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实验

实验一PCM编译码器系统

一、实验原理和电路说明

PCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM编译码功能。

该器件具有多种工作模式和功能，因此工作前将其配置成直接PCM模式（直接将PCM码进行打包传输），使其具有以下功能：

1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。

2、将输入的PCM码字进行译码（即通话对方的PCM码字），并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块。

PCM编译码模块的电路框图见图1所示。

PCM编译码器模块电路主要由语音编译码集成电路U302（MC145540）、运放U301（TL082）、晶振U303（20.48MHz）及相应的跳线开关、电位器组成。

PCM编译码模块的电路原理图见图2所示。

电路工作原理如下：

PCM编译码模块中，由收、发两个支路组成。

在发送支路上发送信号经U301A运放后放大后，送入U302的2脚进行PCM编码。

编码输入时钟为BCLK（256KHz），编码数据从U302的20脚输出（ADPCM_DT），FSX为编码抽样时钟（8KHz）。

编码之后的数据结果送入后续数据复接模块进行处理，或直接送到对方PCM译码单元。

在接收支路中，收数据是来自解数据复接模块的信号（ADPCM_DR），或是直接来本地自环测试用PCM编码数据（ADPCM_DT），在接收帧同步时钟FSX（8KHz）与接收输入时钟BCLK（256KHz）的共同作用下，将接收数据送入U302中进行PCM译码。

译码之后的模拟信号经运放U301B放大缓冲输出，送到用户接口模块中。

PCM编译码模块中的各跳线功能如下：

1、跳线开关K301是用于选择输入信号，当K301置于N（正常）位置时，选择来自

用户接口单元的话音信号；当K301置于T（测试）位置时选择测试信号输入，测试信号从J003模拟测试信号端口输入，该测试信号主要用于测试PCM的编译码特性。

2、跳线器K302用于设置发送通道的增益选择，当K302置于N（正常）位置时，选择系统平台缺省的增益设置；当K302置于T（调试）位置时可将通过调整电位器W301设置发通道的增益。

3、跳线器K304用于设置PCM译码器的输入数据信号选择，当K304置于1_2（左端）时处于正常状态，解码数据来自解数据复接模块的信号；当K304置于2_3（右端）时，PCM单元将处于自环状态。

4、跳线器K303用于设置接收通道增益选择，当K303置于N（正常）时，选择系统平台缺省的增益设置；当K303置于T（调试）时将通过调整电位器W302改变收通道的增益。

图2PCM模块电原理图

在该模块中，各测试点的定义如下：

1、TP301：

发送模拟信号测试点

2、TP302：

PCM发送码字

3、TP303：

PCM编码器输入/输出时钟

4、TP304：

PCM编码抽样时钟

5、TP305：

PCM接收码字

6、TP306：

接收模拟信号测试点

二、实验仪器

1、JH5002型光纤通信原理综合实验系统一台

2、DA5062C100M数字存储示波器一台

3、SP1631A函数信号发生器一台

4、电话机一台

三、实验目的

1、了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理；

2、熟悉PCM抽样时钟、编和输入码数据/输之出时钟间的关系；

3、了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用；

四、实验内容

（一）PCM编码器

1.输出时钟和帧同步时隙信号观测

用示波器同时观测抽样时钟信号（TP304）和输出时钟信号（TP303），观测时以TP304做同步。

分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。

2.抽样时钟信号与PCM编码数据测量

方法一：

将跳线开关K301设置在T位置，用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J003，另一端接地。

用示波器同时观测抽样时钟信号（TP304）和编码输出数据信号端口（TP302），观测时以TP304做同步。

分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。

（1）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP304）和编码输出数据信号端口（TP302），观测时以TP304做同步。

