CVSD編碼器和CVSD譯碼器系統(tǒng).doc

實驗六 CVSD編碼器和CVSD譯碼器系統(tǒng)一、實驗原理和電路說明CVSD編碼系統(tǒng)分別由CVSD發(fā)送模塊和CVSD譯碼模塊模塊完成。CVSD編碼器模塊將模擬信號進(jìn)行CVSD編碼，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號在信道上進(jìn)行傳輸。CVSD譯碼器模塊將信道上接收到的數(shù)字信號進(jìn)行CVSD碼字譯碼處理，還原出模擬信號。CVSD編譯碼器使用了莫托洛拉公司生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路MC34115芯片，該芯片可用于CVSD編碼，又可用作CVSD解碼，其取決于芯片第15腳的使能信號：“1”電平為編碼方式，“0”電平為譯碼方式。CVSD編譯碼器電路組成框圖參見下圖：1、 CVSD發(fā)送模塊主要由CVSD編碼集成電路U801(MC34115)、運放U802(TL082)、本地譯碼器、音節(jié)濾波器和非線性網(wǎng)絡(luò)組成，CVSD發(fā)送模塊原理框圖見圖1.8.2所示。外部輸入的話音信號經(jīng)U802A緩沖放大之后，送U801的1腳進(jìn)行CVSD話音編碼（CLKT_Data為32KHz的編碼時鐘），CVSD編碼之后的數(shù)據(jù)經(jīng)9腳輸出（CVSD_ENOUT）。R806、R807、R808、C805和C804組成的積分網(wǎng)絡(luò)完成本地譯碼；TP803是恢復(fù)的原始模擬信號（近似值），該信號通過2腳送入比較器與輸入信號進(jìn)行比較。在TP804可以觀測到連碼一致性脈沖信號，R813、R814和C806構(gòu)成音節(jié)濾波器，用于對連碼一致性脈沖進(jìn)行平滑。U802B、D801、D802和周圍電阻組成非線性網(wǎng)絡(luò)，使在大信號輸入時，量化階自適應(yīng)的增加，實現(xiàn)斜率連續(xù)可變的自適應(yīng)增量調(diào)制。在通信原理實驗箱中，CVSD_ENOUT編碼信號可直接送到CVSD譯碼模塊中，亦可經(jīng)信道調(diào)制系統(tǒng)（BPSK或DBPSK）送到接收端。跳線開關(guān)K801是用于選擇輸入信號，當(dāng)K801置于N位置時（左端），選擇來自經(jīng)用戶接口模塊、PAM模塊的話音信號；當(dāng)K801置于T位置時（右端），選擇測試信號。測試信號主要用于測試CVSD的編譯碼特性。測量時，將設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線開關(guān)KQ01設(shè)置在2_3位置（右端）選擇外部測試信號，使測試信號從J005模擬測試端口輸入。在該模塊中，各測試點定義如下：1、 TP801：CVSD編碼模擬信號輸入2、 TP802：脈幅調(diào)制輸出3、 TP803：本地譯碼器輸出（雙積分網(wǎng)絡(luò)）4、 TP804：編碼一致性檢測輸出5、 TP805：編碼輸入時鐘（32KHz）6、 TP806：編碼數(shù)據(jù)輸出（32Kbps）7、 TP807：量化階距調(diào)整信號CVSD譯碼模塊主要由CVSD解碼集成電路U901(MC34115)、運放U902(TL082)、本地譯碼器、音節(jié)濾波器和非線性網(wǎng)絡(luò)組成，CVSD譯碼模塊電原理圖見圖1.8.3所示。信道上來的CVSD數(shù)字信號送入U901的13腳，進(jìn)行CVSD譯碼處理（14腳為譯碼時鐘），譯碼之后還原的模擬信號經(jīng)U902A緩沖放大輸出。本地譯碼器、音節(jié)濾波器和非線性網(wǎng)絡(luò)的組成與編碼器相同，其功能可參見編碼器一節(jié)。