1、通信無限 我心飛翔,通信原理實(shí)驗(yàn) 多媒體課件,杭州電子科技大學(xué),HANGZHOU DIANZI UNIVERSITY,地址：杭州下沙高教園區(qū)二號路三號路口,郵編：310018,電話傳真Copyright( C) 杭州電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院 All Rights Reserved.,杭電主頁,聯(lián)系我們,課程簡介,進(jìn)入課件,通信原理實(shí)驗(yàn)室始建于1989年，當(dāng)時作為通信原理配套的課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)并未獨(dú)立開課；通信原理實(shí)驗(yàn)課程從1992年我校通信工程專業(yè)設(shè)立時開始獨(dú)立設(shè)置，是通信工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課。實(shí)驗(yàn)室從成立時只有3-4

2、組實(shí)驗(yàn)設(shè)備；1995年擴(kuò)建為10組，只能滿足本專業(yè)學(xué)生的需要；在1998年又改擴(kuò)建為20組，開始向其它專業(yè)開放；隨著高校擴(kuò)招學(xué)生人數(shù)不斷增加，在2007年再次改擴(kuò)建成,把原來更多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)化為以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主的硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作上。 近年來，課程建設(shè)取得了較大進(jìn)展，完善了課程基本環(huán)節(jié)，制定了通信原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱，自制了多套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，自編了 通信原理實(shí)驗(yàn)教材。經(jīng)過多年的實(shí)踐和完善，合理的安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)既圍繞理論課程的教學(xué)內(nèi)容，又聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師也有原來的1人專職發(fā)展到現(xiàn)在專兼職教師8人。課程組教師在教學(xué)中能及時將科研和學(xué)科最新發(fā)展成果引入教學(xué)中,使學(xué)生了解學(xué)科前

3、沿，獲取更多的信息；同時注重將工程應(yīng)用引入通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使學(xué)生能夠更深層次地理解理論教學(xué)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。另外，教師授課時注重將素質(zhì)教育融于課堂教學(xué)之中，注重學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)和開發(fā)蘊(yùn)藏在學(xué)生身上的潛在的創(chuàng)造性能力。,通信原理實(shí)驗(yàn)精品課程,HDB3碼型變換實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?實(shí)驗(yàn)平臺模塊簡介,多媒體課件按鈕使用說明,CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),脈沖編碼調(diào)制解調(diào),FSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)與二次開發(fā),增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),一般表示上一頁 一般表示下一頁 表示返回本實(shí)驗(yàn)首頁 一般表示圖形鏈接 一般表示返

4、回剛剛瀏覽的那一頁 觸發(fā)它可以看到分步連線 表示返回總目錄 實(shí)驗(yàn)結(jié)果專用鏈接，觸發(fā)它可以看到該點(diǎn)的波形，再次觸發(fā)波形隱藏 其他文字鏈接不作說明,多媒體課件按鈕使用說明,通信原理實(shí)驗(yàn)平臺模塊簡介,解復(fù)用NRZ碼輸入,PN序列輸出,信號源,同步正弦波信號輸出,非同步正弦波信號輸出,時鐘1輸出,幀同步輸出,時鐘2輸出,NRZ碼輸出,NRZ碼位同步,NRZ碼幀同步,信源編碼1,抽樣時鐘(16K),音頻信號(2K同步正弦波輸入),抽樣時鐘(32K),音頻信號(2K同步正弦波輸入),譯碼輸入端,自然抽樣輸出測試點(diǎn)及插孔,CVSD編碼輸出測試點(diǎn)及插孔,信號恢復(fù)輸出觀測點(diǎn)及插孔,ADPCM解碼信號輸出插孔及測

5、試點(diǎn),ADPCM編碼信號輸出插孔及測試點(diǎn),PCM解碼所需時鐘輸入插孔,信源編碼2,A路模擬信號輸入插孔,A路PCM編碼幀同步輸入插孔,A路PCM編碼解調(diào)輸入插孔,A路PCM編碼調(diào)制輸出插孔及測試點(diǎn),A路PCM編碼解調(diào)信號輸出點(diǎn),A路PCM解碼幀同步輸入,主時鐘2.048M,PCM編碼所需時鐘輸入插孔,B路測試點(diǎn)及插孔參考A路,進(jìn)行ADPCM編碼信號輸入點(diǎn),ADPCM解碼信號輸入插孔及測試點(diǎn),耳機(jī)信號觀測點(diǎn),話筒語音信號輸出,話筒與耳機(jī)插座,調(diào)制電路,ASK載波輸入測試點(diǎn)及插孔(64K),NRZ碼輸入測試點(diǎn)及插孔(8K),FSK載波輸入(128K、64K),載波輸入(128K),DPSK時鐘輸入

6、測試點(diǎn)及插孔(32K),NRZ碼輸入測試點(diǎn)及插孔(8K),NRZ碼輸入(8K),ASK調(diào)制輸出測試點(diǎn)及插孔,FSK調(diào)制輸出測試點(diǎn)及插孔,PSK調(diào)制輸出測試點(diǎn)及插孔,解調(diào)電路,ASK解調(diào)信號輸入測試點(diǎn)及插孔,FSK解調(diào)信號輸入測試點(diǎn)及插孔,經(jīng)同步提取出來的載波輸入(128K),PSK解調(diào)信號輸入測試點(diǎn)及插孔,ASK解調(diào)輸出測試點(diǎn)及插孔,同步判決后ASK解調(diào)輸出測試點(diǎn)及插孔,FSK解調(diào)輸出測試點(diǎn)及插孔,同步判決后FSK解調(diào)輸出測試點(diǎn)及插孔,PSK/DPSK解調(diào)輸出測試點(diǎn)及插孔,同步判決后PSK/DPSK解調(diào)輸出測試點(diǎn)及插孔,DPSK解調(diào)位時鐘測試點(diǎn)及插孔,Q路QPSK調(diào)制信號觀測點(diǎn),I路NRZ碼輸

7、出測試點(diǎn),QPSK調(diào)制電路,Q路NRZ碼輸出測試點(diǎn),I路QPSK調(diào)制信號觀測點(diǎn),QPSK調(diào)制信號合路輸出觀測點(diǎn),NRZ碼輸入(16K),時鐘輸入(16K),QPSK解調(diào)出來的基帶信號,QPSK解調(diào)信號輸入測試點(diǎn),I路定時判決輸出,Q路定時判決輸出,I路解調(diào)輸出未數(shù)字化前的模擬信號,I路解調(diào)輸出未數(shù)字化前的模擬信號,HDB3/AMI電平變換輸出,編譯碼位時鐘(32K),基帶傳輸信號輸入(32K NRZ碼),基帶傳輸編碼兩路輸出,碼型變換,基帶傳輸譯碼信號輸出點(diǎn),基帶傳輸譯碼兩路輸入,電平變換兩路信號輸入,電平變換后兩路信號輸出,HDB3/AMI電平變換輸入,載波同步,PSK調(diào)制信號輸入測試點(diǎn)及插