分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。

（2）将发通道增益选择开关K302设置在T位置（右端），通过调整电位器W301改变发通道的信号电平。

用示波器观测编码输出数据信号（TP302）随输入信号电平变化的关系。

（二）PCM译码器

将跳线开关K301设置在T位置（右端）、K304设置在自环位置2_3（右端）。

此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。

用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J003，另一端接地。

1.PCM译码器输出模拟信号观测

（1）用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP306）和编码器输入信号端口（TP301），观测信号时以TP301做同步。

定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。

（2）将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平，定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。

观测信噪比随输入信号电平变化的相关关系。

将测试信号电平固定在2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。

观测信噪比与输入信号频率变化的相关关系。

五、实验报告

1、整理实验数据，画出相应的曲线和波形。

六、结果讨论

1.请分析256KHz、8KHz、1024KHz之间有什么关系？

实验七BPSK传输

实验目的：

1．掌握BPSK相干解调原理

2．掌握时分复用BPSK通信系统的基本原理及数字信号的传输过程.

实验原理：

可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。

在相位比较法中，

要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。

本实验系统

中，2DPSK载波频率等码速率的13倍，两种解调方法都可用。

实际工程中相干解调法用

得最多。

图1BPSK相干解调

本实验采用相干解调法解调BPSK信号。

2DPSK模块内部使用+5v、+12V~-12V电压。

BPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点：

．MU相乘器输出信号测试点

．LPF低通、运放输出信号测试点

．Vc比较器比较电压测试点

．CM比较器输出信号的输出点／测试点

．BK解调输出相对码测试点

．AK—OUT解调输出绝对码的输出点／测试点（3个）

．BS—IN位同步信号输入点

BPSK解调器方框图中各单元与电路板上元器件的对应关系如下：

．相乘器U29：

模拟乘法器MCl496

·低通滤波器R31：

C2

．运放U30：

运算放大器UA741

·比较器U31：

比较器LM710

．抽样器U32：

A：

双D触发器7474

．码反变换器U32：

B：

双D触发器7474；U33：

A：

异或门7486

下面对BPSK相干解调电路中的一些具体问题加以说明。

．MU波形接近图2所示的理论波形，但略有区别（电位器R26可以微调相乘器的输出波形）。

·信源是周期为24bit的周期信号，当24bit的相对码BK中“l”码和“0”码个

数不相等时，相乘器U29的输出信号均值不等于O，此信号经电容C16隔直、低通滤波、反相放大器放大后得到的L,PF信号就是一个均值为O但正负不对称的信号。

在实际的

BPSK通信系统中，抽样判决器输入信号是一个均值为O且正负对称的信号，因此最佳判决电平为0。

本实验系统中，Vc决定判决电平。

当Vc=O而相对码BK中“l”码和“0”码个数差别太大时，会出现误判决，即解调器出现误码。

因为此时L,PF信号的正电平或负电平非常接近0电平，抽样脉冲（位同步信号）稍不理想就会造成误码。

电位器R39用来调节判决电平，当BK中“1”码与“O”码个数差别比较大时应调节R39使vc等于LPF信号的中值（最佳判决门限）。

实际通信系统中的BSK相干解调器（或差分相干解调器）不需要调节判决电平。

·比较器的输出CM为TTL电平信号，它不能作为相对码直接送给码反变器，因为它并不是一个标准的单极性非归零码，其单个“l”码对应的正脉冲的宽度可能小于码元宽度、也可能大于码元宽度。

