通信原理實(shí)驗(yàn)PAMPCM編譯碼器系統(tǒng)

1、通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告一11/3/2013實(shí)驗(yàn)一PAM編譯碼器系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明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。抽樣過程是模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步,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)。利用抽樣脈沖把一個(gè)連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間樣值的過程稱為抽樣,抽樣后的信號(hào)稱為脈沖調(diào)幅(PAM信號(hào)。 h s hh s h h s h h s h 電路原理描述:輸入信號(hào)首先經(jīng)過信號(hào)選擇跳線開關(guān)K701,當(dāng)K701設(shè)置在N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T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

2、交換模塊內(nèi)的跳線開關(guān)KQ01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。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3400Hz的低通濾波器,用于限制最高的語(yǔ)音信號(hào)頻率。信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U701C緩沖輸出,送到U703(CD4066模擬開關(guān)。模擬開關(guān)U703(CD4066通過抽樣時(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

3、的低通濾波器,用來(lái)恢復(fù)原始信號(hào)。跳線開關(guān)K702用于選擇輸入濾波器,當(dāng)K702設(shè)置在F 位置時(shí)(左端,送入到抽樣電路的信號(hào)經(jīng)過3400Hz 的低通濾波器;當(dāng)K702設(shè)置在NF 位置時(shí)(右端,信號(hào)不經(jīng)過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。設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線開關(guān)KQ02為抽樣脈沖選擇開關(guān):設(shè)置在H 位置為平頂抽樣(左端,平頂抽樣是通過采樣保持電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的,且=Ts ;設(shè)置在NH 為自然抽樣(右端,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2/2/(Sin ,為抽樣脈沖寬度。通常在實(shí)際設(shè)備里,收端必

4、須采用頻率響應(yīng)為2/(2/Sin 的濾波器來(lái)進(jìn)行頻譜校準(zhǔn),抵消失真。這種頻譜失真稱為孔徑失真。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)濾波器輸出的模擬信號(hào)3、 TP703:抽樣序列4、 TP704:恢復(fù)模擬信號(hào)二、實(shí)驗(yàn)儀器1、 J H5001通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺(tái)2、 20MHz 雙蹤示波器 一臺(tái)3、 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 驗(yàn)證抽樣定理2、 觀察了解PAM 信號(hào)形成的過程3、 了解混迭效應(yīng)形成的原因四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容準(zhǔn)備工作:將交換模塊內(nèi)的抽樣時(shí)鐘模式開關(guān)KQ02設(shè)置在NH 位置(右端,將測(cè)試信號(hào)選擇開關(guān)KQ01設(shè)置在外部測(cè)試信號(hào)輸入2_3位

5、置(右端。1.近似自然抽樣脈沖序列測(cè)量(1首先將輸入信號(hào)選擇開關(guān)K701設(shè)置在T(測(cè)試狀態(tài)位置,將低通濾波器選擇開關(guān)K702設(shè)置在F(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2001000Hz、輸出電平為2Vp-p的測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006(地。(2用示波器同時(shí)觀測(cè)正弦波輸入信號(hào)(J005和抽樣脈沖序列信號(hào)(TP703,觀測(cè)時(shí)以TP703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,使抽樣序列與輸入測(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。2.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

6、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J005輸入信號(hào)做同步。3.平頂抽樣脈沖序列測(cè)量將交換模塊內(nèi)的抽樣時(shí)鐘模式開關(guān)KQ02設(shè)置在H位置(左端。方法同1測(cè)量,請(qǐng)同學(xué)自擬測(cè)量方案。記錄測(cè)量波形,與自然抽樣測(cè)量結(jié)果做比較。4.平頂抽樣重建信號(hào)觀測(cè)將交換模塊內(nèi)的抽樣時(shí)鐘模式開關(guān)KQ02設(shè)置在H位置(左端。方法同2測(cè)量,請(qǐng)同學(xué)自擬測(cè)量方案。記錄測(cè)量波形,與自然抽樣測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析平頂抽樣的測(cè)試結(jié)果。5.信號(hào)混迭觀測(cè)(1當(dāng)輸入信號(hào)頻率高于4KHz(1/2抽樣頻率時(shí),重建信號(hào)將出現(xiàn)混迭效應(yīng)。觀測(cè)時(shí),將跳線開關(guān)K702設(shè)置在NF(無(wú)輸入濾波器位置。調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生器正弦波輸出頻率為6KHz7KHz左右、

7、電平為2Vp-p的測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006(地。(2用示波器觀測(cè)重建信號(hào)輸出波形。緩慢變化測(cè)試信號(hào)輸出頻率,注意觀察輸入信號(hào)與重建信號(hào)波形的變化是否對(duì)應(yīng)一致。分析解釋測(cè)量結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出測(cè)試波形。2、當(dāng)f s2f h和f s2f h時(shí),低通濾波器輸出的波形是什么?總結(jié)一般規(guī)律。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.近似自然抽樣脈沖序列測(cè)量 2.重建信號(hào)觀測(cè) 3.平頂抽樣脈沖序列測(cè)量 4.平頂抽樣重建信號(hào)觀測(cè) 5.平頂抽樣重建信號(hào)觀測(cè) 實(shí)驗(yàn)二PCM編譯碼器系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明PCM編譯碼模塊將來(lái)自用戶接口模塊的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編譯碼,該模塊采用MC145540集成電路

