（默认 2KHz PN） ，也可通过薄膜键盘选择 2KHz 方波。本实验平台中 CPLD 可编程器件 EPM240 芯片产生的信号还有很多，学生可在以后实验过程中逐步遇到。1024KHz方波32KHz方波8Hz窄脉冲32KB/S伪随机码TP301TP901TP109TP110 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 01024KHz方波32KHz方波8Hz窄脉冲32Kb/S伪随机码通信原理实验指导书5图 1-2 CPLD 可 编 程 模
14、块 产 生 的 部 分 信 号 波 形 示 意 图五、实验报告要求1分析各种时钟信号及数字信号产生的方法，叙述其功用。2画出各种时钟信号及数字信号的波形。3了解 CPLD 可编程技术方面的知识。实验二 各种模拟信号源实验一、实验目的：1 熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途；2观察分析各种模拟信号波形的特点。二、实验仪器1.RZ8621D 实验箱 1 台2.20M 双踪示波器 1 台3.铆孔线 1 根4.小平口螺丝刀 1 只5.电话单机 1 台（选用）三、电路工作原理模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号：同步正弦波信号、非同步简易信号、话音信号、音乐信号，白噪声等。（一）同步信号源（同步
15、正弦波发生器）1功用同步信号源用来产生与编码数字信号同步的 2KHz 正弦波信号，可作为抽样定理PAM、增量调制 CVSD 编码、 PCM 编码实验的输入音频信号。 在没有数字存贮示波器的条件下，用它作为编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。2 电路原理图 2-1 为同步正弦信号发生器的电路图。它由 2KHz 方波信号产生器（图 2-1 中 SC2K 表示） 、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。通信原理实验指导书62KHz 方波信号（ SC2K）由 CPLD 可编程器件 U101 内的逻辑电路通过编程产生。TP001 为其测量点。U001A 及周边的阻容网络组成一
16、个截止频率为 L 的低通滤波器，用以滤除各次谐波,只输出一个 2KHz 正弦波，TP002 “同步输出 ”铜铆孔为其输出点。2K正弦波通过铜铆孔输出可供 PAM、PCM、CVSD（ M）模块使用。W001 用来改变输出同步正弦波的幅度。（二）非同步信号源1功用非同步信号源是一个简易信号发生器，它可产生频率为 0.34KHz 频率可调的正弦波信号、三角波信号和方波信号，输出幅度为 010V （一般使用范围 04V ）连续可调（注：可改变某些器件参数调整频率、幅度的输出范围） 。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做 PAM、PCM、CVSD（ M）模块的音频信号源，信号波形见图 2-7所
17、示。2 工作原理非同步信号源的电路图如图 2-2 所示。它由集成函数发生器 ICL8038（或者XR2206，这里不做介绍）和一些外围电路组成。ICL8038 是大规模集成电路，它的内部电路主要有矩形波、三角波或正弦波发生器电路，正弦波由管脚 2 输出，三角波由管脚 3输出，矩形波管脚 9 输出。管脚 8 为频率调节（简称调频）电压输入端。振荡频率与调频电压成正比，其线性度约为 0.5%（详细用法可到网上查找） 。一般情况下，正弦波信号（频率在 0.33.4KHz 间）易于观察和分析，且完全满足本平台通信原理实验的需要，所以我们建议使用正弦波输出作为非同步信号源。信号形式可由 K002 选择输
18、出，调节W003 可使其振荡频率在 0.33.4KHz 间变化，幅度由 W002 调节（可在 04V 间无失真变化） ，占空比由 W004 调节。TP003 “非同步输出”铜铆孔为其输出点。非同步正弦波通过铜铆孔输出可供 PAM、PCM、CVSD（ M）模块使用。1 2 3 4ABCD4321DCBATitleNumber RevisionSizeADate: 11-Jan-2005 Sheet of File: E:HD8621D()Hd8621D-4Hd8621D-4.ddbDrawn By:SC2KGNDW001C002109 8U001C1213 14U001D1TP0001TP001