8、孔,誤差電壓觀測點(diǎn),PSK載波輸出,PSK調(diào)制信號和0相載波相乘濾波后的波形觀測點(diǎn),PSK調(diào)制信號和/2相載波相乘濾波后的波形觀測點(diǎn),壓控晶振輸出,濾波法位同步提取單元基帶信號,基帶信號經(jīng)微分后波形測試點(diǎn),基帶信號經(jīng)整流后波形測試點(diǎn),波形變換后經(jīng)低通濾波器輸出,位同步輸出觀測點(diǎn)及插孔,鎖相環(huán)法位同步提取單元基帶信號輸入點(diǎn),位同步提取,幀同步提取,幀同步碼輸出,32分頻輸出,巴克碼識別器輸出,相位誤差極性,相位誤差絕對值,控制指令電平觀測點(diǎn),鎖相環(huán)主時鐘,一路PCM解復(fù)接輸出信號所在時隙的幀同步,串口數(shù)據(jù)輸入2,串口數(shù)據(jù)輸入,PCM時分復(fù)用,串口數(shù)據(jù)輸出1,主時鐘(2048K),幀同步碼所在0、

9、1、2時隙的幀同步信號,一路PCM信號輸入,二路PCM信號輸入,二路PCM信號所在時隙的幀同步信號(時隙232可選),復(fù)用信號輸出,解復(fù)用位時鐘,解復(fù)用幀同步,復(fù)用信號輸入,解復(fù)用輸出的幀同步碼,一路解復(fù)用輸出,二路解復(fù)用輸出,二路PCM解復(fù)接輸出信號所在時隙的幀同步信號,串口數(shù)據(jù)輸出,方波輸出插孔及測試點(diǎn),鎖相環(huán),時鐘輸入(64K),鎖相環(huán)輸出,通過撥碼開關(guān)S1、S2、S3改變分頻比,通過撥碼開關(guān)S4改變鎖相環(huán)的振蕩頻率,漢明碼,輸入數(shù)據(jù)顯示,輸出數(shù)據(jù)顯示,漢明碼顯示,誤碼顯示,通過撥碼開關(guān)插入誤碼,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 三、實(shí)驗(yàn)儀器 四、實(shí)驗(yàn)原理 五

10、、實(shí)驗(yàn)框圖 六、實(shí)驗(yàn)步驟 七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉各種時鐘信號的特點(diǎn)及波形； 2、熟悉各種數(shù)字信號的特點(diǎn)及波形。,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、熟悉CPLD可編程信號發(fā)生器各測量點(diǎn)波形； 2、測量并分析各測量點(diǎn)波形及數(shù)據(jù)； 3、學(xué)習(xí) CPLD可編程器件的編程操作。,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,1、信號源模塊 2、連接線 若干 3、20M 雙蹤示波器 一臺,三、實(shí)驗(yàn)儀器,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,CPLD可編程模塊用來產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的各種時鐘信號和各種數(shù)字信號。它由CPLD可編程器件ALTERA公司的EPM3256、下載接口電路和一塊晶振組成。

11、晶振JZ1用來產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的4.096MHz主時鐘。本實(shí)驗(yàn)要求參加實(shí)驗(yàn)者了解這些信號的產(chǎn)生方法、工作原理以及測量方法，才可通過CPLD可編程器件的二次開發(fā)生成這些信號，理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)際操作能力。 1、CPLD數(shù)字信號發(fā)生器，包括以下五個部分： 時鐘信號產(chǎn)生電路； 偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路； 幀同步信號產(chǎn)生電路； NRZ碼復(fù)用的碼選信號、片選信號以及幀同步碼產(chǎn)生電路； 終端接收解復(fù)用電路。,四、實(shí)驗(yàn)原理,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,2、32位NRZ碼產(chǎn)生電路 本單元產(chǎn)生NRZ信號，信號碼速率可根據(jù)輸入時鐘不同自行選擇，幀結(jié)構(gòu)如下圖所示。幀長為32位，其中首位無定義，第2位到第8位是幀同步碼（7

12、位巴克碼1110010），另外24路為2路數(shù)據(jù)信號，每路8位。此NRZ信號為集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號。發(fā)光二極管亮狀態(tài)表示1碼，熄狀態(tài)表示0碼。,四、實(shí)驗(yàn)原理,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,此單元包括三部分電路： 并行碼產(chǎn)生器； 八選一電路； 四選一電路。,五、實(shí)驗(yàn)框圖,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,CPLD數(shù)字信號產(chǎn)生,時鐘信號,偽隨機(jī)碼,幀同步信號,NRZ碼產(chǎn)生,復(fù)用與解復(fù)用電路,六、實(shí)驗(yàn)步驟,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,1、將信號源模塊固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好，打開電源； 2、觀測時鐘信號輸出波形。 信號源輸出兩組時鐘信號，對應(yīng)輸出點(diǎn)為“CL

13、K1”和“CLK2”，撥碼開關(guān)S4的作用是改變第一組時鐘“CLK1”的輸出頻率，撥碼開關(guān)S5的作用是改變第一組時鐘“CLK2”的輸出頻率。撥碼開關(guān)撥上為1，撥下為0。查看信號源模塊點(diǎn)擊 （1）根據(jù)碼型與頻率對照表改變S4，用示波器觀測第一組時鐘信號“CLK1”的輸出波形； （2）根據(jù)碼型與頻率對照表改變S5，用示波器觀測第一組時鐘信號“CLK2”的輸出波形； 查看碼型與頻率對照表點(diǎn)擊,六、實(shí)驗(yàn)步驟,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,3、用示波器觀測幀同步信號輸出波形 信號源提供脈沖編碼調(diào)制的幀同步信號，在點(diǎn)“FS”輸出，共有三種幀同步信號，分別對應(yīng)2.048M、256K、64K的位時鐘。將撥碼

14、開關(guān)S4分別設(shè)置為“0100”、“0111”和“1001”，用示波器觀測“FS”的輸出波形。 4、用示波器觀測偽隨機(jī)信號輸出波形 偽隨機(jī)信號碼型為111100010011010，碼速率和第一組時鐘速率相同，由S4控制。根據(jù)表1-2改變S4，用示波器觀測“PN”的輸出波形。,六、實(shí)驗(yàn)步驟,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,5、觀測NRZ碼輸出波形 信號源提供24位NRZ碼，碼型由撥碼開關(guān)S1，S2，S3控制，碼速率和第二組時鐘速率相同，由S5控制。 （1）將撥碼開關(guān)S1，S2，S3設(shè)置為01110010 11001100 10101010，S5設(shè)為1010，用示波器觀測“NRZ”輸出波形； （2

