现代通信原理实验指导书(3)

多路脉冲调幅的实验方框图如图图2.7所示。 分路抽样电路的作用是：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。N路抽样脉冲在时间上是互不交叉、顺序排列的。各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号。本实验设置了两路分路抽样电路。

多路脉冲调幅信号进入接收端后，由分路选通脉冲分离成n路，亦即还原出单路PAM信号。发送端分路抽样与接收端分路选通是一一对应的，这是依靠他们所使用的定时脉冲的对应关系决定的。为简化实验系统，本实验的分路选通脉冲直接利用该路的分路抽样脉冲经适当延迟获得。接收端的选通电路也采用结型场效应晶体管作开关元件，但输出负载不是电阻而是电容。采用这种类似与平顶抽样的电路是为了解决PAM解调信号的幅度问题。由于时分多路的需要，分路脉冲的宽度τS是很窄的。当占空比为τS／TS的脉冲通过话路低通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小。这样大的衰减带来的后果是严重的。

图2.7 多路脉冲调幅实验方框图

但是，在分路选通后加入保持电容，可使分路后的PAM信号展宽到100％的占空比，从而解决信号幅度衰减大的问题。但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。

PAM信号在时间上是离散的，但是幅度上趋势连续的。而在PAM系统里，PAM信只有在被量化和编码后才有传输的可能。本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。

3、多路脉冲调幅系统中的路标串话

路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。路际串话是指在同一时分多路系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其它话路上去，这样就产生了同一端机中各路通话之间的串话。串话分可懂串话和不可懂串话，前者造成失密或影响正常通话；后者相当于噪声干扰。对路标串话必须设法防止。一个实用的通话系统必须满足对路标串话规定的指标。

在一个理想的传输系统中，各路PAM信号应是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。但是如果传输PAM信号的通道频带是有限的，则PAM信号就会出现“拖尾”的现象。当“拖尾”严重，以至入侵邻路时隙时，就产生了路标串话。

在考虑通道频带高频谱时，可将整个通道简化为图2.8所示的低通网络，它的上截止频率为：f1=1/(2?R1C1)

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(a) (b) 图2.8 通道的低通等效网络

为了分析方便，设第一路有幅度为V的PAM脉冲，而其它路没有。当矩形脉冲通过图2.8(a) 所示的低通网络，输出波形如图2.8(b)所示。脉冲终了时，波形按R1C1时间常数指数下降。这样，就有了第一路脉冲在第二路时隙上的残存电压——串话电压。这种由于信道的高频响应不够引起的路标串话就叫高频串话。

当考虑通道频带的低频端时，可将通道简化为图图2.9所示的高通网络。它的下截止频率为：f2=1/(2πR2C2)。

由于R2C2＞＞τ，所以当脉冲通过图2.9 (a)所示的高通网络后，输出波形如图2.9 (b)所示，长长的“拖尾”影响到相隔很远的时隙。若计算某一话路上的串话电压，则需要计算前n路以这一路分别产生的串话电压，积累起来才是总的串话电压。这种由于信道的低频响应不够引起的路标串话就叫做低频串话。解决低频串话是一项很困难的工作。

(a) (b) 图2.9 通道的高频等效网络

限于实验条件，本实验只模拟可高频串话的信道。

五、实验内容

准备工作：

1、打开稳压电源开关，调整稳压电源的输出（按实验板上所需电压调整），将电流表旋纽顺时针旋至最大；

2、将稳压电源输出插座与实验板电源插座之间的连线连接好（注意正、负极），检查无误后按下“OUTPUT” 按纽；

3、开机时注意观察电流表： 正电流 ＋I＜180mA

负电流 －I＜60 mA

若电流表上指示电流与上述电流差距太大，要迅速关掉电源，检查电源线有无接错或其它原因。

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(一) 抽样和分路脉冲的形成

用示波器和频率计观察并核对各脉冲信号的频率，波形及脉冲宽度，并记录相应的波形频率，示波器工作方式置“CHOP”

1、在P1观察主振脉冲信号，P2观察位定时信号。 2、用A线观察分路抽样脉冲（1－2），应为8KHz。 用B线观察分路抽样脉冲（2－2），应为8KHz。 3、观察同步测试信号源（6）的波形和频率。

(二) 抽样信号和PAM信号的形成

K1接2、3 ，即处于单路工作状态。 K3接1、2 ，即处于抽样保持工作状态。

1、同步正弦信号（6）接（4）输入，示波器A线接（4），B线接（8）。记录波形，然后A线接（1－2），记录观察取样信号的波形。 2、（1－2）接（12），（8）接（11），A线接（13），B线接（8），观察抽样保持的波形并