19、R004R003C003C001 C004R005R006GNDR002C005TP002R001图 2-1 同 步 正 弦 信 号 发 生 器 电 路 图 通信原理实验指导书7（三）音乐信号产生电路1功用音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道的开通情况及通话质量。2 工作原理音乐信号产生电路见图 2-3。音乐信号由 U004 音乐片厚膜集成电路产生。该片的 1脚为电源端，2 脚为控制端，3 脚为输出端，4 脚为公共地端。V CC 经 R018、D003 向U004 的 1 脚提供 3.3V 电源电压，当 2 脚通过 SW001 接触开关触发输入控制电压 +3.3V时
20、，音乐片即有音乐信号从第 3 脚输出，经 TP005“音乐输出”铜铆孔送往各实验模块。（四）外加模拟信号输入电路在一些特殊情况下，简易正弦波信号形式不能满足实验要求，就要用外加信号源提供所需信号。例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率、电平与输出阻抗都很稳定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。外加模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。外加模拟信号加入 S02 接口，转接后由 P01 铜铆孔“外加模拟输出”输出送往各实验模块。(五) 模拟电话输入电路图 2-4 是专用电话集成电路组成的电话模块电路。J01 是电话机的水晶头接口，D001
21、为摘机检测显示，U003 是 PBL38710/1 专用电话集成电路。它的工作原理是：当对电话机的送话器讲话时，该话音信号从 PBL38710/1 的 TIPX 和 RINGX 引脚输入，经 U003 内部话音信号传输处理后从第 19 引脚（VTX）输出。由 VTX 引脚来的模拟电话输出信号经“电话模拟发”TP004T 铜铆孔送出，可作为语音信号输出用 当接收对方的话音时，送入 U003 第 16 引脚（RSN ）的对方模拟电话输入信号可由“电话模拟收” TP004R 铜铆孔送入。有时输入信号需要先经过右下脚的“音频功放” ，再由 TP007 处通过铆孔线连接送入铜铆孔 TP004R（功放电原
22、理图，如 图 2-5） 。(六) 音频功放电路如图 2-5,U005 为 NE555 芯片。在接收端，各种信号经过连接线接入 TP006“输入”后，进入功放电路。信号幅度可由 W005 进行调节，最后由扬声器输出，其测量铆孔为TP107。在 TP007 处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。通信原理实验指导书8SINAD1 SINOUT2TRIOUT3 DUCFA14DUCFA25 V+6FMBIAS7 FM IN 8SQUOUT9TIMCAP 10GND 11SINADJ12NC 13NC 14U002ICL8038W004+12V+12VW003R
23、024GND+12VC006-12VR023W002GND32 61 8574U006SE5534R007R022R025GND-12V+12VTP003E007SINTRISQUSINTRISQU R0262 2113344K002图 2-2 非 同 步 正 弦 波 信 号 发 生 器 电 路 图1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAVCCD003R018E0011 2 3 4U004+3.3VR019+3.3VSW001TP005图 2-3 音 乐 信 号 产 生 电 路 图通信原理实验指导书91 2 3 4 5 6ABCD654321DCBA12J01BGND1VBAT22
24、VBAT3VCC4HB 5NC6VR 7RSG8E1 9VBAT10 DET 11C2 12C1 13RDC 14AGND15RSN 16VBAT17VEE18VTX 19HPT 20HPR21RD22 RDR23VBAT24NC25TIPX26RINGX27NC28U003GNDVCC-5VR008R009-5VC012C013TIPXRINGXC015R013R011R014 R015R012R010C018C017D002-12V-12VC014GNDVCCVCCGNDGNDD001BG001R017R016VCCTP004TTP004RC016图 2-4 电 话 模 块 电 原 理 图