15、）保持碼型不變，改變碼速率（改變S5），用示波器觀測“NRZ”輸出波形； （3）保持碼速率不變，改變碼型（改變S1、S2、S3），用示波器觀測“NRZ”輸出波形。 6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源，整理數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,一、CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器,圖3-1 抽樣與恢復(fù),二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),圖3-2 采用不同抽樣頻率時抽樣信號的頻譜,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),1,0,0,（b）高抽樣頻率時的抽樣信號及頻譜（不混疊）,（c）低抽樣頻率時的抽樣信號及頻譜（混疊）,圖3-3 平頂抽樣,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),圖3-5 脈沖幅度調(diào)制電路原理圖,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),圖3-6 PA

16、M解調(diào)濾波電路,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 三、實(shí)驗(yàn)儀器 四、實(shí)驗(yàn)原理 五、實(shí)驗(yàn)框圖 六、實(shí)驗(yàn)步驟,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、驗(yàn)證抽樣定理； 2、通過脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)，能加深理解脈沖幅度調(diào)制的原理； 3、通過對電路組成、波形和所測數(shù)據(jù)的分析，加深理解這種調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、觀察基帶信號、脈沖幅度調(diào)制信號、抽樣時鐘的波形，并注意觀察它們之間的相互關(guān)系及特點(diǎn)； 2、改變基帶信號或抽樣時鐘的頻率，多次觀察波形，并測試系統(tǒng)的頻率特性。,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),1、信號源模塊 2、模塊1 3、連接線 若干 4、20M 雙蹤示波器

17、 一臺,三、實(shí)驗(yàn)儀器,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),（一）基本原理 1、抽樣定理 抽樣定理表明：一個頻帶限制在（0， ）內(nèi)的時間連續(xù)信號 ，如果以T 秒的間隔對它進(jìn)行等間隔抽樣，則 將被所得到的抽樣值完全確定。 假定將信號 和周期為T的沖激函數(shù) 相乘，如圖 所示。乘積便是均勻間隔為T秒的沖激序列，這些沖激序列的強(qiáng)度等于相應(yīng)瞬時上 的值，它表示對函數(shù) 的抽樣。若用 表示此抽樣函數(shù)，則有：,四、實(shí)驗(yàn)原理,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),如果連續(xù)信號的頻帶不是限于0與 之間，而是限制在 （信號的最低頻率）與 （信號的最高頻率）之間（帶通型連續(xù)信號），那么，其抽樣頻率 并不要求達(dá)到 ，而是達(dá)到2B即可，

18、即要求抽樣頻率為帶通信號帶寬的兩倍。 圖3-2畫出當(dāng)抽樣頻率 2B（無混疊）時及當(dāng)抽樣頻率 2B（有混疊）時兩種情況下沖激抽樣信號的頻譜。點(diǎn)擊 查看。,四、實(shí)驗(yàn)原理,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),0,0,（a）連續(xù)信號的頻譜,采樣與奈奎斯特域劃分,采樣過程分析,原始信號被采樣后，都會折疊到第一個奈奎斯特域。 若原始信號，不跨域分布，當(dāng)只分布在奇數(shù)域，則采樣后信號頻譜不轉(zhuǎn)置；當(dāng)若只分布在偶數(shù)域，則采樣后信號頻譜轉(zhuǎn)置。 若原始信號，跨域分布，則采樣后信號頻譜混疊。,2、脈沖振幅調(diào)制（PAM） 所謂脈沖振幅調(diào)制，即是脈沖載波的幅度隨基帶信號變化的一種調(diào)制方式。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則前面所

19、說的抽樣定理，就是脈沖振幅調(diào)制的原理。 PAM方式有兩種：自然抽樣和平頂抽樣。自然抽樣又稱為“曲頂”抽樣，已抽樣信號ms(t)的脈沖“頂部”是隨m(t)變化的，即在頂部保持了m(t)變化的規(guī)律。平頂抽樣所得的已抽樣信號如圖3-3所示，點(diǎn)擊 查看。這里每一抽樣脈沖的幅度正比于瞬時抽樣值，但其形狀都相同。在實(shí)際中，平頂抽樣的PAM信號常常采用保持電路來實(shí)現(xiàn)，得到的脈沖為矩形脈沖。,四、實(shí)驗(yàn)原理,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),（二）電路組成 脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如下圖所示，由輸入電路、調(diào)制電路、脈沖發(fā)生電路、解調(diào)濾波電路、功放輸出電路等五部分組成，電路原理圖如圖3-5所示，點(diǎn)擊 查看原理圖。,四、實(shí)

20、驗(yàn)原理,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),圖3-4 脈沖振幅調(diào)制電路原理框圖,（三）實(shí)驗(yàn)電路工作原理 1、PAM調(diào)制電路 被抽樣信號從PAM-SIN輸入，若為音頻信號（3003400Hz），則它經(jīng)過電壓跟隨器后，被送到模擬開關(guān)4066的1腳。此時，將抽樣脈沖送入4066的第13腳作為控制信號，當(dāng)該腳為高電平時，U2的的1腳和2腳導(dǎo)通，輸出調(diào)制信號；當(dāng)U2的13腳為低電平時，U2的1腳和2腳斷開，無波形輸出。因此，在U2的2腳就可以觀察到比較理想的脈沖幅度調(diào)制信號。 2、脈沖發(fā)生電路 該部分電路詳見圖3-5所示，主要有兩種抽樣脈沖，一種由555及其它元件組成，這是一個單諧振蕩器電路，能產(chǎn)生脈寬、頻率

21、可調(diào)的方波信號，可通過改變可調(diào)電阻W1來實(shí)現(xiàn)輸出脈沖頻率的變化，以便用來驗(yàn)證取樣定理，另一種由CPLD產(chǎn)生的抽樣脈沖，CPLD產(chǎn)生的抽樣脈沖從PAMCLK輸入，這兩種抽樣脈沖通過開關(guān)K2來選擇。,四、實(shí)驗(yàn)原理,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),3、PAM解調(diào)與濾波電路 解調(diào)濾波電路由集成運(yùn)放電路TL084組成。組成了一個二階有源低通濾波器，其截止頻率設(shè)計(jì)在3.4KHz左右，因?yàn)樵摓V波器有著解調(diào)的作用，因此它的質(zhì)量好壞直接影響著系統(tǒng)的工作狀態(tài)。該電路還用在接收通道電路中。解調(diào)電路如圖3-6所示，點(diǎn)擊 查看。 4、功放輸出電路 功放電路主要用來放大輸出信號，提高解調(diào)后的音頻信號輸出功率。該電路選用了常