跳線開關(guān)K901是用于解碼輸入數(shù)據(jù)選擇，當(dāng)K901置于CH位置時（左端），解碼輸入數(shù)據(jù)來自調(diào)制解調(diào)器信道；當(dāng)K901置于LOOP位置時（右端），解碼輸入數(shù)據(jù)直接來自CVSD編碼模塊。跳線開關(guān)K902是用于解碼輸入時鐘選擇，當(dāng)K902置于CH位置時（左端），解碼輸入時鐘來自調(diào)制解調(diào)器信道；當(dāng)K902置于LOOP位置時（右端），解碼輸入時鐘直接來自CVSD編碼模塊。使用時，跳線開關(guān)K901和K902應(yīng)設(shè)置在同一位置上。在該模塊中，各測試點定義如下：1、 TP901：譯碼數(shù)據(jù)輸入（32Kbps）2、 TP902：譯碼輸入時鐘（32KHz）3、 TP903：譯碼一致性檢測輸出4、 TP904：脈幅調(diào)制輸出5、 TP905：CVSD譯碼模擬信號輸出二、實驗儀器1、 JH5001通信原理綜合實驗系統(tǒng)一臺2、 20MHz雙蹤示波器一臺3、 函數(shù)信號發(fā)生器一臺4、 音頻信道傳輸損傷測試儀一臺三、實驗?zāi)康?、 了解語音信號的M編譯碼的工作原理；2、 驗證CVSD編譯碼原理；3、 了解CVSD專用大規(guī)模集成電路的工作原理、外圍電路和一般使用方法；4、 熟悉語音數(shù)字化技術(shù)的主要指標(biāo)及測量方法；四、實驗內(nèi)容（一）CVSD編碼器1. 發(fā)送時鐘和CVSD編碼數(shù)據(jù)測量將輸入信號選擇跳線開關(guān)K801設(shè)置在T位置（右端），用函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率為1000Hz、電平為2Vp-p的正弦波測試信號送入信號測試端口J005和J006（地）。（1） 用示波器同時觀測輸入信號端口TP801和編碼輸出數(shù)據(jù)信號端口TP806的波形，觀測時以TP801做同步。觀察和分析編碼輸出數(shù)據(jù)與輸入信號的對應(yīng)關(guān)系。思考：CVSD是連續(xù)可變斜率增量編碼，如何從輸出編碼數(shù)據(jù)中反映出信號斜率的大小？（2） 將測試信號頻率固定在1000Hz，調(diào)整測試信號電平，繼續(xù)觀察編碼輸出連碼數(shù)據(jù)隨輸入信號電平變化的對應(yīng)關(guān)系。（3） 將測試信號電平固定在2Vp-p，調(diào)整測試信號頻率，繼續(xù)觀察編碼輸出連碼數(shù)據(jù)隨輸入信號頻率變化的對應(yīng)關(guān)系。2. 一致脈沖（連碼檢測）觀測輸入測試信號同前。（1） 用示波器同時觀測輸入信號端口TP801和一致性脈沖（三連碼檢測）輸出數(shù)據(jù)信號端口TP804波形，觀測時以TP801做同步。一致性脈沖低電平有效。分析一致性脈沖與輸入模擬信號斜率的關(guān)系。（2） 將測試信號頻率固定在1000Hz，調(diào)整測試信號電平，觀察一致性脈沖隨輸入信號電平變化的相互關(guān)系。（3） 將測試信號電平固定在2Vp-p，調(diào)整測試信號頻率，觀察一致性脈沖隨輸入信號頻率變化的相互關(guān)系。3. CVSD量化階電平調(diào)整觀測輸入測試信號同前。（1） 用示波器同時觀測輸入信號端口TP801和量化階電平調(diào)整信號端口TP807的波形，觀測時以TP801做同步。觀察量化階隨TP807電平變化情況。分析量化電平與輸入模擬信號斜率的關(guān)系。（2） 將測試信號頻率固定在1000Hz，調(diào)整測試信號電平，觀察量化階電平隨輸入信號電平變化的相互關(guān)系。