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现代交换技术实验讲义需要开展的试验试验报告上写的试验：试验名称1交换系统组成与结构认识和人工交换2用户话路PCM编译码实验3时分交换实验4二/四线变换与回波返损测试5电话用户信令的产生与观测和双音多频接收与检测实验实验1 交换系统组成与结构2实验3 电话用户信令的产生与观测实验6实验4 双音多频（DTMF）接收与检测实验10实验6 用户话路PCM编译码实验14实验8 二/四线变换与回波返损测试实验19实验10 人工交换实验22实验12 时分交换（MT8980）实验2425实验1 交换系统组成与结构一、实验目的了解交换系统的组成与结构，为以后的实验打基础。二、交换系统总体介绍 图1-1是程控交换实验系统方框图。编译码编译码编译码编译码时分中继交换网络模块接口电话用户接口电路电话用户接口电路电话用户接口电路电话用户接口电路电话电话电话电话记发器单元交换控制器中央处理器液晶、键盘双音多频检测双音多频检测计算机接口存储器电话、拨号（共享）电话、拨号（共享）时序与控制器电路用户摘挂机交换状态指示图1-1 交换系统组成与结构方框图程控交换系统由10个主要功能电路模块组成，各模块的组成及主要作用如下：1电话用户接口电路提供了路电话用户接口电路，其中电话D设计成可插拔的模块结构。用户接口电路使用的主芯片为PBL 38710，可实现馈电（B）、二/四线变换（H），摘挂机检测（S）和铃流驱动（R）等功能。另外，用户接口电路对发送信号可进行放大、衰减调节。四路电话的呼叫号码分别为48、49、68、69。2编译码和滤波器C(Codec & Filters)使用的主芯片为TP3057，主要实现单路语音的语音滤波、PCM编译码功能。3双音多频（DTMF）检测电路使用的主芯片为MT8870，DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL / fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号的4比特二进制码（D1D4），再送给记发器进行号码识别以便控制交换网络接通被叫用户话路。电话A，B共享一路DTMF检测器，电话C，D共享另一路DTMF检测器。4信令处理器和记发器电路（中央处理器）它是U101（AVR单片机）及外围电路构成，在系统软件的作用下，完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示和接收计算机数据。同时完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出控制、电话号码的识别、交换命令发送等功能。具体叙述如下：（1）用户状态检测电路：接收各个用户线接口电路输出的用户状态检测信号DETX（X是话路的序号），可以是A、B、C、D，例如DETA是第一话路的用户状态检测信号（下面文字说明中标号的X含义与此处相同），信号直接送入CPU的PE口，以识别主、被叫用户的摘挂机状态。（2）电话用户信令音控制电路：主要由单片机U101及电子开关CD4066组成，在单片机U101的作用下，分别分时地将上述EPM240产生拨号音、忙音、回铃音等三种信号通过电子开关CD4066送入主叫用户。（3）铃流控制电路：自动交换时，在单片机U101作用下，EPM240输出的铃流音信号（RING），由PBL38710提升铃流信号电压，使其有效值达到75V左右，送往电话机。（4）DTMF接收控制电路：当MT8870收到电话号码后，便发出使能信号向单片机U101申请中断，同时将译码的电话号码数据（DTMFD14）送给单片机U101进行处理。5时序与控制器电路主要由CPLD可编程数字逻辑器件EPM240及外围电路构成，它产生并输出下列信号：（1）500Hz连续方波（即拨号音信号）（2）忙音脉冲，即0.35秒通、0.35秒断的周期方波（3）回铃音脉冲，即1秒通、4秒断的周期方波（4）25Hz周期方波（振铃信号）（5）PCM编译码器的时序、时钟信号。（6）各接口电路间的控制片选信号。6交换网络控制器主要由单片机U103和片外存储器U109构成，完成交换网络模块的交换控制工作。片外存储器U109可下载存储学生的二次开发程序。7交换网络模块（1）人工交换：各电话用户发送、接收端信号通过铜铆孔开放出来，可通过手动连线完成电话信息的交换工作。（2）空分交换网络：主要由MT8816芯片构成，完成空分路由选通。（3）数字时分程控交换网络：分别由MT8980、CPLD、DSP等芯片构成三种不同实现方式的时分交换模块。（4）除人工交换外，其它交换方式的实验需通过更换相应的实验模块来完成。8液晶键盘由字符型液晶和薄膜键盘电路组成：它们共同完成交换功能设置，和对话路交换状态的同步显示、话路时隙分配设置等功能。