8、完成PCM編譯碼功能。該器件具有多種工作模式和功能,工作前通過顯示控制模塊將其配置成直接PCM模式(直接將PCM碼進(jìn)行打包傳輸,使其具有以下功能:1、對(duì)來(lái)自接口模塊發(fā)支路的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編碼輸出。2、將輸入的PCM碼字進(jìn)行譯碼(即通話對(duì)方的PCM碼字,并將譯碼之后的模擬信號(hào)送入用戶接口模塊。在通信原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中,有二套完全一致的PCM編譯碼模塊,這二個(gè)模塊與相應(yīng)的電話用戶接口模塊相連。本教程僅以第一路PCM編譯碼原理進(jìn)行說(shuō)明,另一個(gè)模塊原理與第一路模塊相同,不再重述。PCM編譯碼器模塊電路與ADPCM編譯碼器模塊電路完全一樣,由語(yǔ)音編譯碼集成電路U502(MC145540、運(yùn)放U501(T

9、L082、晶振U503(20.48MHz及相應(yīng)的跳線開關(guān)、電位器組成。電路工作原理如下:PCM編譯碼模塊中,由收、發(fā)兩個(gè)支路組成,在發(fā)送支路上發(fā)送信號(hào)經(jīng)U501A運(yùn)放后放大后,送入U(xiǎn)502的2腳進(jìn)行PCM編碼。編碼輸出時(shí)鐘為BCLK(256KHz,編碼數(shù)據(jù)從U502的20腳輸出(DT_ADPCM1,FSX為編碼抽樣時(shí)鐘(8KHz。編碼之后的數(shù)據(jù)結(jié)果送入后續(xù)數(shù)據(jù)復(fù)接模塊進(jìn)行處理,或直接送到對(duì)方PCM譯碼單元。在接收支路中,收數(shù)據(jù)是來(lái)自解數(shù)據(jù)復(fù)接模塊的信號(hào)(DT_ADPCM_MUX,或是直接來(lái)自對(duì)方PCM編碼單元信號(hào)(DT_ADPCM2,在接收幀同步時(shí)鐘FSX(8KHz與接收輸入時(shí)鐘BCLK(25

10、6KHz的共同作用下,將接收數(shù)據(jù)送入U(xiǎn)502中進(jìn)行PCM譯碼。譯碼之后的模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U501B 放大緩沖輸出,送到用戶接口模塊中。PCM編譯碼模塊中的各跳線功能如下(測(cè)試點(diǎn)與ADPCM編譯碼模塊相同:1、跳線開關(guān)K501是用于選擇輸入信號(hào),當(dāng)K501置于N(正常位置時(shí),選擇來(lái)自用戶接口單元的話音信號(hào);當(dāng)K501置于T(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PCM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)的跳線開關(guān)KQ01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

11、、跳線器K502用于設(shè)置發(fā)送通道的增益選擇,當(dāng)K502置于N(正常位置時(shí),選擇系統(tǒng)平臺(tái)缺省的增益設(shè)置;當(dāng)K502置于T(調(diào)試位置時(shí)可將通過調(diào)整電位器W501設(shè)置發(fā)通道的增益。3、跳線器K504用于設(shè)置PCM譯碼器的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)選擇,當(dāng)K504置于MUX(左時(shí)處于正常狀態(tài),解碼數(shù)據(jù)來(lái)自解數(shù)據(jù)復(fù)接模塊的信號(hào);當(dāng)K504置于ADPCM2(中時(shí)處于正常狀態(tài),解碼數(shù)據(jù)來(lái)自對(duì)方PCM編碼單元信號(hào);當(dāng)K504置于LOOP(右時(shí)PCM單元將處于自環(huán)狀態(tài)。4、跳線器K503用于設(shè)置接收通道增益選擇,當(dāng)K503置于N(正常時(shí),選擇系統(tǒng)平臺(tái)缺省的增益設(shè)置;當(dāng)K503置于T(調(diào)試時(shí)將通過調(diào)整電位器W502設(shè)置收通道的

12、增益。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（一）PCM 編碼器 1. 輸出時(shí)鐘和幀同步時(shí)隙信號(hào)觀測(cè) 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。 分析和掌握 PCM 編碼抽樣時(shí)鐘信號(hào)與輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （同步沿、 脈沖寬度等） 。 2. 抽樣時(shí)鐘信號(hào)與 PCM 編碼數(shù)據(jù)測(cè)量 將跳線開關(guān) K501 設(shè)置在 T 位置，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 P