（3） 將測試信號電平固定在2Vp-p，調(diào)整測試信號頻率，觀察量化階電平隨輸入信號頻率變化的相互關(guān)系。4. CVSD本地譯碼器信號觀測輸入測試信號同前。（1） 用示波器同時觀測輸入信號端口TP801和本地譯碼輸出信號端口TP803的波形，觀測時以TP801做同步。觀察本地譯碼輸出信號跟蹤輸入信號的情況。（2） 將測試信號頻率固定在1000Hz，緩慢增加測試信號電平，觀察本地譯碼輸出信號跟蹤輸入信號的跟蹤和過載情況。（3） 將測試信號電平固定在2Vp-p，調(diào)整測試信號頻率，觀察本地譯碼輸出信號跟蹤輸入信號的跟蹤和過載情況。（二）CVSD譯碼器將跳線開關(guān)K801、K901和K902設(shè)置在LOOP位置（右端），此時直接將發(fā)送端CVSD編碼數(shù)據(jù)和發(fā)送時鐘送入CVSD譯碼器。1. CVSD譯碼模擬輸出信號觀測輸入測試信號CVSD編碼實驗。（1） 用示波器同時觀測解碼器輸出信號端口TP905和編碼器輸入信號端口TP801的波形，觀測時以TP801做同步。定性的觀測解碼恢復(fù)出的模擬信號質(zhì)量。（2） 將測試信號頻率固定在1000Hz，改變測試信號電平，定性的觀測解碼恢復(fù)出的模擬信號質(zhì)量。觀察量化噪聲和過載失真隨輸入信號電平變化的相關(guān)關(guān)系。（3） 將測試信號電平固定在2Vp-p，調(diào)整測試信號頻率，定性的觀測解碼恢復(fù)出的模擬信號質(zhì)量。觀察量化噪聲和過載失真隨輸入信號頻率變化的相關(guān)關(guān)系。2. 接收端一致脈沖觀測方法同CVSD編碼器的實驗2.。3. 接收量化階電平調(diào)整觀測方法同CVSD編碼器的實驗3.。（三）系統(tǒng)性能指標(biāo)測量當(dāng)無音頻損傷測試器時，與信噪比、噪聲有關(guān)的指標(biāo)可以用示波器直觀定性的觀測。1. CVSD編譯碼系統(tǒng)動態(tài)范圍測量動態(tài)范圍是指在滿足一定信噪比的條件下，允許輸入信號電平變化的范圍。測試時將CVSD編碼模塊跳線開關(guān)K801設(shè)置在T位置，將CVSD譯碼模塊K901和K902設(shè)置在LOOP位置，此時使CVSD編碼器和譯碼器構(gòu)成自環(huán)。測量參見第四章實驗二系統(tǒng)指標(biāo)測量中1.測試方法，請同學(xué)自擬測量方案。該項測量內(nèi)容視配備的教學(xué)儀表來定?？梢灾苯油ㄟ^音頻損傷測試儀測試。2. CVSD編譯碼系統(tǒng)信噪比測量跳線開關(guān)設(shè)置同上。測量參見第四章實驗二系統(tǒng)指標(biāo)測量中2.測試方法，請同學(xué)自擬測量方案。該項測量內(nèi)容視配備的教學(xué)儀表來定?？梢灾苯油ㄟ^音頻損傷測試儀測試3. 頻率特性測量跳線開關(guān)設(shè)置同上。用函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率為1000Hz、電平為2Vp-p的正弦波測試信號送入信號測試端口J005和J006（地）。用示波器（或電平表）測量輸出信號端口（TP905）的電平。改變函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率，用點頻法測量。測量頻率范圍：250Hz4000Hz。該項測量可以直接通過音頻損傷測試儀測試。4. 信道增益測量跳線開關(guān)設(shè)置同上。用函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率為1000Hz、電平為2Vp-p的正弦波測試信號送入信號測試端口J005和J006（地）。用示波器（或電平表）測量輸出信號端口（TP905）的電平。將收發(fā)電平的倍數(shù)（增益）換算為dB表示。該項測量可以直接通過音頻損