9电源供给分别提供-12V、+5V、+12V、-48V、-5V、-24V、3.3V等直流电源。其中前四组直流电源的通断，通过平台左上角的发光二极管指示。10接口电路时分中继接口、数字光纤通信接口和计算机通信接口，分别完成数字时分局内通信、数字时分的局间通信与计算机的通信等功能。三、实验内容及实验设备1小电话单机2部；2熟悉本实验平台的组成与结构；3. 熟悉各组成模块的构成元器件及其完成的作用。四、实验步骤1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“空分交换模块（MT8816）”。2打开实验箱右侧的总电源开关，电源输入电路加电，电源指示灯（左上角的LED发光二极管）亮。3按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，液晶显示“欢迎使用”。4按“开始”键，进入菜单的主要工作状态选择，分“人工交换”，“空分MT8816”，等多种工作方式。具体设置说明请参见实验5。5选择空分交换方式“空分MT8816”，“空分”指示灯亮。6. 分别给电话A、B接上电话单机，正常呼叫。注意液晶显示及其他一些指示灯的变化，熟悉信令程控交换与话音信号通信交换的全过程。7电话A默认电话号码为：48，电话B默认电话号码为：49。注：本实验平台上的跳线开关K301、K401、K501、K601默认设置：跳线1-2脚连。五、实验报告要求根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。实验3 电话用户信令的产生与观测实验一、实验目的1了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程；2熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求及测量方法。二、电路工作过程在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语言信息。但是，为了实现一次通话，还必须沿两个方向传送所需的控制信号。比如，当用户想要通话时，必须首先向程控机提供一个信号，能让交换机识别并使之准备好有关设备，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。当用户想要结束通话时，也必须向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。除了用户要向交换机传送信号之外，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及被叫用户状态的信号。由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信令系统。用户向电信局交换机发送的信号有用户状态信号（一般为直流信号）和号码信号（地址信号）。交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。 A各种可闻信号：一般采用频率为500Hz的方波信号，例如： 拨号音：（Dial tone）连续发送的500Hz信号。 回铃音：（Echo tone）1秒送，4秒断的5秒断续的500Hz信号。 忙音： （busy tone）0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的500Hz信号。B振铃信号（铃流）：一般采用频率为25Hz，幅度为75V15V的交流电压，以1秒送，4秒断的5秒断续方式发送。在本实验系统中，CPLD可编程器件EPM240用作程控交换系统的交换/控制模块与各种信号产生模块，简称信令信号产生单元。其内部逻辑组成框图如图3-1所示。 EPM240在系统编程时，无需专门的编程器，器件安装在系统中后，用户可以在不改变电路结构或电路板硬件设置的情况下，不必拔出芯片即可为重构逻辑而对芯片进行编程或重新编程。这将使设计修改更加方便，逻辑功能更加灵活，编程更加快捷。通过对CPLD器件EMP 240进行编程，产生程控交换所需各种用户信令信号的输出，加电即运行。 CPLD可编程器件输出的信令及控制信号（请参见图2-3 用户线接口电路电原理图）1用户信令选择控制信号,如SELA0-3, SELB0-3, SELC0-3 ,SELD0-3。2拨号音信号（Dial signal） 3回铃音信号（Echo signal） 4忙音信号（Busy signal） 5铃流信号（Ring signal） 6振铃通断控制信号CA,CB,CC,CD7. 其它工作时钟及片选信号摘挂机控制记发器与信令处理器（U101）接口PCM定时主处理器与交换控制器（U103）接口时分交换模块（U202）控制与定时信号音产生话音、信号音切换控制图3-1 CPLD可编程器件内部框图关于信令信号的波形可见图3-2波形示意图： 回铃音：由U01 EPM 240可编程器件产生，为1秒通、4秒断的重复周期为5秒的信号，幅度在1V左右。