22、見的小功率運(yùn)放LM386，配以少量的外圍元件來完成。放大后的音頻信號由喇叭作為負(fù)載輸出。,四、實(shí)驗(yàn)原理,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),五、實(shí)驗(yàn)框圖,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),1、插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，將信號源模塊和模塊1的電源開關(guān)撥下，觀察指示燈是否點(diǎn)亮，紅燈為+5V電源指示燈，綠燈為-12V電源指示燈，黃色為+12V電源指示燈。（注意，此處只是驗(yàn)證通電是否成功，在實(shí)驗(yàn)中均是先連線，再打開電源做實(shí)驗(yàn)，不要帶電連線）。 2、觀測PAM抽樣波形 （1）用示波器觀測信號源“2K同步正弦波”輸出，調(diào)節(jié)W1改變輸出信號幅度，使輸出信號峰-峰值在2V左右； （2）將信號源上S4設(shè)為10

23、11，使“CLK1”輸出16K時鐘； （3）將模塊1上K1選到“自然抽樣”； （4）關(guān)閉電源，按如下方式連線，點(diǎn)擊 查看連線。,六、實(shí)驗(yàn)步驟,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),* 檢查連線是否正確，檢查無誤后打開電源 （5）用示波器在“自然抽樣”處觀察PAM抽樣波形； （6）將K1設(shè)為“平頂抽樣”，用示波器在“平頂抽樣”處觀察保持信號波形。,六、實(shí)驗(yàn)步驟,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),3、改變抽樣時鐘頻率（抽樣頻率改成4KHz），觀測自然抽樣信號，驗(yàn)證抽樣定理。 4、觀測解碼后PAM波形與原信號的區(qū)別 （1）步驟3的前3步不變,按如下方式連線：點(diǎn)擊 查看連線,六、實(shí)驗(yàn)步驟,二、抽樣定理和PAM調(diào)制

24、解調(diào),（2）將“PAM-SIN”做內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器對比觀測“PAM-SIN”和“OUT”波形。,5、測試系統(tǒng)的頻率特性 保持輸入信號的幅度峰峰值為2V，信號源接非同步信號，改變其頻率，來測試整個系統(tǒng)的頻率特性。 6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束拆除連線，整理波形完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,六、實(shí)驗(yàn)步驟,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),觸發(fā)按鈕 看連線,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),提供被抽樣信號,提供抽樣時鐘,1、用示波器觀測2K同步正弦波，調(diào)節(jié)W1使之幅度為2V,2、撥碼開關(guān)S4撥為“1011”,3、K1撥到“自然抽樣”,4、用示波器在“自然抽樣”處觀察PAM抽樣波形,5、K1撥到“平頂抽樣”,6、用示波器在“平頂”處

25、觀察保持信號波形（結(jié)束）,返回,波形,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),改變S4碼型控制抽樣頻率,送入要恢復(fù)的信號,在PAM-SIN與OUT處對比觀測波形,返回,波形,二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),二、抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 三、實(shí)驗(yàn)儀器 四、實(shí)驗(yàn)原理 五、實(shí)驗(yàn)框圖 六、實(shí)驗(yàn)步驟,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)的原理。 2、了解PCM專用大規(guī)模集成電路TP3067的工作原理與使用 方法。 3、掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的動態(tài)范圍和頻率特性 的定義及測量方法。,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、觀察脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果，分析調(diào)制信號與基帶 信號之間的

26、關(guān)系； 2、改變基帶信號幅度，觀察脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)信號的 信噪比的變化情況，來測量系統(tǒng)的動態(tài)范圍； 3、改變基帶信號的頻率，測量系統(tǒng)的頻率特性；,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),1、信號源模塊 2、模塊2 3、20M 雙蹤示波器 一臺 4、連接線 若干 5、雜音計(jì) 一臺 6、失真度儀一臺,三、實(shí)驗(yàn)儀器,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),（一）基本原理 模擬信號進(jìn)行抽樣后，其抽樣值還是隨信號幅度連續(xù)變化的，當(dāng)這些連續(xù)變化的抽樣值通過有噪聲的信道傳輸時，接收端就不能對所發(fā)送的抽樣準(zhǔn)確地估值。如果發(fā)送端用預(yù)先規(guī)定的有限個電平來表示抽樣值，且電平間隔比干擾噪聲大，則接收端將有可能對所發(fā)送的抽樣準(zhǔn)確地估值，從而有可能消除隨

27、機(jī)噪聲的影響。 脈沖編碼調(diào)制（PCM）簡稱為脈碼調(diào)制，它是一種將模擬語音信號變換成數(shù)字信號的編碼方式。脈碼調(diào)制的過程如圖4-1所示，點(diǎn)擊 查看PCM調(diào)制原理框圖。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),五、實(shí)驗(yàn)框圖,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),PCM主要包括抽樣、量化與編碼三個過程。抽樣是把時間連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號；量化是把時間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅度離散的數(shù)字信號；編碼是將量化后的信號編碼形成一個二進(jìn)制碼組輸出。國際標(biāo)準(zhǔn)化的PCM碼組（電話語音）是用八位碼組代表一個抽樣值。 在整個PCM系統(tǒng)中，重建信號的失真主要來源于量化以及信道傳輸誤碼。通常，用信噪

28、比S/N來表示。國際電報(bào)電話咨詢委員會（ITU-T）詳細(xì)規(guī)定了它的指標(biāo)，還規(guī)定比特率為64kb/s，使用A律或u律編碼律。下面將簡述PCM編碼的整個過程，主要分析量化及編碼的原理。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),1、量化 從數(shù)學(xué)上來看，量化就是把一個連續(xù)幅度值的無限數(shù)集合映射成一個離散幅度值的有限數(shù)集合。如圖4-2所示，量化器Q輸出L個量化值 ，k=1，2，3，L。 常稱為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信號幅度x落在 與 之間時，量化器輸出電平為 。這個量化過程可以表達(dá)為： 這里 稱為分層電平或判決閾值。通常 稱為量化間隔。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),模擬入,量化器,量化值,