25、1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAK0011 23C1 876OUT 5C112IN34U005+12VC019W005E003E006R020SP001E004E005E0021TP007TP006图 2-5 音 频 功 放 电 原 理 图四、实验内容1用示波器在相应测试点上测量并熟悉各点波形：同步正弦波信号、非同步简易信号、电话语音输出信号、音乐信号及外加模拟信号输入电路等。通信原理实验指导书102熟悉上述各种信号的产生方法，并了解信号流程。五、实验步骤1打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮。2用示波器测量 TP001、TP002、TP003、TP004T、TP004R 、
26、TP005 等各点波形。3将各模拟信号由相应铜铆孔输出，通过连接线接入 TP006 铜铆孔，此时模拟信号可由喇叭输出（K001 的 1-2 连通） ，学生可直观地感受各模拟信号间的差别4模拟信号源模块有关器件接口介绍TP002：同步正弦波输出，频率 2KHZ，幅度可调（一般峰峰值 2V） 。TP003：非同步信号输出，一般使用范围 0.33.4KHZ，幅度可调（一般峰峰值2V） 。TP005：音乐信号输出，SW001 触发后产生。TP004T：模拟电话信号发。TP004R：模拟电话信号收。TP006：功放输入。TP007：功放放大后输出。TP108：高斯白噪声。SW001：音乐信号触发按钮（有
27、些无需触发） 。K002：非同步信号形式选择。S01：外加数字信号输入。S02：外加模拟信号输入。S03：误码测试时钟输出接口。S04：误码测试数据输入接口。SW03：误码测试时钟模块选择，1-2：FSK，2-3：PSK。电位器调节W001：同步正弦波信号幅度调节。W002：非同步信号幅度调节。W003：非同步信号频率调节。W004：非同步信号直流分量调节（一般调节支流分量为 0） 。W005：功放放大幅度调节。W101：噪声幅度调节。六、各测量点波形TP001：2KHz 方波，由 EPM240 芯片编程产生。TP002：与 TP001 工作时钟同步输出的 2KHz 的正弦波信号。TP003：
28、0.33.4KHz 的非同步信号，可通过 K002 选择正弦波、三角波和方波，通过 W003 来改变频率，通过 W002 来改变其幅度。TP004T：电话电路送往各编码器模块的模拟话音信号。作为电话电路的去话信号。TP004R：作为电话电路的来话信号输入接口。通信原理实验指导书11TP005：音乐电路模块输出音乐信号，通过 SW001 触发产生。P01：外加模拟信号输出。外加模拟信号由 S02 接口加入本实验箱，再由 P01“外加模拟输出”铜铆孔输出送往各实验模块。TP108：高斯白噪声，噪声幅度由 W101 调节。本模块产生的原理这里就不做详细介绍。七、实验报告要求1画出各测量点波形，并进行
29、分析。2画出各模拟信号源的电路框图，叙述其工作原理。3记录实验过程中遇到的问题并进行分析。通信原理实验指导书12实验三 抽样定理与 PAM 调制解调实验一、实验目的1. 通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解；2. 通过 PAM 调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点；3. 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，了解 PAM 调制方式的优缺点。二、实验仪器1. RZ8621D 实验箱 1 台2. 20M 双踪示波器 1 台3. 铆孔线 2 根4. 小平口螺丝刀 1 只三、实验电路工作原理抽样定理的大意是，如果对一个频带有限的时间连续的模拟信号抽样，当抽样速率达到一定数值时，那么根
30、据它的抽样值就能重建原信号。也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。因此，抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM） 、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM） 。虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。关于 PDM 和 PPM，国外在上世纪 70年代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。本实验平台仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。抽样定理和脉冲幅度调制实验系统框图如图 3-
