浙工大现代交换原理实验报告

1、现代交换原理实验报告通信1202 金艳霞 201203110210 实验1 交换系统的用户接口一、实验目的1全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法；2通过对用户模块电路PBL 387 10电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。 二、电路工作原理（一）基础原理介绍用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface CircuitSLIC）。任何交换机都具有用户线接口电路。根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC）分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰

2、等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由集成模拟SLIC完成。在程控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是-60V，用户的馈电电流一般是20mA30mA，铃流是25Hz,90V左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有馈电

3、（B），振铃（R）、监视（S）、编译码（C）、混合（H）、测试（T）、过压保护（O）等七项基本功能。图2-1为模拟用户线接口功能框图。铃流发生器馈电电源模拟用户线过压保护电路测试开关振铃继电器馈电电路混合电路编码器解码器低通平衡网络低通发送码流接收码流(编码信号)ab测试总线用户线状态信号振铃控制信号 PBL 387 10 TP3057图2-1 模拟用户线接口功能框图（二）用户电路组成原理在本实验系统中，用户线接口电路选用的是PBL 387 10集成电路。PBL 387 10是2/4线厚膜混合用户线接口电路。它包含向用户话机恒流馈电、向被叫用户话机馈送铃流、用户摘机后自行截除铃流，摘挂机的检测

4、及音频或脉冲信号的识别，用户线是否有话机的识别，语音信号的2/4线混合转换，外接振铃继电器驱动输出。PBL 387 10用户电路的双向传输衰耗均为1dB，供电电源为+ 5 V和5 V，PBL 387 10还将输入的铃流信号放大以达到电话振铃工作的要求，即达到+75V的有效值。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。三、实验内容1.查找芯片PBL 387 10的详细资料，了解其主要性能和特点。2.熟悉用PBL 387 10组成的用户线接口电路。四、实验记录1. TP301、TP302、TP306在摘挂机时的工作电平变化TP301摘挂机 TP302 摘挂机 TP306 摘挂机 电平（mv）TP30

5、1TP302TP306摘25.6-2.26520挂-857-1.44371五、实验总结 1电路方框图及其工作过程。控制信号1控制信号2状态指示语音发送支路语音接收支路振铃控制内部电源稳压电路输入控制译码二/四线接口摘机检测馈电与平衡电路话音通道传输振铃控制/电话接口PBL 387 10可对用户话机提供恒流馈电，馈电电流由VBAT以及VDD供给。给电路供电当继电器控制端 (RC端) 输入高电平，继电器驱动输出端 (RD端) 输出高电平，继电器接通，此时铃流源通过与振铃继电器连接的15端 (RV端) 经TIP­­RING端口向被叫用户馈送铃流。当控制端 (RC端) 输入低电平或

6、被叫用户摘机都可截除铃流。用户电路内部提供一振铃继电器感应电压抑制箝位二极管。监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号在TIP­­RING端口间传输的语音信号为对地平衡的双向语音信号，在四线VR端与VX端传输的信号为收发分开的不平衡语音信号。PBL 387 10可以进行TIP­­RING端口与四线VR端和VX端间语音信号的双向传输和2 / 4线混合转换。2用户接口电路的主要功能。1) 向用户话机供电2) PBL 387 10内部具有过压保护的功能，可抵抗保护TIP­­RING端口间的瞬时高压3) 振铃电路可由外部的振铃继电器和用户电路内部

7、的继电器驱动电路以及铃流电源向用户馈送铃流4) 监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号5) PBL 387 10可以进行TIP­­RING端口与四线VR端和VX端间语音信号的双向传输和2 / 4线混合转换。6) 提供用户线短路保护7) PBL 387 10提供的双向语音信号的传输衰耗均为40dB。可调整。8) PBL 387 10的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。实验2 多种信号音及铃流一、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、实验原理在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传

8、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。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

9、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,CD 7. 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三、实验内容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、实验记录测试点波形1 TP07、TP08、 TP09及TP10各测量点的波形00.35s0.35s0.35s0.35s0

10、.35s0.35s0.35s0.35s0.35st忙音0t铃流信号TP081s2s3s4s5s6s8s9s10s11s7st回铃音TP07TP100tTP09拨号音02摘下电话A，听电话听筒中传出的声音，即拨号音， TP303点波形3. 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， TP303点波形4玲流音五、实验总结测量点TP08：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5V左右。测量时注意示波器的扫描周期的调节。 测量点TP07：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.

11、7S 的500Hz的信号，幅度在5V左右。，测量时注意示波器的扫描周期的调节。测量点TP09：拨号音，由U01 EPM 240可编程器件产生，频率为500Hz，幅度在5V左右。测量时注意示波器的扫描周期的调节。测量点TP10：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，测量时注意示波器的扫描周期的调节。测试点TP303：电话呼叫时的产生具体信号音。不同呼叫音时TP303波形与对应CPLD波形一致。实验3 双音多频（DTMF）接收与检测（选作）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

12、该电路的组成结构及工作过程。二、实验电路工作过程1.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D1D2D3D4图4-1 典型DTMF接收器原理框图2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

13、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，

14、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。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、实验记录及总结1将电话A用户摘机，听到拨号音后开始拨打对方号码，拨号时TP308的电平变化2长按电话A的“1”键不放， 1VT

15、连接铆孔的波形3长按电话B的某键（1、2、3等）不放，调整好示波器，观察2VT连接铆孔的波形实验4 用户话路PCM编译码（选作）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、实验原理 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。l TP3057Ge

