1、東南大學(xué)信息學(xué)院 - 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) - 第一次實(shí)驗(yàn)-作者 : _-日期 : _信源編譯碼實(shí)驗(yàn)抽樣定理告訴我們：如果對某一帶寬有限的模擬信號進(jìn)行抽樣，且抽樣速率達(dá)到一定的數(shù)值時，那么根據(jù)這些抽樣值就可以準(zhǔn)確地還原信號。也就是說傳輸模擬信號的采樣值就可以實(shí)現(xiàn)模擬信號的準(zhǔn)確傳輸。電路圖可以看出，抽樣脈沖先對原始信號進(jìn)行自然或者平頂抽樣，將得到的抽樣信號進(jìn)行傳輸?shù)浇邮斩?，接收端進(jìn)行濾波即可恢復(fù)到原始波形，但是要注意，滿足抽樣脈沖的頻率大于等于原始信號的兩倍才可以準(zhǔn)確恢復(fù)。5.2 自然抽樣驗(yàn)證各參數(shù)的設(shè)置如下：信號類型頻率幅度占空比原始信號2000hz20/抽樣信號8000hz/4/82k 正弦波3k2k1

2、.5 倍抽樣脈沖2k 正弦波4k2k2 倍抽樣脈沖2k 正弦波8k2k4 倍抽樣脈沖2k 正弦波16k2k8 倍抽樣脈沖當(dāng)原始信號頻率保持2k 不變時，抽樣脈沖的頻率從3k 到 16k 變化時，我們可以看出，當(dāng)抽樣脈沖頻率小于4k 取樣信號的頻譜發(fā)生混疊，無法準(zhǔn)確的恢復(fù)出原始信號，但是當(dāng)頻率大于4k 時將不會發(fā)生混疊，隨著頻率增大，恢復(fù)的越來越好。1k 三角波16k2k復(fù)雜信號恢復(fù)1k 三角波16k6k復(fù)雜信號恢復(fù)對于三角波來說，三角波的頻域是無限擴(kuò)展的，所以一定要選取遠(yuǎn)大于奈奎斯特采樣頻率才可以較準(zhǔn)確的恢復(fù)出原始信號，當(dāng)然還會有混疊，所以無法真正的恢復(fù)出原始信號。從中可以看出，雖然恢復(fù)出了原

3、始信號，但是仍有一定的失真。從頻譜圖也可以看出，出現(xiàn)一定的混疊。5.3 頻譜混疊現(xiàn)象驗(yàn)證設(shè)置原始信號為：“正弦”，1000hz ，幅度為 20 ；設(shè)置抽樣脈沖：頻率：8000hz，占空比：4/8（50% ）；恢復(fù)濾波器截止頻率：2k信號類型頻率幅度占空比原始信號1000hz20/抽樣信號8000hz/4/8使用示波器觀測原始信號3p2 ，恢復(fù)后信號6p4 。當(dāng)3p2為6k時，記錄恢復(fù)信號波形及頻率；當(dāng)3p2為7k時，記錄恢復(fù)信號波形及頻率；記錄3p2為不同情況下，信號的波形，并分析原因，其是否發(fā)生頻譜混疊？原始信號恢復(fù)信號6k2k原始信號恢復(fù)信號7k2k當(dāng)信號頻率為6k 、7khz時，都超出抽

4、樣頻率8k*1/2=4k，因此會發(fā)生頻譜混疊。經(jīng)過2k低通濾波器之后，高頻分量被去掉，所以基本恢復(fù)為2k正弦波。但是通頻帶之內(nèi)仍然有低頻的雜波分量，所以信號的毛刺比較明顯。5.4 抽樣脈沖占空比恢復(fù)信號影響設(shè)置原始信號為：“正弦”， 1000hz，幅度為 20 ；設(shè)置抽樣脈沖：頻率：8000hz ，占空比： 4/8 （50% ）；恢復(fù)濾波器截止頻率： 2k信號類型頻率幅度占空比原始信號1000hz20/抽樣信號8000hz/4/8維持原始信號不變，不斷改變占空比記錄波形如下：占空比第一個零點(diǎn)1/864k2/832k4/816k從圖中可以看出，第一個過零點(diǎn)的值為抽樣頻率乘以占空比的倒數(shù)，也就是說