31、1 所示，电原理图如如图 3-2 所示，由输入电路、高速电子开关电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成。图 3-1 脉冲振幅调制电路原理框图 语音信号 放大电路 低通滤波器电路抽样时钟产生电路功放PAM通信原理实验指导书13E60110uF32 1411U602ATL08456 7U602BTL084 -12V+12VW601100KR60810KR60710KR60627KR60547KR60410KC6050.01uC6060.047uC6040.068uC6030.068uPAMCLKR602100C6010.47uTP601TP6041TP602R6031001TP
32、603C6020.47u11 1012U601B4066图 3-2 抽样定理及 PAM 电原理示意图四、实验内容1.抽样定理实验；2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验。五、实验步骤及注意事项抽样定理及 PAM 通信系统实验步骤用连接线将模拟信号送入 TP601，用示波器在 TP601 处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小相应信号源的输出幅度。通过薄膜键盘选择不同频率的抽样脉冲有 8K 时钟、16K 时钟、8KHz 窄脉冲。(1) 在一定频率的模拟信号下，薄膜键盘选择不同的抽样时钟，用示波器观测TP601TP604 各点波形，并做详细记录、绘图。抽样过程波形示意图（如图 3
33、-3）(2) 在一定频率的抽样时钟下 fs，调节模拟信号源的频率 f。即改变抽样时钟与模拟信号间的频率关系，使 fs2f 或 2ff s，用示波器两通道同时观测 TP601 和 TP604 两点输出的波形，调节信号频率，以判断和验证抽样定理在系统中的正确性，同时做详细记录和绘图，记下在系统通信状态下的奈奎斯特频率。并分析比较。(3) 在 TP604 处可用示波器观察抽样信号滤波还原后输出波形，或者通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。PAM 通信系统，也就是说可以在信道中直接传输抽样后的信号，但由于它们抗干扰能力差，目前很少实用。它已被性能良好的脉冲编码调制（PCM）所取代。通信
34、原理实验指导书14六、测量点说明TP601：模拟信号输入，信号幅度不宜过大。若幅度过大，抽样信号的波形就会失真，因此需调整送入的模拟信号的幅度（幅度在 2V 左右） 。方法是：调整相应的模拟信号源输出幅度。TP602：抽样时钟波形输出。其抽样时钟波形的频率由薄膜键盘选择输入，有 8K 方波，16K 方波，8K 窄脉冲。TP603：抽样信号输出。抽样信号失真时调节电位器 W601。 TP604：模拟信号还原输出。图 3-3 抽样过程波形示意图七、实验报告要求1.列出所测各点的波形、频率、电压等有关数据。2.根据实验参数，验证抽样定理。3.(选作)请设计另一种抽样电路，并说明其实现过程。TP601
35、TP602TP603TP604通信原理实验指导书15实验四 脉冲编码调制 PCM 与时分复用实验、实验目的1.加深对 PCM 编码过程的理解；2.熟悉 PCM 编、译码专用集成芯片的功能和使用方法；3.了解 PCM 系统的工作过程；4.掌握时分多路复用的工作过程；5.用同步正弦波信号观察 A 律 PCM 八比特编码的实验。二、实验仪器1.RZ8621D 实验箱 1 台2.20M 双踪示波器 1 台3.铆孔线 5 根4.小平口螺丝刀 1 只5.电话单机 1 台（选用）三、实验电路工作原理（一） PCM 基本工作原理脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后
36、在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，量化、编码的过程。所谓抽样，就是在抽样脉冲来到的时刻提取对模拟信号在该时刻的瞬时值，抽样把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在该实验中，抽样速率采用 8Kbit/s。所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作 A/D。PCM 的原理如图
37、 4-1 所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成8KHz 重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅 PAM 信号），然后将幅度连续的 PAM 信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话，CCITT 规定抽样率为 8KHz，每抽样值编 8 位码，即共有 28=256 个量化值，因而每话路 PCM 编码后的标准数码率是 64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大。在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A