测量为TP08。测量时注意示波器的扫描周期的调节。 忙音： 由U01 EPM240可编程器件产生，为0.35秒通，0.35秒断的重复周期为0.7S 的500Hz的信号，幅度在1V左右。测量点为TP09，测量时注意示波器的扫描周期的调节。拨号音：由U01 EPM 240可编程器件产生，频率为500Hz，幅度在1V左右。测量点为TP10，测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流音：由U01芯片EPM 240可编程器件产生的25Hz方波经RC积分电路后形成，它的测量点为TP11，测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流信号送入PBL 387 10后，需要通过功率提升，向用户话机送出铃流，完成振铃。各电话用户的振铃通断控制信号分别为CA、CB、CC、CD,在TP307可以测出CA，其他几个点和CA一样，省略了测量点。 00.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35st忙音0t铃流信号TP081s2s3s4s5s6s8s9s10s11s7st回铃音TP09TP110tTP10拨号音0图3-2 各测量点波形图示意图三、实验内容1用示波器测量各测量点拨号音、忙音、回铃音及铃流控制信号的波形。四、实验步骤1打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统工作，薄膜开关选择“人工交换”, 具体设置说明请参见实验5；2调整好示波器状态，先分别测量TP08、 TP09、TP10及TP11各测量点的波形，了解各点波形的特征；3下面我们将把上列CPLD产生的各信令信号波形与电话呼叫时具体信号音进行对比实验，让学生对这些信号特征有个感性的认识；电话A、电话B分别接上电话单机。4摘下电话A，听电话听筒中传出的声音，即拨号音，对照测量TP303点波形（此时情况同TP10），记录并画出波形的示意图；5电话A拨号49，拨号音停，然后听电话听筒中传出的声音，即回铃音，对照测量TP303点波形（此时情况同TP08），记录并画出波形的示意图；6此时，电话B振铃响，此信号是由TP11的信号送到电话接口电路后经功率提升，在中央控制单元的控制下，铃流信号驱动电话B振铃（振铃信号功率较大，不要求测量）。 7当电话A摘机后超过20秒无拨号、拨空号或电话B忙（已摘机）等，此时听电话A听筒中传出的声音，即忙音，对照测量TP303点波形（此时情况同TP09），记录并画出波形的示意图；8更换电话B进行实验，实验步骤与上同，对应的测试点为TP403。注意：TP303测试点上信号会因电话呼叫接续情况不同而不同。电话B、C、D对应的测试点分别为：TP403、TP503、TP604。五、实验注意事项1此项实验必须要由两人合作完成。2此时只有信令的自动交换而没有信息的交换，所以实际上是不能通话的。3. TP08、TP09、TP10、TP11所测波形，只是CPLD直接产生的或者经过积分的波形，不受电话呼叫接续的控制。六、实验报告要求1认真画出实验过程各测量点波形。2对各测量点特性进行分析，熟悉他们之间的区别和各自的作用。实验4 双音多频（DTMF）接收与检测实验一、实验目的1观测电话机发送的DTMF信号波形；2了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法；3熟悉该电路的组成结构及工作过程。二、实验电路工作过程DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图4-1所示。DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL / fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1D4）。输入电路高频组带通滤波器过零检测器码变换锁存与缓冲过零检测器低频组带通滤波器信号输入D1D2D3D4VDD18图4-1 典型DTMF接收器原理框图图4-2MT8870芯片管脚排列在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。图4-2为管脚排列图。1电路的基本特性（1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。（2）可外接3.5795MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。