作记录。

(三) 抽样信号的恢复

在(二)工作状态下： 1、把（13）接（14），A线接（13），B线接（15），观察取样保持信号经过滤波还原的信号，比较（4）和（15）的波形、频率。 2、断开（14）和（13）连接，音频信号发生器信号接入（14），幅度1V，测量滤波器的

频率特性并作记录，画出幅频特性曲线。 （14）1V (15) 幅度 300Hz 1KHz 2KHz 3KHz 3.4 KHz 4 KHz 6 KHz 8 KHz (四) 验证抽样定理

K1接2、3 ， K3接1、2。 1、断开（6）和（4）的连接，（8）接（11），（13）接（14），（1－2）接（12）； 2、外接音频信号输入（4），幅度约1V，A线接（4），B线接（15），改变音频信号发生器的频率，观察（15）的波形和频率并与（4）比较，核对信号频率和取样频率的关系，重点观察300Hz、1KHz、2KHz、3KHz、3.4 KHz、4 KHz、6 KHz、8 KHz信号的波形和幅度，并画出系统频响特性，观察抽样保持的(五) 多路抽样的路际串话

K1接1、2，即处于多路抽样工作状态。 K3接1、2，即处于抽样保持工作状态。 K5接1、2，即模拟信道有串话传输特性。 1、（6）接（4），（8）接（11），外接音频信号1V、300 Hz。

2、当（1－2）接（12）时，A线接6，B线接13，在（13）选通的是（6）输入的1KHz信号。

3、当（2－2）接（12）时，A线接（5），B线接（13），在（13）选通的是300Hz信号，

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sin?失真现象。 ?不会发生串话。

4、（8）接（9），（10）接（11），即信道有积分特性时，（2－2）接（12）。比较（5）（13），（6）、（13）波形，第一路的（6）有1KHz信号，串入第二路300HZ信号，即发生了串话。

5、把K5改接2、3，即加大积分传输特性，重做4。

六、实验报告要求

1、整理实验数据，画出相应的曲线和波形。

2、本实验在（8）和（13）得到的是哪一类抽样波形？从理论上对理想抽样、自然抽

样和平顶抽样进行对比和说明。 3、对实验内容（二）（三）进行讨论，当fS＞2fH和fS＞2fH时，低通滤波器输出的波

形是什么？试总结一般规律。 4、本实验的收获和体会。

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实验三 PCM编译码实验

一、实验目的

1. 掌握PCM编译码的基本工作原理及实现过程。

2. 了解语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测试方法。 3. 了解通信专用集成电路的工作原理和使用方法。

二、实验内容

1. 2. 3. 4. 5.

时钟信号测试实验。 音频信号源测试实验。 PCM单路编译码实验。 PCM多路编译码实验。 系统性能测试实验。

三、实验仪器及设备

1、20MHZ双踪示波器 GOS-6021 1台 2、函数信号发生器/计数器 SP1641bB 1台 3、直流稳压电源 GPS-X303/C 1台 4、自带小型FM收音机（备耳机插孔连线） 1台 5、PCM编译码实验箱 1个

四、实验原理

模拟信号数字化的方法大致可划分为波形编码和参量编码两类。波形编码是直接把时域波形变换为数字代码序列，比特率通常在16kb/s~64kb/s范围内，接收端重建信号的质量好。

目前用得最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制(PCM)和增量调制（△M），本实验采用脉冲编码调制(PCM)。PCM系统原理框图如图3.1所示。模拟（语音）信号经滤波后频带受到了限制。限带信号被抽样后形成PAM信号。PAM信号在时间上是离散化的，但是幅度取值却是连续变化的。编码器将PAM信号规定为有限个取值，然后把每个取值用二进制码组表示并传送出去。接收端收到二进制编码信号

后经译码还原为PAM信号，再经 滤波器恢复为模拟（语音）信号。由理论 图3.1 PCM系统原理框图

分析可知，人的语音信号的幅度概率密度为拉普拉斯分布。这是一种负指数分布，小幅度时概率密度大，大幅度时概率密度小。因此，语言编码必须设法提高小信号时的信噪比。因此既要考虑到语音信号的幅度变化范围约有40~50dB，又要考虑到在小信号时有足够好的通话质量，则至少需要11位至12位的线性编码。通常，一路信号的抽样频率为8kHz。这样，当采用线性编码时传输一路PCM约需100 kbit/s的传信率。但是非线性编码却可以用7位至8位的编码使通话质量令人满意，而相应的一路PCM信号的传信率为64kbit/s。因此实用的PCM编译码器都是非线性的。

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