38、 律和律。通信原理实验指导书16话 音 输 出话 音 输 入 解 码量 化滤 波低 通 解 调(接 收 )发 送抽 样 信 道再 生PCM信 号编 码发 送放 大0lAVoi=j0Voli =(b)(a)A 律 PCM 用于欧洲和我国，律用于北美和日本。它们的编码规律如图 4-3 所示。图中给出了信号抽样编码字与输入电压的关系，其中编码方式（1）为符号/幅度数据格式，Bit7 表示符号位，Bit60 表示幅度大小；（2）为 A 律压缩数据 格式，它是（1）的ADI（偶位反相）码；（3）为律压缩数据格式，它是由（ 1）的 Bit60 反相而得到，通常为避免 00000000 码出现，将其变成零抑
39、制码 00000010。对压缩器而言，其输入输出归一化特性表图 4-1 PCM 的原理框图图 4-2 A 律与律的压缩特性图 4-3 PCM 编码方式 输 入 信 号 电 压-2.15V0MSB L71001+7输 入 信 号 电 压 2.5B-MSLV.251001+V10符 号 ： 幅 度 码 符 号 ： 幅 度 码3 律 编 码 2A律 编 码通信原理实验指导书17示式为:A 律: 律:(二) PCM 编译码电路PCM 编译码电路 TP3067 芯片介绍，详见所附光盘 TP3067 芯片文件。1.编译码器的简单介绍模拟信号经过编译码器时，在编码电路中，它要经过取样、量化、编码，如图 4-
40、4(a)所示。到底在什么时候被取样，在什么时候输出 PCM 码则由 A/D 控制来决定，同样 PCM 码被接收到译码电路后经过译码、低通滤波、放大，最后输出模拟信号，把这两部分集成在一个芯片上就是一个单路编译码器，它只能为一个用户服务，即在同一时刻只能为一个用户进行 A/D 及 D/A 变换。 编码器把模拟信号变换成数字信号的规律一般有二种，一种是 律十五折线变换法，它一般用在 PCM24 路系统中，另一种是 A 律十三折线非线性交换法，它一般应用于 PCM 30/32 路系统中，这是一种比较常用的变换法.模拟信号经取样后就进行 A 律十三折线变换，最后变成 8 位 PCM 码，在单路编译码器
41、中，经变换后的 PCM 码是在一个时隙中被发送出去，这个时序号是由 A/D 控制电路来决定的，而在其它时隙时编码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个 PCM 帧里只有一个由它自己的 A/D控制电路决定的时隙里输出 8 位 PCM 码，同样在一个 PCM 帧里，它的译码电路也只能在一个由它自己的 D/A 控制电路决定的时序里，从外部接收 8 位 PCM 码。其实单路编译码器的发送时序和接收时序还是可由外部电路来控制的，编译码器的发送时序由 A/D 控制电路来控制。我们定义为 FSx(发送时隙)和 FSr(接收时隙)，要求 FSx 和 FSr 是周期性的，并且它的周期和 PCM 的周
42、期要相同，都为 125S，这样，每来一个 FSx，其编码器（Codec）就输出一个 PCM 码，每来一个 FSr，其编码器 Codec 就从外部输入一个 PCM 码。图 4-4(b)是 PCM 的译码电路方框图，工作过程同图 4-4(a)相反，因此就不再讨论了。图 4-4（a） AD 电路 图 4-4（b） DA 电路AVln1)(10 )1(0VA)l(101模 拟 信 号模 拟 信 号 A-D控 制 编 码量 化取 样 PCM码 D-A控 制放 大 低 通 PCM码译 码通信原理实验指导书18FSXBCLKMRxDTRLP5022.048MHz一3KT4一PCP5023一M8Hz2.04P
43、一2.048M 主时钟输入2.048M 编码时钟输入2.048M 译码时钟输入图 4-4 A/D 及 D/A 电路框图2.在本实验中选择 A 律变换，以 2.048Mbit/s 的速率来传送信息，信息帧为无信令帧，它的发送时序与接收时序直接受 FSX 和 FSR 控制。还有一点，编译码器一般都有一个 PDN降功耗控制端，PDN=0 时，编译码能正常工作，PDN=1 时，编译码器处于低功耗状态，这时编译码器其它功能都不起作用，我们在设计时，可以实现对编译码器的降功耗控制。图 4-5 是短帧同步定时波形图。TP502TP503TP504TP508同 TP503 TP511图 4-5 短帧同步定时四