（3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。（4）二进制码为三态输出。（4）提供基准电压（VDD2）输出。（5）电源+5V（6）功耗15mw（7）工艺CMOS（8）封装18引线双列直插2管脚简要说明IN+ ， IN- 运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。FB 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。VREF 基准电压输出。IC 内部连接端，应接地。OSC1，OSC0 振荡器输入、输出端，两端外接3.5795MHz晶体。EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01D04输出，若为低电平输入，则禁止D01 D04输出。D01D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合）的4位 二进制并行码，为三态缓冲输出。CIGT 控制输入，若此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接收DTMF单 音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电路不接 收新的单音对。EC0 初始控制输出，若电路检测出一可识别的单音对，则此端即变为高 电平，若无输入信号或连续失真，则EC0返回低电平。CID 延迟控制输出，当一有效单音对被接收，CI超过VTSt，输出锁存器 被更新，则CID为高电平，若CI低于VTSt，则CID返至低电平。VDD 接正电源，通常接+5V。VSS 接负电源，通常接地。3电路的基本工作原理它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。如果高、低频组信号同时被检测出来，便在EC0输出高电平作为有效检测DTMF信号的标志；如果DTMF信号消失，则EC0即返至低电平，与此同时，EC0通过外接R向C充电，得到CI、GT。若经tGTP延时后,CI、GT电压高于门限值VTst时，产生内部标志，这样，该电路在出现EC0标志时，将证实后的两单音送往译码器，变成4比特码字并送到输出锁存器，而CI标志出现时，则该码字送到三态输出端D01D04，另外，CI信号经形成和延时，从CID端输出，提供一选通脉冲，表明该码字已被接收和输出已被更新，如若积分电压降到门限VTst以下，使CID也回到低电平。MT8870的译码表见3-1所示，图3-3为双音多频实验系统的电原理框图。其中，数据输出允许端EN测量点为TP308,为电话A、B共用。 表3-1MT8870译码表fL（Hz）fH(Hz)NO.END04D03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ需要指出，本实验系统采用一片MT8870芯片对两路用户电路进行号码检测接入（资源共享方式），为了不影响电路的正常工作，则由模拟开关来接通或断开DTMF信号，模拟开关的第二个作用是它对非拨号状态下的话音信号进行隔离，阻止话音信号进入MT8870芯片，防止误动作的发生。在实际应用中，一片MT8870可以最多接入检测16路用户电路的DTMF信号，此时，采取排队等待方式进行工作。当然，在具体设计这方面的电路时，可要全面考虑电路的设计，使之能正常工作而不出现漏检测现象。来自第一路的DTMF信号输入DTMF电路8870来自第二路的DTMF信号输入来自CPU控制输入来自CPU控制输入D01D02D03D04至记发器单元开关1开关2图 3-3 双音多频实验系统的电原理框三、实验内容1用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形。2用示波器观察DTMF接收器译码数据输出允许端EN的测量点，拨号时注意其相应允许端的电平变化。四、实验步骤1打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作，无需选择工作方式；2电话A、电话分别接上电话单机；3将示波器一通道放在1VT连接铆孔上，即测量发送的DTMF信号的波形；另一通道放在TP308上，即测量DTMF接收器译码数据输出允许端EN的信号波形（注意需选择DC直流档和2V档；只有正常摘机拨号时，MT8870才工作）；4将电话A用户摘机，听到拨号音后开始拨打对方号码，即按49键，拨号时注意TP308波形的电平变化（即通知系统中的记发器模块接收DTMF系统输出的译码数据）；5电话B振铃响，摘下话机（此时因没有信息交换，只是信令的自动交换，所以电话间不能进行通话）；6拨电话A上的任意键，此时注意观察1VT连接铆孔的波形，即电话A发送的DTMF信号的波形（此时TP308的波形应始终为低电平）；7长按电话A的“1”键不放，调整好示波器，观察1VT连接铆孔的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形（具体参数可见 表3-1 MT8870译码表）；8长按电话B的某键（1、2、3等）不放，调整好示波器，观察2VT连接铆孔的波形。