另外，当L,PF中有噪声时，CM中还会出现噪声脉冲。

·异或门74LS86输出的绝对码波形的高电平上叠加有小的干扰信号，经U34整形后即可去掉。

BPSK相干解调器模块各点波形示意图如图3所示。

图中设相干载波为π相。

图3BPSK相干解调示意图

本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、BPSK解调单元及FSK

解调单元，它们之间的信号连结方式如图4所示，其中实线是指己在电路板上布好的，虚线是实验中要连接的。

实际通信系统中，解调器需要的位同步信号来自位同步提取单元。

本实验中尚未用位同步提取单元，所以位同步信号直接来自数字信源。

在做BPSK

解调实验时，位同步信号送给BPSK解调单元，做FSK解调实验时则送到FSK解调单元。

图4

实验步骤：

1．复习前面实验的内容并熟悉BPSK解调单元及FSK解调单元的工作原理，检查

电源无误后接通实验板电源。

2．检查数字信源模块、数字调制模块及载波同步模块是否工作正常，使载波同步

模块提取的相干载波CAR—OUT与BPSK信号的载波CAR同相（或反相）。

3．BPSK解调实验

（1）将数字信源单元的BS—OUT连接到BPSK解调单元的BS—IN点，以信源单元的Fs信号作为示波器外同步信号，将示波器的CHl接数字调制单元的BK，CH2（请用衰减X10探头）接BPSK解调单元的MU。

MU与BK同相或反相，其波形应接近图3所示的理论波形。

（2）示波器的CH2接BPSK解调单元的LPF，可看到LPF与MU同相。

当一帧内BK由“l”码“O”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称。

（3）示波器的CHl接Vc，调节电位器R39。

，使Vc为LPF的中值（当BK中“l”与“0”等概时LPF的中值为0电平），此即为抽样判决器的最佳门限。

（4）观察数字调制单元的BK与BPSK解调单元的MU、L,PF、BK之间的关系，再观察数字调制单元中AK信号与BPSK解调单元的MU、LPF、BK、AK—OUT信号之间的关系。

（5）断开、接通电源若干次，使CAR信号与CAR_OUT信号的相位关系出现跳变，

重新进行步骤（4）中的观察。

结果讨论：

总结BPSK克服相位模糊现象的机理。

实验八FSK传输系统

实验目的：

1．掌握FSK过零检测解调原理。

2．学会用示波器观察FSK过零检测解调器各点波形

基本原理：

本实验采用过零检测法解调FSK信号。

图1.FSK过零检测

FSK解调模块上有以下测试点及输入输出点：

．FDFSK过零检测输出信号测试点

．LPF低通滤波器输出点／测试点

．CM整形输出输出点／测试点

．BS—IN位同步信号输入点

．AK—OUT解调输出信号的输出点／测试点（3个）

FSK解调器方框图中各单元与电路板上元器件对应关系如下：

．整形lU34：

A：

反相器74HC04

·单稳1、单稳2U35：

单稳态触发器74123

·相加器U36：

或门7432

．低通滤波器U37：

运算放大器LM318；若干电阻、电容

·整形2U34：

B：

反相器74HC04

·抽样器U38：

A：

双D触发器7474

在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信

道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。

本实验系统中为简化实验设备，

发端即数字调制的输出端没有带通滤波器、信道是理想的，故解调器输入端就没加带通

滤波器。

·单稳1、单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器一起共同

对TTL电平的FSK信号进行微分、整流处理。

电位器R43和R44决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度（应基本相等）。

．R48可以调节滤波器的频率特性及LPF信号幅度，LPF不是TTL电平信号且不是标准的非归零码，必须进行抽样判决处理。

u34对抽样判决输出信号进行整形。

图2FSK过零检测解调器各点波形示意图

实验步骤：

本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、BPSK解调单元及FSK

解调单元，它们之间的信号连结方式如图3所示，其中实线是指己在电路板上布好的，虚线是实验中要连接的。

实际通信系统中，解调器需要的位同步信号来自位同步提取单元。

本实验中尚未用位同步提取单元，所以位同步信号直接来自数字信源。

位同步信号送给FSK解调单元。

图3系统连接图

将数字信源单元的BS—out接到FSK解调单元的BS—IN点，示波器探头CHl接数字调制单元的AK，CH2分别接FSK解调单元中的FD、LPF、CM及AK—OUT，观察2FSK过零硷测解调器的解调过程（注意：

低通及整形2都有倒相作用）。

LPF的波形应接近图2所示的理论波形，若相差较大可微调节电位器R48

结果讨论：

当信息码是1001101，试画出FSK波形。