44、、 实验内容1用同步正弦波信号观察 A 律 PCM 八比特编码的实验；2脉冲编码调制（PCM）及系统实验；3PCM 八比特编码时分复用输出波形观察测量实验；4PCM 编码时分多路复用时序分析实验。五、 实验步骤及注意事项本 PCM 编译码系统分为 PCM（一） 、PCM（二）两个分系统（见图 4-9、图 4-10 电原理图） 。芯片 U501 及外围电路构成 PCM（一） ，芯片 U502 及外围电路构成 PCM（二） 。每个 TP3067 芯片 U501 含有一路 PCM 编码器和一路 PCM 译码器。本 PCM 编译码系统信号流程框图(如图 4-6)， PCM（一）上、PCM（二）下 电原
45、理图（如图 4-9 ） 。编码部分：将 PCM（一）编码数据在 X 时隙（TP503）输出，PCM （二）编码数据在 Y 时隙（TP509）输出，两路信号可“线与”时分复用输出（PCM 编码输出为三态门通信原理实验指导书19输出，其向同一条总线上轮流传输信号而互不干扰，条件为同一时间只能有一个三态门处于工作状态，其余的门处于高阻状态，即在不同的时间段占用总线） 。译码部分：PCM（一）译码部分在 Y 时隙（TP509）接收数据，PCM （二）译码部分在 X 时隙（TP503）接收数据。其信号流程框图如图 4-6。图 4-6 PCM 编译码系统信号流程框图（一）我们以 PCM（一）数据编码输出，
46、最终由 PCM（二）译码输出为例：1. 打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮。2. 薄膜键盘选择 PCM 编译码，有三个选项。01 T24，R8，C2M02 T30，R16，C2M03 T0，R1，C128KHz选择一项按确认键。其中：T 表示 PCM（一）编码时隙，PCM （二）译码时隙。24 即第 24 个时隙脉冲R 表示 PCM（二）编码时隙，PCM（一）译码时隙。16 即第 16 个时隙脉冲C 表示 PCM（一）与 PCM（二）的线路编译码时钟，如：2M 即 2048KHz，一帧中可容纳 32 路数据时分复用；那若线路编译码时钟为 128KHz，一帧中可容纳几路数据时分复用，通过实验观
47、察验证你的结果。3. 用连接线将同步正弦波信号由 TP002 引出（正弦波信号幅度要小些，可调节W001） ，接入 PCM（一）的模拟信号输入铜铆孔 TP501。4. K501 的 1-2 脚相连，即将 PCM（一）编码器的编码信号（或者与 PCM（二）时分复用的数据）送到“时分复用总线”上； K502 的 1-2 脚相连，即 PCM（一）和PCM（二）的译码器接收“时分复用总线”上的对应时隙上的数据。5. 测量 TP501TP504、TP511TP512 各点波形，波形如图 4-8。示波器两通道同时测量 TP503、TP504 两点波形，此时能观察到稳定的 8 比特 PCM 数字输出信号。6
48、. 测量 TP506、TP512 两路译码器还原输出铜铆孔，看哪个译码器能还原输出正确的同步正弦波信号，参照上面的实验原理介绍分析实验结果。7. 用连接线将译码输出信号由 TP512（或 TP506）引出，接入到功放模块TP006“喇叭输入”接口。8. 改变输入的模拟信号，选择不同的编译码时隙和线路时钟，测量各点波形。线与TP506TP512TP504TP510TP501TP507时隙 X 编码输出时隙 X 接收数据 时隙 Y 接收数据 =时隙 Y 编码输出PCM（二）编码PCM（二）译码PCM（一）编码PCM（一）译码模拟信号输入 2模拟信号输入 1 模拟信号输出 2模拟信号输出 1通信原理
49、实验指导书20(二) 时分复用，解复用实验1. 打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮。2. 薄膜键盘选择 PCM 编译码，有三个选项。01 T24，R8，C2M02 T30，R16，C2M03 T0，R1，C128KHz选择一项按确认键。3. 用连接线将不同的两种模拟信号分别接入 TP501 和 TP507 “模拟输入”铜铆孔。4. K501 的 1-2 脚相连，即将 PCM（一）编码器的编码信号（或者与 PCM（二）时分复用的数据）送到“时分复用总线”上； K502 的 1-2 脚相连，即 PCM（一）和PCM（二）的译码器接收“时分复用总线”上的对应时隙上的数据。5. 用连接线连接 TP504 和 TP510 两铜铆孔，即将 PCM（二）编码输出信号复用到“时分复用总线”上。时分多路复用波形分析示意图(如图 4-7)6. 测量 TP501TP512 各点波形，分析各波形间的关系。7. 用连接线将译码器输出信号由 TP506 和 TP512 引出，分别接入到功放模块TP006“输入