结合表3-1，观测对比1VT和2VT波形，思考电话号码双音多频信号频率组成和其在程控交换系统中的工作原理。五、实验报告要求1分析并叙述电话号码双音多频信号频率组成和工作原理。2了解DTMF接收器的工作原理，画出其原理框图，简要叙述工作过程。双音多频波形图：实验6 用户话路PCM编译码实验一、实验目的1掌握PCM编译码器在程控交换机中的作用；2熟悉单片PCM编译码集成电路TP3057的电路组成和使用方法；3观测TP3057各测量点的工作波形。二、电路组成 电话用户电路的模拟信号与数字信号的变换是通过PCM编译码器码器完成的。PCM（脉冲编码调制）就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码。本实验中采用TP3057集成电路完成PCM编码和译码功能。关于TP3057更详细的技术资料可到网上查询, 由于详细精确的芯片资料大部分都是英文版本，所以这里要求学生具备一定英文资料查阅能力。General Description：The TP3057 family consists of A-law monolithic PCM CODEC/filters utilizing the A/D and D/A conversion architecture shown in Figure 1, and a serial PCM interface. The devices are fabricated using Nationals advanced double-poly CMOS process (microCMOS). The encode portion of each device consists of an input gain adjust amplifier, an active RC pre-filter which eliminates very high frequency noise prior to entering a switched-capacitor band-pass filter that rejects signals below 200 Hz and above 3400 Hz. Also included are auto-zero circuitry and a companding coder which samples the filtered signal and encodes it in the companded m-law or A-law PCM format. The decode portion of each device consists of an expanding decoder, which reconstructs the analog signal from the companded m-law or A-law code, a low-pass filter which corrects for the sin x/x response of the decoder output and rejects signals above 3400 Hz followed by a single-ended power amplifier capable of driving low impedance loads. The devices require two 1.536 MHz, 1.544 MHz or 2.048 MHz transmit and receive master clocks, which may be asynchronous; transmit and receive bit clocks, which may vary from 64 kHz to 2.048 MHz; and transmit and receive frame sync pulses. The timing of the frame sync pulses and PCM data is compatible with both industry standard formats。实验中的TP3057芯片工作时序控制采用短帧非同步法。