5、當(dāng)占空比增大時，第一個過零點(diǎn)的值逐漸減小，另外占空比越大，恢復(fù)的信號幅度越大，這是因?yàn)檎伎毡仍酱笫沟冒l(fā)送的信號功率越大。5.5 平頂抽樣驗(yàn)證(1).修改參數(shù)進(jìn)行測量通過實(shí)驗(yàn)框圖上的“原始信號”、“抽樣脈沖”按鈕，設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)；如：設(shè)置原始信號為：“正弦”，1000hz，幅度為20 ；設(shè)置抽樣脈沖：頻率：8000hz，占空比：4/8 （ 50% ）；(2).對比自然抽樣和平頂抽樣頻譜使用示波器的 fft 功能或頻譜儀觀測抽樣后信號 3p6 。在實(shí)驗(yàn)框圖上通過“切換開關(guān)”，選擇到“自然抽樣”功能，觀察并記錄其頻譜；切換到“平頂抽樣”，觀察并記錄器頻譜。自然抽樣平頂抽樣pcm 編譯碼實(shí)驗(yàn)5.2 pc

6、m編碼原理驗(yàn)證抽樣脈沖信號以及輸出時鐘信號圖如下：從圖中我們可以看出來，抽樣脈沖寬度是輸出時鐘寬度的兩倍，同時頻率是它的 1/8 ，同步沿為下降沿。pcm 編碼輸出數(shù)據(jù)與抽樣脈沖信號的關(guān)系圖如下：從圖中可以看出， 1 次抽樣 8 位編碼輸出，在抽樣脈沖下降沿同步，編碼輸出與輸出時鐘同步。液晶屏上觀測 pcm 編碼六、實(shí)驗(yàn)報告描述 pcm 編碼串行同步接口的時序關(guān)系。3. 填下下表，并畫出 pcm 的頻響特性：輸 入 頻 率 20050080010002000300034003600（hz ）輸 出 幅 度 2.062.822.922.962.962.942.480.86（v ）4. 填下下表，

7、并畫出 pcm 的動態(tài)范圍：輸 入 幅 度 0.0010.010.112345（v ）輸 出 幅 度-0.351.622.864.405.005.04（v ）增量調(diào)制（ cvsd ）編譯碼驗(yàn)證cvsd 的過載觀測正常情況下，增量調(diào)制本地譯碼信號和原始信號會有“跟隨效果”，即原始信號和本地譯碼信號會有同樣的變化規(guī)律。但是當(dāng)量階過小，或者本地信號幅度變化太快，則會出現(xiàn)本地譯碼跟隨不了原始信號的情況，即過載量化失真。輸入信號頻率在實(shí)驗(yàn)中，嘗試逐漸增大原始信號的幅度，觀察過載量化失真現(xiàn)象。觀察過載量化失真是：增量調(diào)制編碼器輸出交替的長連“1 ”、 長連“ 0”碼現(xiàn)象。40080012001600200

8、02400280030003400時鐘速率 (khz)64khz60544032302728262632khz4128252215141277固定時鐘頻率下：隨著輸入信號的頻率增大，臨界過載電平減小，這是合理的，因?yàn)楫?dāng)頻率過高，原始信號變化更快，編碼跟蹤變難。當(dāng)固定輸入信號頻率時，時鐘頻率降低，臨界過載電平也相應(yīng)減少，這是因?yàn)闀r鐘降低導(dǎo)致編碼速率降低以至于無法準(zhǔn)確跟蹤信號的變化。編碼時鐘對編碼系統(tǒng)的影響編碼時鐘頻率越大，恢復(fù)信號越準(zhǔn)確。5.7 增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng)頻率響應(yīng)測量輸入頻率 (hz)20050080010002000300034003600輸入幅度 (v)22222222輸出幅度 (v)1.261.641.651.711.741.811.530.625.8測量系統(tǒng)的最大信噪比(1). 設(shè)置“原始信號”為：“正弦”，1000hz ，用示波器觀察比較“本地譯碼”與“模擬輸入”的波形，在編碼器臨界過載的情況下，測量系統(tǒng)的最大信噪比。實(shí)際工作時，通常采用失真度儀來測量最大信號量化噪聲比。因?yàn)槭д娑扰c信噪比互為倒數(shù)，所以當(dāng)用失真度儀測出失真度為x 值時，取其倒數(shù) 1/x 即為信噪比，即失真度 = x ，則