16、neral 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 National's advanced double-poly CMOS process (microCMOS). The encode portion of eac

17、h 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 samp

18、les 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

19、 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 6

20、4 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。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8KH

21、z，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。三、实验记录1.1VT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2. 按

22、键，看对应的PCM编码波形变化；按6键发按6键收按1键发四、总结1.时序信号在时分复用中所起的作用。作为同步脉冲信号，便于采样。实验5 空分交换网络原理一、实验目的1掌握程控交换中空分交换网络交换的基本原理。二、电路原理 由图11-1可知，该实验系统是由4路模拟电话用户电路、空分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控模拟交换机。用户电路用户电路用户电路用户电路空分交换网络MT8816电话A电话B电话C电话D或市话交换网络控制电路1VT 2VT 3VT 4VT 1VR 2VR 3VR 4VR 图11-1 实验系统的交换网络结构方框图电话用户电路在前面实验中已作详细的介

23、绍，这里不再重复。空分交换网络采用一片8×16模拟交换矩阵MT8816芯片，使用说明将在后面开发实验中详细介绍。交换网络控制器由U103等器件构成，U103中写有模拟交换矩阵MT8816的交换控制子程序及地址接续表，根据电话用户的呼叫情况，控制模拟交换矩阵对应的交叉点闭合，即完成模拟语音信号的空分交换。图11-1中的交换矩阵交叉闭合点即是电话A与电话B通信的示意图。图中1VT、2VT、3VT、4VT分别为电话A、电话B、电话C和电话D的去话模拟语音信号；1VR、2VR、3VR、4VR分别为电话A、电话B、电话C和电话D的来话模拟语音信号。三、实验内容利用空分交换网络进行两部电话单机通

24、话，对工作过程作记录。四、 实验记录1同时测试1VT、2VR两点或2VT、1VR两点，是否有波形,按键说话时是否有变化； 没有波形，有变化2. 示波器两探头放在1VT、2VR两点上。电话A摘机，拨号49，1VT能测到波形 3两路电话用户间通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到波形，波形是否一样； 都有；一样4收发话占用8816交换线情况ABCD发Y0-35Y1-37Y2-39Y3-1收X0-33X1-32X2-31X3-30五、 总结1正常呼叫的操作步骤。用户拨号，发出信号，信号通过交换网络交换信号，发送给接受方，接受方接收2 电话间空分交换的连接示意图。用户电路用户电路用户电路

25、用户电路空分交换网络MT8816电话A电话B电话C电话D或市话交换网络控制电路1VT 2VT 3VT 4VT 1VR 2VR 3VR 4VR 实验6 时分复用与时分交换原理一、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

26、码TP304TP305TP404TP405TP505TP504TP604TP6045编译码图12-1 实验系统的交换网络结构方框图数字电话用户电路包括模拟电话接口电路和PCM编译码电路，前面实验都已作详细介绍。时分交换网络采用一片8线×32信道数字交换专用芯片（它内部包含串-并变换器，数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器等功能单元。输入和输出均连接8条PCM基群3032路数据线，在控制信号作用下，可实现240256路数字话音或数据的无阻塞数字交换），其使用说明将在后面开发实验中详细介绍。交换网络控制器由U103等器件构成，U103中写

27、有MT8980的交换控制子程序及时隙搬移地址表，根据电话用户的呼叫情况，将一方发送的PCM基群上的某个时隙数据搬移到对方接收的PCM基群上的某个时隙上去，即完成数据的时分交换。如图12-2所示，为PCM基群中一帧数据的示意图。MT8980进行时分交换时采用的是顺序读入、控制读出的T交换单元，四路话路的PCM数据按顺序读入芯片内部的数据存储器中，在呼叫建立阶段根据呼叫命令，为每路PCM数据选定一个输出时隙，这样维持不变直到通话结束。电话A、电话B、电话C和电话D 的PCM编码数据数率为2.048Mb/s，各自的发送和接收默认时隙相同，分别为第4时隙(TP02)、第8时隙(TP03)、第16时隙(

28、TP04)和第24时隙(TP05)。参考0时隙为TP01(负向脉冲)，发送的PCM数据流在TP304、TP404、TP504和TP605均可测试，接收的PCM数据流在TP305、TP405、TP505和TP604均可测试。此时，交换方式应选择“时分MT8980”。在实际交换中，接收到的PCM数据流将比发送的PCM数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。三、实验内容理解时分交换原理，利用时分交换网络进行两部电话单机通话，记录工作过程。 四、 实验记录1. TP304和TP405波形单机按键或说话后有变化2. 电话A摘机，拨号49，TP304、TP405波形3. 两路电话用户间的正常通话。此时按

29、键或说话，同时观察示波器，TP304、TP405都能测到波形，波形一样；五、 总结1简述时分交换与空分交换的差别。一个为时分复用，一个为空间复用实验7 数字时分中继自环通信一、实验目的1通过时隙的改变和调整实验，进一步理解时分复用的概念。二、实验方法此实验中，可根据用户设置改变各话路数据时分复用的时隙位置。如图15-1所示，四个话路（即电话A、电话B，电话C、电话D的PCM的编码数据）复用时隙的默认设置为04、08、16、30，“确认”后可用示波器双踪通道同时观测4TP01和TP06，通过测量该两点波形来观察32个时隙内的四个话路时隙重新分配的情况，其中TP06为8KHz帧同步负向窄脉冲信号（零