29、圖4-2 模擬信號的量化,模擬信號的量化分為均勻量化和非均勻量化，我們先討論均勻量化。把輸入模擬信號的取值域按等距離分割的量化稱為均勻量化。在均勻量化中，每個量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的中點(diǎn)，如圖4-3所示，點(diǎn)擊 查看。其量化間隔 （量化臺階）取決于輸入信號的變化范圍和量化電平數(shù)。當(dāng)輸入信號的變化范圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。例如，輸入信號的最小值和最大值分用a和b表示，量化電平數(shù)為M，那么，均勻量化的量化間隔為： 量化器輸出 為： 當(dāng) 式中 為第i個量化區(qū)間的終點(diǎn)，可寫成 為第i個量化區(qū)間的量化電平，可表示為：,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),圖4-

30、3 均勻量化過程示意圖,上述均勻量化的主要缺點(diǎn)是無論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號較小時，則信號量化噪聲功率比也就很小，這樣，對于弱信號時的量化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號取值范圍定義為動態(tài)范圍，可見，均勻量化時的信號動態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這個缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。 非均勻量化是根據(jù)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的。對于信號取值小的區(qū)間，其量化間隔也??；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的

31、平均信號量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號抽樣值成比例。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改善了小信號時的量化信噪比。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多采用對數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。美國采用壓縮律，我國和歐洲各國均采用A壓縮律，因此，本實(shí)驗(yàn)?zāi)K采用的PCM編碼方式也是A壓縮律。 所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律： A律壓擴(kuò)特性是連續(xù)曲線，A值不同壓擴(kuò)特性亦不同，在電路上實(shí)現(xiàn)這樣的函數(shù)規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。實(shí)際中，往往都采

32、用近似于A律函數(shù)規(guī)律的13折線（A=87.6）的壓擴(kuò)特性。這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點(diǎn)，又便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)?zāi)K中所用到的PCM編碼芯片TP3067正是采用這種壓擴(kuò)特性來進(jìn)行編碼的。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),2、編碼 所謂編碼就是把量化后的信號變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼和譯碼與差錯控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。 在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級聯(lián)型、混合型。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的編碼芯片TP3067采

33、用的是逐次比較型。在逐次比較型編碼方式中，無論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。下面結(jié)合13折線的量化來加以說明。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),在13折線法中，無論輸入信號是正是負(fù)，均按8段折線（8個段落）進(jìn)行編碼。若用8位折疊二進(jìn)制碼來表示輸入信號的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對大小。具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來分別代表8個段落的起點(diǎn)電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來分別代表每一段落的16個均勻劃分的量化級。這樣處理的結(jié)果，8個段落被劃分成128個量化級。段落碼和

34、8個段落之間的關(guān)系如表4-2所示；段內(nèi)碼與16個量化級之間的關(guān)系見表4-3，點(diǎn)擊 查看?？梢?，上述編碼方法是把壓縮、量化和編碼合為一體的方法。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),表4-3 段內(nèi)碼,表4-2 段落碼,（二）實(shí)驗(yàn)電路說明 本實(shí)驗(yàn)采用大規(guī)模集成電路TP3067對語音信號進(jìn)行PCM編、解碼。TP3067在一個芯片內(nèi)部集成了編碼電路和譯碼電路，是一個單路編譯碼器。其編碼速率為2.048MHz，每一幀數(shù)據(jù)為8位，幀同步信號為8KHz。模擬信號在編碼電路中，經(jīng)過抽樣、量化、編碼，最后得到PCM編碼信號。在單路編譯碼器中，經(jīng)變換后的PCM碼是在一個時隙中被發(fā)送出去的，在

35、其他的時隙中編譯碼器是沒有輸出的，即對一個單路編譯碼器來說，它在一個PCM幀（32個時隙）里，只在一個特定的時隙中發(fā)送編碼信號。同樣，譯碼電路也只是在一個特定的時隙（此時隙應(yīng)與發(fā)送時隙相同，否則接收不到PCM編碼信號）里才從外部接收PCM編碼信號，然后進(jìn)行譯碼，經(jīng)過帶通濾波器、放大器后輸出。,四、實(shí)驗(yàn)原理,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),1、插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，將信號源模塊和模塊2的電源開關(guān)撥下，觀察指示燈是否點(diǎn)亮，紅燈為+5V電源指示燈，綠燈為-12V電源指示燈，黃色為+12V電源指示燈。（注意，此處只是驗(yàn)證通電是否成功，在實(shí)驗(yàn)中均是先連線，再打開電源做實(shí)驗(yàn)，不要帶電連線）。 2、觀

36、測PCM編、譯碼波形。 （1）用示波器測量信號源板上“2K同步正弦波”點(diǎn)，調(diào)節(jié)信號源板上手調(diào)電位器W1使輸出信號峰-峰值在2V左右 （2）將信號源板上S4設(shè)為0111（時鐘速率為256K），S5設(shè)為0100(時鐘速率為2.048M)。,六、實(shí)驗(yàn)步驟,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),（3）關(guān)閉系統(tǒng)電源，進(jìn)行如下連線：點(diǎn)擊 查看連線。,六、實(shí)驗(yàn)步驟,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),* 檢查連線是否正確，檢查無誤后打開電源,（4）用示波器觀測各測試點(diǎn)以及PCM編碼輸出點(diǎn)“PCMOUT-A”和解調(diào)信號輸出點(diǎn)“SIN OUT-A”輸出的波形。 3、把2K同步正弦波改成“非同步正弦波”輸入，調(diào)節(jié)W4改變輸入正弦信號的頻率，使

37、其頻率分別大于3400Hz或小于300Hz，觀察點(diǎn)“PCMOUT-A”、“SIN OUT-A”的輸出波形，記錄下來（應(yīng)可觀察到，當(dāng)輸入正弦波的頻率大于3400Hz或小于300Hz時，PCM解碼信號的幅度急劇減?。?。 4、系統(tǒng)性能測試 （1）動態(tài)范圍 （2）頻率特性,六、實(shí)驗(yàn)步驟,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),（1）動態(tài)范圍 測量時，保持步驟3時的電路連接關(guān)系不變，調(diào)節(jié)W4使輸入正弦信號的頻率為1KHz不變，然后根據(jù)下表調(diào)節(jié)W5使輸入信號幅度不斷改變，在“SIN OUT-A”處測出相應(yīng)的Vout、失真度K，以及系統(tǒng)的噪聲值，從而計(jì)算獲得S/N值。,關(guān)于失真儀和雜音計(jì)的幾點(diǎn)說明,失真