SHORT FRAME SYNC OPERATION：The COMBO can utilize either a short frame sync pulse or a long frame sync pulse. Upon power initialization, the device assumes a short frame mode. In this mode, both frame sync pulses, FSX and FSR, must be one bit clock period long, with timing relationships specified in Figure 2. With FSX high during a falling edge of BCLKX, the next rising edge of BCLKX enables the DX TRI-STATE output buffer, which will output the sign bit. The following seven rising edges clock out the remaining seven bits, and the next falling edge disables the DX output. With FSR high during a falling edge of BCLKR (BCLKX in synchronous mode), the next falling edge of BCLKR latches in the sign bit. The following seven falling edges latch in the seven remaining bits. All four devices may utilize the short frame sync pulse in synchronous orasynchronous operating mode。在PCM脉冲编码调制中，话音信号先经防混叠低通滤波器，然后进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用类似“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话。CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。此芯片的压缩特性是A律十三折线非均匀量化编码，常应用于PCM 30/32路系统中。一般以2.048Mbit/s的速率来传送信息（可容纳32路PCM编码）。它的发送时序与接收时序直接受U01产生的脉冲信号FSX和FSR 控制。单路PCM编码数据是在某一个确定的时序中被发送出去，而在其它时序编码器是没有输出的。同样在一个PCM 帧里，单路PCM译码能在某一个确定的时序里，接收8位PCM 码。由于四路数字电话用户的PCM编译码电路的原理图都是一样的，因此只对电话A进行说明，其它各路电路和测试点对应相同。电话A用户端的PCM编译码的组成方框图如图6-1所示。电话语音信号，经过二/四线转换后分为发送和接收部分。电话发送部分的去话语音信号由1VT，经过PCM编码器转换成数字信号经TP304送往数字交换网络；电话来话的数字信号经TP305（即来自数字交换网络）及PCM译码器转换成模拟语音信号并经1VR送往电话用户接口电路的接收部分。A/DD/A电话A抽样量化TP3041VR1VT编码译 码低 通滤 波再 生工作时钟U01TP3057用户电话接口电路滤波TP305数字时分交换网络图6-1 PCM通信系统组成方框图本实验模块中，电话A、电话B、电话C、电话D等四路用户的PCM编码速率都设置为2.048Mbit/s。各路的发送时序FSX与接收时序FSR相同，默认时隙号分别为4、8、16、24，对应的测试点分别为为TP02、TP03、TP04、TP05，参考0时隙测试点为TP06。实验时，设置“时分MT8980”方式，此时，可编程数字逻辑器件U01将TP3057芯片的上述工作时序和时隙送往各路电话用户电路。另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内。当输入模拟语音信号被采样的幅值为正向最大、0电平、负向最大时TP3057对应的编码值如下图6-2所示。图6-2 PCM编码输出表三、实验内容及步骤1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“时分MT8980”交换模块，保管好其它模块；2. 打开实验箱电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3. 电话A和电话B分别接上电话单机；4. 液晶选择“时分MT8980” 交换方式，此时U01将控制时序信号和脉冲送往各个电话用户电路（2.048Mbit/s的速率，可容纳32路PCM编码），各路TP3057芯片即运行；5将电话A与电话B按正常呼叫接通，即电话A拨号49，建立正常通话。