1、實驗PCM編譯碼器一、實驗原理抽樣定理在通信系統、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數 字化的第一步，抽樣性能的優劣關系到通信設備整個系統的性能指標。利用抽樣脈沖把一個連續信號變為離散時間樣值的過程稱為抽樣，抽樣后的信號稱為脈 沖調幅（PAM）信號。抽樣定理指出，一個頻帶受限信號m（t），如果它的最高頻率為f，則可以唯一地由頻率等于或大于2f的樣值序列所決定。在滿足抽樣定理的條件下，抽樣信號保留了原信號的全 h部信息。并且，從抽樣信號中可以無失真地恢復出原始信號。通常將語音信號通過一個3400Hz低通濾波器（或通過一個3003400Hz的帶通濾波器），限制語音信號的最高頻率

2、為3400Hz，這樣可以用頻率大于或等于6800 Hz的樣值序列來表示。實際上，設計實現的濾波器特性不可能是理想的，對限制最高頻率為3400Hz的語音信號，通常采用8KHz抽樣頻率。這樣可以留出一定的防衛帶（1200Hz）。當抽樣頻率fs低于 2倍語音信號的最高頻率f，就會出現頻譜混迭現象，產生混迭噪聲，影響恢復出的話音質 h量。在抽樣定理實驗中，采用標準的8KHz抽樣頻率，并用函數信號發生器產生一個頻率為 fh的信號來代替實際語音信號。通過改變函數信號發生器的頻率捉 觀察抽樣序列和低通濾 波器的輸出信號，檢驗抽樣定理的正確性。PCM編譯碼模塊將來自用戶接口模塊的模擬信號進行PCM編譯碼，該模

3、塊采用MC145540集成電路完成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碼進行打包傳輸），使其具有以下功 能：1、對來自接口模塊發支路的模擬信號進行PCM編碼輸出。2、將輸入的PCM碼字進行譯碼（即通話對方的PCM碼字），并將譯碼之后的模擬信 號送入用戶接口模塊。PCM編譯碼器模塊電路與ADPCM編譯碼器模塊電路完全一樣，由語音編譯碼集成電路 U502 （MC145540）、運放 U501 （TL082）、晶振 U503 （20.48MHz）及相應的跳線開關、電位器組成。各測試點的定義如下：1、TP701: PAM輸入模擬

4、信號2、TP702 :經濾波器輸出的模擬信號3、TP703 :抽樣序列4、TP704: PAM恢復模擬信號5、TP501: PCM發送模擬信號測試點6、TP502: PCM發送碼字7、TP503: PCM編碼器輸入/輸出時鐘8、TP504: PCM編碼抽樣時鐘9、TP505: PCM接收碼字10、TP506:接收模擬信號測試點二、實驗儀器1、JH5001通信原理綜合實驗系統一臺2、20MHz雙蹤示波器一臺3、函數信號發生器一臺三、實驗目的1、驗證抽樣定理2、了解混迭效應形成的原因3、了解語音編碼的工作原理，驗證PCM編譯碼原理；4、熟悉PCM抽樣時鐘、編碼數據和輸入/輸出時鐘之間的關系；四、實

5、驗內容和實驗結果（一）PAM編碼器準備工作：將交換模塊內的抽樣時鐘模式開關KQ02設置在NH位置（右端），將測試 信號選擇開關KQ01設置在外部測試信號輸入2_3位置（右端）。近似自然抽樣脈沖序列測量（1）首先將輸入信號選擇開關K701設置在T （測試狀態）位置，將低通濾波器選擇開關K702設置在F （濾波位置），為便于觀測，調整函數信號發生器正弦波輸出頻 率為2001000Hz、輸出電平為2Vp-p的測試信號送入信號測試端口 J005和J006（地）。（2）用示波器同時觀測正弦波輸入信號（J005）和抽樣脈沖序列信號（TP703），觀 測時以TP703做同步。調整示波器同步電平和微調調整函數

6、信號發生器輸出頻率， 使抽樣序列與輸入測試信號基本同步。測量抽樣脈沖序列信號與正弦波輸入信號的 對應關系。平頂抽樣脈沖序列測量將交換模塊內的抽樣時鐘模式開關KQ02設置在H位置（左端）。方法同1測量，請同學自擬測量方案。記錄測量波形，與自然抽樣測量結果做比較。信號混迭觀測（1） 當輸入信號頻率高于4KHz（ 1/2抽樣頻率）時，重建信號將出現混迭效應。觀 測時，將跳線開關K702設置在NF （無輸入濾波器）位置。調整函數信號發生器正 弦波輸出頻率為6KHz7KHz左右、電平為2Vp-p的測試信號送入信號測試端口 J005 和 J006 （地）。用示波器觀測重建信號輸出波形。緩慢變化測試信號輸出

7、頻率，注意觀察輸入信號與重 建信號波形的變化是否對應一致。分析解釋測量結果。（二）PCM編碼器加電后，通過菜單選擇“PCM”編碼方式。此時，系統將U502設置為PCM模式。輸出時鐘和幀同步時隙信號觀測用示波器同時觀測抽樣時鐘信號（TP504）和輸出時鐘信號（TP503），觀測時以TP504 做同步。分析和掌握PCM編碼抽樣時鐘信號與輸出時鐘的對應關系（同步沿、脈沖寬度等）。抽樣時鐘信號與PCM編碼數據測量方法一：將跳線開關K501設置在T位置，用函數信號發生器產生一個頻率為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）。用示波器同時觀測抽樣時鐘信號

8、（TP504）和編碼輸出數據信號端口（TP502），觀測時 以TP504做同步。分析和掌握PCM編碼輸出數據與抽樣時鐘信號（同步沿、脈沖寬度）及 輸出時鐘的對應關系。方法二：將輸入信號選擇開關K501設置在T位置，將交換模塊內測試信號選擇開關 K001設置在內部測試信號1_2位置（左端）。此時由該模塊產生一個1KHz的測試信號，送 入PCM編碼器。（1）用示波器同時觀測抽樣時鐘信號（TP504）和編碼輸出數據信號端口（TP502），觀測時以TP504做同步。分析和掌握PCM編碼輸出數據與幀同步時隙信號、發送 時鐘的對應關系。（2） 將發通道增益選擇開關K502設置在T位置（右端），通過調整電位

9、器W501改 變發通道的信號電平。用示波器觀測編碼輸出數據信號（TP502）隨輸入信號電平 變化的關系。（三）PCM譯碼器將跳線開關K501設置在T位置（右端）、K504設置在LOOP位置（右端）。此時將PCM 輸出編碼數據直接送入本地譯碼器，構成自環。用函數信號發生器產生一個頻率為1004Hz、 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. PCM譯碼器輸出模擬信號觀測（1） 用示波器同時觀 測解碼器輸出信號端口（ TP506）和編碼器輸入信號端口（TP501），觀測信號時以TP501做同步。定性的觀測解碼恢復出的模擬信號質量。（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出的模擬信號質量。觀測信噪比隨輸入信號電平變化的相關關系。將測試信號電平固定在2Vp-p，調整測試信號頻率，定性的觀測解碼恢復出的模擬信號質量。 觀測信噪比與輸入信號頻率變化