38、儀測得的電壓值是有效值； 電壓有效值與峰峰值的關(guān)系： 用雜音計(jì)測噪聲時，輸入信號端應(yīng)接地 （SIN IN-A 接地）；,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),按下：測輸入電平,按下：測失真度,電源,頻率調(diào)節(jié)到與輸入信號頻率一致,按下：選擇失真度量程檔位,讀刻度：要求讀黑色的表針,按下：30khz低通,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),按下：三線選擇兩線 如按下：b/ b連接測試端；連接地,電源,按下：10k,讀刻度：要求讀黑色的表針,讀噪聲電壓有效值,測噪聲電壓時，要求輸入信號端接地， 即不加載正弦波,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),（2）頻率特性測量 保持輸入信號的幅度的峰峰值為2V，調(diào)節(jié)信號源模塊上的旋紐

39、W4改變輸入非同步正弦信號的頻率(fmax3.4KHz可取250、500、1K、2K、3K、3.4K)（頻率值可通過計(jì)數(shù)器來測量），在“SIN OUT-A”處測量整個系統(tǒng)的頻率特性，測試數(shù)據(jù)填入下表。,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),觸發(fā)按鈕 看連線,提供音頻信號,提供TP3067主時鐘,提供位同步信號,提供幀同步信號,自環(huán)發(fā)送幀同步,自環(huán)發(fā)送位同步,將PCM編碼輸出結(jié)果送入PCM譯碼電路進(jìn)行譯碼,1、用示波器觀測2K同步正弦波，調(diào)節(jié)W1使之幅度為3V,2、撥碼開關(guān)S4撥為“0111”，S5撥為“0100”,3、用示波器觀測PCMOUT-A與SIN OUTA兩處的波形,4、撥碼開關(guān)S4撥為“0100”，

40、重復(fù)步驟3（結(jié)束）,返回,波形,三、脈沖編碼調(diào)制解調(diào),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 三、實(shí)驗(yàn)儀器 四、實(shí)驗(yàn)原理 五、實(shí)驗(yàn)框圖 六、實(shí)驗(yàn)步驟,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握增量調(diào)制編譯碼的基本原理，并理解實(shí)驗(yàn)電路的工作過程； 2、了解不同速率的編譯碼，及低速率編譯碼時的輸出波形； 3、熟悉增量調(diào)制系統(tǒng)在不同工作頻率、不同信號頻率和不同信號幅度下跟蹤輸入信號的情況。,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、觀察增量調(diào)制編、譯碼各點(diǎn)處的波形并記錄下來； 2、工作時鐘可變時M編譯碼比較實(shí)驗(yàn)； 3、系統(tǒng)性能測試,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),1、信號源模塊 2、模塊2 3、40M 雙蹤示波器 一臺 4、連接線 若干

41、5、失真度儀一臺 6、雜音計(jì)一臺,三、實(shí)驗(yàn)儀器,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),（一）基本原理 增量調(diào)制簡稱為 ，它是繼PCM后出現(xiàn)的又一種模擬信號數(shù)字化方法。近年來在高速超大規(guī)模集成電路中用作A/D轉(zhuǎn)換器。增量調(diào)制獲得應(yīng)用的主要原因是： 1）在比特率較低時，增量調(diào)制的量化信噪比高于PCM； 2）增量調(diào)制的抗誤碼性能好。能工作于誤比特率為10-2 10-3的信道，而PCM則要求誤比特率為10-410-6； 3）增量調(diào)制的編譯碼器比PCM簡單。,四、實(shí)驗(yàn)原理,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),一個簡單的 系統(tǒng)組成如下圖所示。它由相減器、判決器、本地譯碼器、積分器、抽樣脈沖產(chǎn)生器及低通濾波器組成。本地譯碼器實(shí)際為一

42、脈沖發(fā)生器和積分器，它與接收端的譯碼器完全相同。,四、實(shí)驗(yàn)原理,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),（二）實(shí)驗(yàn)電路組成及原理 連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（Continuously Variable Slope Delta Modulation），其英文縮寫為CVSD，有專用集成芯片，其型號有：MC34115，MC3417，MC3418，MC3517，MC3518，MC35115等等。若在該芯片管腳的第15端接上不同的電平（高電平或低電平）即可作發(fā)端的編碼器，也可作接收端的譯碼器。圖4-5為CVSD編碼器，解碼器的方框圖，點(diǎn)擊 查看。,四、實(shí)驗(yàn)原理,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),圖4-5 CVS

43、D編碼器、解碼器方框圖,由圖5-5可知，與簡單增量調(diào)制相比，發(fā)端的編碼器在反饋回路中增加了自適應(yīng)控制電路，即音節(jié)壓擴(kuò)控制電路，它由三個部分組成： 斜率過載檢測電路：用來檢測過載狀態(tài)，它是由一個4比特移位寄存器構(gòu)成的輸出四連“1”碼或四連“0”碼，其電路由D觸發(fā)器作移位寄存器，電路輔有與門、或門。斜率過載檢測電路也稱為電平檢測電路。 斜率量值控制電路：用來轉(zhuǎn)換量化階距的大小。其電路由RC音節(jié)平滑濾波器、電壓電流轉(zhuǎn)換器和非線性網(wǎng)絡(luò)組成。 斜率極性控制電路：用來轉(zhuǎn)化量化階距的極性，當(dāng) 時，輸出為正極性，當(dāng) 時，輸出為負(fù)極性，其電路由脈沖幅度調(diào)制器和積分網(wǎng)絡(luò)組成。,四、實(shí)驗(yàn)原理,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng)

44、,其電路的工作過程是這樣的：在輸入端，話音信號 與話音信號 進(jìn)行比較，將其比較的結(jié)果 值進(jìn)行判決，若 ，則 輸出“1”碼，若 ，則 輸出為“0”碼，這同簡單增量調(diào)制器編碼方式是相同的。當(dāng)輸入話音信號 中，連續(xù)出現(xiàn)上升沿或連續(xù)出現(xiàn)下降沿，或者說輸入信號中正斜率增大或負(fù)斜率增大，在編碼器的輸出端 中將出現(xiàn)連續(xù)的“1”碼或“0”碼，這樣，如果不增加自適應(yīng)控制電路，則將會出現(xiàn) 無法跟蹤 信號，而出現(xiàn)過載現(xiàn)象，如下圖所示。因此需在電路中增加自適應(yīng)控制電路,四、實(shí)驗(yàn)原理,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),五、實(shí)驗(yàn)框圖,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),五、實(shí)驗(yàn)框圖,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),(一)、增量調(diào)制的編碼實(shí)驗(yàn) 1、增量