通过话机讲话或按键（双音多频信号），对方即可听到。此时，电话A发的语音信号将经过PCM编码变成相应的数字信号，经过时分交换网络，送往电话B的PCM译码器，译码还原后送进电话B听筒；电话B话筒信息交换到电话A听筒的过程与此类似；6根据步骤3的分析，电话A的1VT点波形应与电话B的2VR点波形同（模拟信号），TP304波形应与TP405波形同（PCM编码信号）；7. 用示波器验证步骤6结果，注意观测PCM编码波形，如TP304、TP405。观测时示波器的触发通道放在PCM编码波形的帧同步窄脉冲TP02上，另一通道放在PCM编码波形测点上，调整示波器，即可观测到PCM的8位编码波形；8. 对电话讲话或按键，看对应的PCM编码波形有何变化；9. 更换其它电话呼叫组合继续进行实验；10.如使用的示波器无法看清高速的PCM编码数据，可设置系统的PCM编码时钟为64K，这样一帧中只可容纳1路PCM数据。方法是：在关电的前提下，更换交换模块“时分CPLD”，加电后，菜单选择对应的项目，其它操作步骤与前同；注：实验中电话A的各测量点波形说明如下，其它电话用户的测试点与上对应相同；1VT：电话A去话话音信号，即PCM模拟输入TP304：电话A PCM编码器编码的数字信号输出TP305：电话A PCM译码器接收的数字信号输入1VR：电话A来话话音信号，即PCM模拟话音信号输出四、实验报告要求1画出各测量点的波形，并注明它是在何种状态下测试到的波形。2检索、消化PCM编译器芯片TP3057相关资料，并简述其工作原理。3画出 TP02波形，简述时序信号在时分复用中所起的作用。实验8 二/四线变换与回波返损测试实验 一、 实验目的1熟悉二/四线变换电路的工作原理；2了解回波的定义、产生的原因及其对通信的影响。二、 电路工作原理（一）二 / 四线变换电路在实验系统中，用户线端口采用二线制，即发送与接收的话音信号在一条共用的线对（TR）中传输，而交换网络端口采用四线制，即发送与接收的话音信号分别在独立的线对（T）与（R）中传输。因此，用户线与交换网络之间需加上二线制与四线制的变换电路，如图8-1所示：对二/四线变换的要求为：1将二线电路转换成四线电路；2信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；3信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；4应保持各传输端的阻抗匹配。用户线接口交换网络接口TTRR 图8-1 二/四线变换电路功能框图（二）回波返损实验二/四线变换电路如图8-2所示，由于二/四线变换器各端口阻抗不匹配R-T之间的衰減不可能为无穷大，接收信号将会漏到发送支路，因此将产生回波。普通电话通信回波传输过程如图8-3所示：发话人讲话的信号经放大，线路及交换网络等衰减，传送至对方，经对方的2/4线变换电路从R漏到T，再由对方的发送支路传回到本方收，并从授话器输出。对市话和短矩离通话，发话人对此感觉并不明显，但对长途通信，特别是卫星通信，回波与本人讲话有较大时延时，则发话人将在自己的授话器中听到时延的本人讲话，这是令人不能接受的，因此必须尽可能地減小回波或采用回波抵消技术消除回波。由上可见，回波的大小与发送和接收通路的增益及线路衰减以及对方二/四线变换电路R-T的衰减等因素有关。虽然线路衰减是随机的，但由于发送和接收通路的增益可以调节，并且系统中通路各点电平有严格规定。因此发送通路和接收通路的总增益是确定的。为简化计算，假设发送通路和接收通路的增益和衰减相抵消，通路总增益均为零。因此回波大小完全由二/四线变换电路R-T的衰减决定。发送支路TR用户话机接收支路TR图8-2 理想二/四线变换器交换网络T发送 接收用户话机用户话机TRTR接收 发送R图8-3 实际电话网中回波传输过程示意图回波的影响可用回波返损（又称对端损耗）来表示。回波返损定义为：本端机发送电平与回波电平之比并取对数。根据以上假设通路总增益为零时，则本端机发送电平即为对方二/四线变换器R端输入电平；本端机回波电平即为对方二/四线变换器 R-T漏电平则回波返损如图(图8-3)中,测量左端电路抑制回波的能力。简单直接的测量方法是：在右端二/四线变换器的R端加入一个标准模拟信号，此时在无其它信号输入的情况下，在其T端可测的波形（漏过去的信号）即为回波。用仪表测得其电平值，按上面公式即可求得左端电路的回波返损值。回波返损越大，表示从R端漏到T端的信号电平越低，二/四线变换电路抑制回波的能力越强。这里应强调说明：用此方法测得某话路二/四线变换器抑制回波的能力实际是与该话路通信的另一方电路的回波返损。后面为叙述方便，我们简称回波返损。三. 实验内容1通过主叫与被叫的摘、挂机拨号、通话等操作，了解各种信号在二/四线变换电路中的传输。2观察用户模块二/四线变换输出的来话（1VR）与去话（1VT）的回波现象。