45、調(diào)制CVSD（M）編碼實(shí)驗(yàn) （1）用示波器測量信號源“2K同步正弦波”，調(diào)節(jié)W1改變信號幅度，使輸出峰-峰值為2V的正弦波信號 （2）將信號源板上S4設(shè)為1010，使“CLK1”輸出32K的時鐘信號。 （3）關(guān)閉電源，按如下方式連線：點(diǎn)擊 查看連線 * 檢查連線是否正確，檢查無誤后打開電源,六、實(shí)驗(yàn)步驟,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),（4）用示波器觀察再生話音信號（TH7），一致性脈沖輸出（TH8）和CVSD編碼輸出信號（CVSDOUT）波形。 （5）將CVSD積分電路輸出“DOUT”用連接線連接到譯碼接收電路的輸入點(diǎn)“IN”，用示波器觀察譯碼接收“OUT”，并記錄其波形。 （6）將“2K同步正弦波

46、”改為“非同步正弦波”（JP2選為正弦波），調(diào)節(jié)W4使f = 1kHz不變，調(diào)節(jié)W5改變信號幅度,再重復(fù)步驟(4)（5）。,六、實(shí)驗(yàn)步驟,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),2、測試系統(tǒng)指標(biāo) (1)動態(tài)范圍 把2K同步正弦波改成非同步正弦波輸入，調(diào)節(jié)W4改變輸入正弦信號的頻率為1KHZ，調(diào)節(jié)W5使輸入信號的幅度如表所示,觀察“OUT”的輸出幅度，失真度,噪聲值記錄下來.,六、實(shí)驗(yàn)步驟,五、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),(2)信噪比特性 把2K同步正弦波改成非同步正弦波輸入，調(diào)節(jié)W5使輸入信號的幅度為2V不變,調(diào)節(jié)W4改變輸入正弦信號的頻率如表所示,觀察“OUT”的輸出幅度，失真度,噪聲值記錄下來.,(3)頻率特性

47、把2K同步正弦波改成非同步正弦波輸入，調(diào)節(jié)W5使輸入信號的幅度峰峰值為2V,調(diào)節(jié)W4改變輸入正弦信號的頻率，使其頻率分別如表所示,觀察“OUT”的輸出波形，記錄下來,W2：可調(diào)節(jié)M調(diào)制量階的大小,W3：調(diào)節(jié)譯碼輸出增益,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),觸發(fā)按鈕 看連線,提供音頻信號,提供編碼時鐘,1、用示波器觀測2K同步正弦波，調(diào)節(jié)W1使之幅度為3V,2、撥碼開關(guān)S4撥為“1010”,3、用示波器觀測TH7、TH8與CVSDOUT三處的波形,4、改為非同步正弦波輸入，頻率為800Hz，調(diào)節(jié)W5改變幅度，重復(fù)步驟3,5、調(diào)節(jié)W4改變頻率，重復(fù)步驟3（結(jié)束）,返回,波形,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),觸發(fā)按鈕

48、看連線,提供解碼時鐘,將CVSD編碼信號進(jìn)行解碼輸入,1、用示波器觀測TH7與DOUT兩處的波形,2、改為非同步正弦波輸入，頻率為1KHz，調(diào)節(jié)W5改變幅度，重復(fù)步驟1,3、調(diào)節(jié)W4改變頻率，重復(fù)步驟1（結(jié)束）,返回,波形,四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),四、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 三、實(shí)驗(yàn)儀器 四、實(shí)驗(yàn)原理 六、實(shí)驗(yàn)步驟,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、全面了解計(jì)算機(jī)串口通信的基本原理及其實(shí)現(xiàn)方法。 2、了解PC機(jī)與單片機(jī)串行通信的方法。 3、了解時分復(fù)用與解復(fù)用的原理及實(shí)現(xiàn)方法。,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、串口通信的接線方法。 2、串口通信軟件的安裝與使用。 3、PC機(jī)串

49、口數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收實(shí)驗(yàn)。 4、PC機(jī)數(shù)據(jù)的時分復(fù)用與解復(fù)用。,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),RS232接口 數(shù)據(jù)通信中最常用接口，通用異步串行收發(fā)器（UART）接口，每臺PC機(jī)上均有。 物理接頭：DB9。 通信協(xié)議及電平 一般情況：每幀10或11bit。1bit起始位，8bit數(shù)據(jù)位，1bit奇偶校驗(yàn)位（可選）， 1bit停止位。 停止位 起始位 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 校驗(yàn)位 停止位 RS232物理電平與數(shù)字邏輯關(guān)系： “0”+15V 至 +5V ， “1”-15V 至 5V,RS232接口簡介,RS232接口簡介,在使用中通常需要電平轉(zhuǎn)換芯片（本實(shí)驗(yàn)采用MAX202）,完

50、成RS232電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。 通常情況下DB9接頭只用 2（RXD）、3（TXD）、5（GND）三個腳。因此現(xiàn)在都把RS232接口叫做DB9。 缺點(diǎn)：抗干擾能力差；傳輸距離近，約1015m；接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片；波特率最高到19200波特 。,時分復(fù)用基本原理,時分多路復(fù)用通信，是各路信號在同一信道上占有不同時間間隙進(jìn)行通信。 在PCM數(shù)字電話系統(tǒng)中使用時分復(fù)用技術(shù)，把話路數(shù)據(jù)流復(fù)接為高速數(shù)據(jù)流在系統(tǒng)中傳輸。,1、模塊7、8 2、串口線 一根 3、40M雙蹤示波器 一臺 4、連接線 若干 5、計(jì)算機(jī)一臺,三、實(shí)驗(yàn)儀器,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)原理圖 圖20

51、-7為本實(shí)驗(yàn)的原理框圖： 工作過程：PC機(jī)1和PC機(jī)2發(fā)送出來的數(shù)據(jù)經(jīng)過MAX202進(jìn)行RS-232電平轉(zhuǎn)換，再送入CPLD進(jìn)行變速率時分復(fù)用，復(fù)用后碼速率為2048K(這部分內(nèi)容見變速率時分復(fù)用實(shí)驗(yàn))。 為了保證數(shù)據(jù)的不丟失，PC機(jī)的波特率我們固定選擇9600 bps（要保證實(shí)驗(yàn)箱與串口調(diào)試軟件波特率一致）。,四、實(shí)驗(yàn)原理-框圖,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),五、實(shí)驗(yàn)步驟,1、單臺PC機(jī)的串口通信實(shí)驗(yàn) （1）將信號源模塊和模塊8固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。 （2）將串口線（不要在實(shí)驗(yàn)箱上電時，插拔串口）一端插入PC機(jī)，另一端接入模塊8上計(jì)算機(jī)接口單

52、元的J1，在電源關(guān)閉的狀態(tài)下，按照下列提示連線：點(diǎn)擊 查看,五、實(shí)驗(yàn)步驟,（3）在PC機(jī)上打開串口調(diào)試軟件，在PC機(jī)上觀察接收數(shù)據(jù)，與發(fā)送數(shù)據(jù)比較是否一致。注意模塊8上撥碼開關(guān)S3選擇波特率應(yīng)與串口調(diào)試軟件的一致，如圖所示：,（4）使用示波器記錄幀同步碼FS0、FJOUT、BSIN （5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源，拆除連線。,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),五、實(shí)驗(yàn)步驟,2、兩臺PC機(jī)的串行通信實(shí)驗(yàn) （1）將兩根串口線一端分別插入PC機(jī)，另一端分別接入模塊8上計(jì)算機(jī)接口單元的J1和J2，按照下列提示連線：點(diǎn)擊 查看,* 檢查連線是否正確，檢查無誤后打開電源,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),五、實(shí)驗(yàn)步驟,（2）在兩臺P

53、C機(jī)上都打開串口調(diào)試軟件，兩臺PC機(jī)對發(fā)數(shù)據(jù)，觀察接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)比較是否一致。注意模塊8上撥碼開關(guān)S3選擇波特率應(yīng)與串口調(diào)試軟件的一致。 （3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源，拆除連線。,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),1、撥碼開關(guān)S4S5都撥為“0100”,觸發(fā)按鈕 看連線,2、J1接PC機(jī)串口,主時鐘輸入,PC數(shù)據(jù)輸出,解復(fù)用輸入,同步提取輸入,位同步提取輸出,幀同步提取輸出,解復(fù)用數(shù)據(jù)輸入,3、應(yīng)用串口調(diào)試軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收（結(jié)束）,五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn),接PC機(jī)串口,觸發(fā)按鈕 看連線,第二臺PC機(jī)數(shù)據(jù)解復(fù)用后輸入第一臺PC機(jī),第二臺PC機(jī)數(shù)據(jù)輸入,第一臺PC機(jī)數(shù)據(jù)解復(fù)用后

54、輸入第二臺PC機(jī),分別在兩臺PC機(jī)上應(yīng)用串口調(diào)試軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)對發(fā)（結(jié)束）,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 三、實(shí)驗(yàn)儀器 四、實(shí)驗(yàn)原理 五、實(shí)驗(yàn)框圖 六、實(shí)驗(yàn)步驟,六、碼型變換實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解幾種常用的數(shù)字基帶信號。 2、掌握常用數(shù)字基帶傳輸碼型的編碼規(guī)則。,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、觀察輸入為NRZ碼時，AMI碼、HDB3碼的波形。 2、觀察HDB3碼、AMI碼的正負(fù)極性波形。 3、觀察AMI碼、HDB3碼經(jīng)過碼型反變換后的輸出波形。,六、碼型變換實(shí)驗(yàn),1、信號源模塊 2、碼型變換模塊6 3、模塊7 可選 4、40M 雙蹤示波器 一臺 5、連接線 若干,三、實(shí)驗(yàn)儀器,六、碼型變換實(shí)驗(yàn),（一）基

55、本原理 在數(shù)字通信中，有些場合可以不經(jīng)過載波調(diào)制和解調(diào)過程而讓基帶信號直接進(jìn)行傳輸。例如，在市區(qū)內(nèi)利用電傳機(jī)直接進(jìn)行電報(bào)通信，或者利用中繼方式在長距離上直接傳輸PCM信號等。這種不使用載波調(diào)制裝置而直接傳送基帶信號的系統(tǒng)，我們稱它為基帶傳輸系統(tǒng)，它的基本結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。,四、實(shí)驗(yàn)原理,六、碼型變換實(shí)驗(yàn),圖6-1 基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),基帶信號是代碼的一種電表示形式。在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有的基帶電波形都能在信道中傳輸。例如，含有豐富直流和低頻成分的基帶信號就不適宜在信道中傳輸，因?yàn)樗锌赡茉斐尚盘枃?yán)重畸變。單極性基帶波形就是一個典型例子。再例如，一般基帶傳輸系統(tǒng)都從接收到的基帶

56、信號流中提取定時信號，而收定時信號又依賴于代碼的碼型，如果代碼出現(xiàn)長時間的連“0”符號，則基帶信號可能會長時間出現(xiàn)0電位，而使收定時恢復(fù)系統(tǒng)難以保證收定時信號的準(zhǔn)確性。,四、實(shí)驗(yàn)原理,六、碼型變換實(shí)驗(yàn),六、碼型變換實(shí)驗(yàn),歸納起來，對傳輸用的基帶信號的主要要求有五點(diǎn)： （1）碼型的頻譜中應(yīng)該沒有直流分量，低頻分量也應(yīng)盡量少； （2）碼型的頻譜中高頻分量要盡量少； （3）碼型應(yīng)便于再生定時電路從碼流中恢復(fù)定時信息； （4）設(shè)備簡單，碼型變換容易實(shí)現(xiàn)； （5）選用碼型應(yīng)使誤碼率較低。,四、實(shí)驗(yàn)原理,（二）編碼規(guī)則 1、NRZ碼 NRZ碼的全稱是單極性不歸零碼，在這種二元碼中用高電平和低電平（這里為零

57、電平）分別表示二進(jìn)制信息“1”和“0”，在整個碼元 期間電平保持不變。例如：,四、實(shí)驗(yàn)原理,六、碼型變換實(shí)驗(yàn),2、AMI碼 AMI碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將信息代碼0(空號)和1(傳號)按如下方式進(jìn)行編碼的碼：代碼的0仍變換為傳輸碼的0,而把代碼中的1交替地變換為傳輸碼的+1，-1，+1，-1，。例如： 信息代碼：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 AMI碼： +1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1 由于AMI碼的傳號交替反轉(zhuǎn)，故由于它決定的基帶信號將出現(xiàn)正負(fù)脈沖交替，而0電位保持不變的規(guī)律。這種基帶信號無直流成分，且只有很小的低頻成分，因而它特別適宜在不允許這些成分通過的信道中傳輸。除了上述特點(diǎn)以外，AMI碼還有編譯碼電路簡單以及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點(diǎn)，它是以種基本的線路碼，在高密度信息流得數(shù)據(jù)傳輸中，得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個重要缺點(diǎn)，即當(dāng)它用來獲取定時信息時，由于它可能出現(xiàn)長的連0串，因而會造成提取定時信號的困難。,四、實(shí)驗(yàn)原理,六、碼型變換實(shí)驗(yàn),3、HDB3碼 HDB3碼是對AMI碼的一種改進(jìn)碼，它的全稱是三階高密度雙極性碼。其編碼規(guī)則如下：先檢察消息代碼