3在测量点1VT与1VR测量电话A的二/四变换网络(广义概念,包括了一些外围电路)的回波返损。四、实验步骤1在关电的情况下，拔掉交换网络接口上交换模块；2打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3电话A、电话B分别接上单机，液晶上选择“人工交换”方式；4电话A（电话号码：48）与电话B（49）为例，通过主叫与被叫的摘、挂机拨号、通话等操作，观察测量二/四线变换电路各主要端口信号波形，了解各种信号的流向；5回波返损测量：先测量电话A的R端接收信号电平，用音频信号发生器输出峰峰值为U的正弦信号（可用仪表测得其有效值），接在电话A接收端口R（1VR）上，此时电话A话机处于静音状态（不发送话音信号）； R-T漏电平测量：在电话A发送支路即T端口（1VT）测试回波电平有效值；6将实验步骤5中测得的两电平数值代入上述的回波返损公式计算回波返损，它即为电话A用户线接口电路的回波返损值；7用同样方法测量电话B、C和D接口电路的回波返损；8.若没有音频信号发生器等仪表，参照实验12，可以选择“时分MT8980”模块及方式。正常拨叫通话后，电话B按住某个数字键不放，此时电话A的1VR即会出现交换过来的双音多频信号波形（作为测试信号用），通过示波器一通道测得1VR波形的峰峰值，另一通道测得1VT的回波波形的峰峰值，代入公式也可得出电话A接口电路的回波返损值。五. 实验报告要求1画出本次实验电路方框图，并说明其工作过程。2简述各种信号和信令在二/四线变换电路中的流向。3筒述回波返损的意义，测量比较电话A、电话B、电话C、电话D等四个接口电路的回波返损值。回波损耗检测加入信号源波形：回波反馈波形： 实验10 人工交换实验一、实验目的1掌握早期交换系统中人工交换的基本原理与实现方法；2通过人工交换实验，体会自动交换网络与人工交换台的不同之处；3增强对电话通信自动交换的感性认识，体会程控技术的优越性。 二、实验电路工作原理本实验系统选择人工交换方式时，其它交换方式已关闭。人工模拟话务台的电路组成框图见图10-1。由图10-1可知，该实验系统是由四路用户接口电路、电平增益调整电路，控制电路，发话接线柱，收话接线柱等组成。因为人工交换系统学生理解也比较容易，所以我们简化的此实验系统，将话务员接收用户拨叫号码、存储、计数、呼叫等任务做在记发器和信令处理器单元上了，而仅将接线工作由实验者人工完成。用户模块用户模块用户模块用户模块电平调整电平调整电平调整电平调整1VT1VR2VT2VR3VT3VR4VT4VR电话A电话D电话C电话B人工交换单元图10-1 人工模拟话务平台的电路组成方框图发话、收话接线柱的说明如下：1VT：电话A发话观察点和话路接线柱； 1VR：电话A路收话观察点和话路接线柱； 2VT：电话B路发话观察点和话路接线柱；2VR：电话B路收话观察点和话路接线柱；3VT：电话C路发话观察点和话路接线柱； 3VR：电话C路收话观察点和话路接线柱；4VT：电话D路发话观察点和话路接线柱；4VR：电话D路收话观察点和话路接线柱。 三、实验内容1. 熟悉人工话务台结构框图。2. 使人工交换平台工作，进行两部电话机通话实验。四、实验步骤1在关电的情况下，拔掉交换网络接口上的交换模块，保管好模块；2打开电源开关，按开始键、进入交换方式选择状态，选择“人工交换”方式；3以主叫用户为电话A，电话B为被叫用户为例，分别接上电话单机；4主叫方摘机，在平台上的“电话A”指示灯亮，拨号呼叫被叫电话B，拨电话号码“49”，被叫方振铃，被叫方听到振铃信号后，被叫方摘机，平台上的“电话B”指示灯亮，此时双方均摘机但话路无通路；5由“话务员”用铆孔连接线将1VT和2VR、1VR和2VT连接起来，这样主叫与被叫通信线路已经建立起来，实验证明人工话路交换是否建立成功；6当上述两路用户通信结束后，任意一方先挂机后，该路指示灯应不亮，另一方再挂机，两话路均挂机，此时“话务员”拆掉铆孔连接线；注：本平台上的人工交换主要指信息的人工交换连接，其信令过程还是自动完成的。五、实验注意事项实验时一定要小心，插入线一定要接入正确，同时对每路的发话与收话的关系要搞清楚，这样才能正确进行交换实验。六、实验报告写出模拟人工话务台每一步的操作过程，简述人工交换的工作原理。实验12 时分交换（MT8980）实验一、实验目的1掌握程控时分交换网络的基本原理；2了解MT8980芯片的工作原理和使用方法。 二、电路原理本节时分交换是采用MT8980来实现的。由图12-1可知，该实验系统是由4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。用户电路用户电路用户电路用户电路时分交换网络MT8980电话A电话B电话C电话D交换网络控制电路第4时隙第8时隙第16时隙第24时隙编译码编译码编译码TP304TP305TP404TP405TP505TP504TP605TP604