通信实验讲义(第2版定稿)

1、 通信原理实验指导书韩丽英 李逢春 翟红艺 张云琦 编长春理工大学光电信息学院二0 一0 年 八 月 前 言 随着科学技术的发展，通信技术、计算机网络技术日新月异 ，特别是无线通信技术、程控交换技术、卫星通信技术、光纤通信技术等得到了迅速发展。针对不断发展的通信技术，高等院校通信专业的课程设置也在不断更新，实验手段也在不断发展。理论分析与实际动手相结合，以理论指导实践，以实践验证基本原理为目标，提高学生的分析问题、解决问题的能力以及通过有目的选择完成实验或示教项目。为此，我们在通信原理实验中选用了与现用通信原理教程相配套的实验设备JH5001（）型通信原理基础实验箱。JH5001（）型通信原理

2、基础实验箱针对的是通信原理课程实验中最重要、最基本、最经典内容，系统采用CPLD技术、模拟电子技术及通信基本原理等知识，灵活运用在实验教学环节中，可以独立、组合或综合实施多个项目实验或示教，实验电路原理清楚，重点突出，实验内容丰富。电路设计新颖，技术先进，波形测量点选择准确，具有代表性。通信原理基础实验箱中，涉及有数字调制解调技术、同步技术、语音编译码技术、基带传输技术、电话接口技术、数字接口技术等。该系统将当今的核心技术和新器件融入通信原理课程，其具有以下特点：1、全面性：通过这些测试接口，可以对每一种电路模块的功能和性能有一个全面的了解；2、系统性：每个电路测试模块可以放入多个系统中进行综

3、合实验；3、基础性：与当今通信原理课程和教学大纲结合紧密；4、灵活性：该实验箱留有通用扩展模块，可根据教学需要增加实验模块，满足教学要求。在该实验箱硬件平台中，模块化功能较强。图一是该实验箱电路基本组成示意图，主要功能组成模块有：电话接口（1、2）模块、PAM模块、ADPCM（1、2）模块、AMI/HDB3码模块、模拟锁相环模块、数字锁相环模块、中频调制器模块、中频解调器模块、噪声模块、汉明编码模块、汉明译码模块、信道接口模块等。对于每个测试模块都能单独开设实验，便于教学与学习。通过这些实验能够促进学生对通信原理课程内容的理解、掌握，并使学生对通信系统、当今新技术、工程实现有一个较全面的了解,

4、进一步巩固基本理论知识，建立完整的通信系统概念。 本实验箱自带电源模块，用于完成交流220V到+5V、+12V、-12V的直流变换，给整个硬件平台供电，不需另配电源。由于编写时间仓促、编者水平和经验有限，本教材的编审工作难免有缺点和不足之处，希望广大师生批评指正。 编 者 二O一O年八月目 录实验一 脉冲幅度调制PAM实验5实验二 抽样定理验证实验9实验三 PCM编译码实验15实验四 ADPCM编译码器系统实验21实验五 PCM系统与ADPCM系统性能比较实验26实验六 FSK调制解调实验31实验七 二相PSK(DPSK)调制实验38实验八 二相PSK（DPSK）解调实验45实验九 数字锁相环

5、50实验十 电话交换呼叫处理通信系统综合实验55PCM译码/APCM编码交换模块CVSD编码数据选择器数字调制基带成形中频调制123至扩展模块同步数据测试数据KK01、KK02电话接口1来自扩展模块PCM编码 /APCM译码123123CVSD译码中频解调来自扩展模块A/D模块数字解调电话接口2至扩展模块PCMADPCMKQ01K504123 实验一 脉冲幅度调制PAM实验一、 实验目的1、 观察PAM信号形成过程；2、 了解混迭效应产生的原因。二、 实验仪器1、数字示波器 一台2、函数信号发生器 一台3、JH5001型通信原理基础实验箱 一台三、实验原理利用抽样脉冲把一个连续信号变为时间上离

6、散的样值序列，这一过程称之为抽样。抽样后的信号称之为脉冲调幅（PAM）信号。脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。PAM是脉冲调制的基础，也是模拟信号数字化的基础。脉冲幅度调制PAM调制波形如图：图1-1 PAM波形示意图脉冲振幅调制电原理框图如下：图1-2 脉冲振幅调制电原理框图图1-3 抽样定理实验电路组成框图电路原理描述：输入信号首先经过信号选择跳线开关K701，当K701设置在正常位置时（左端），输入信号来自电话接口1模块的发送话音信号；当K701设置在测试位置时（右端），输入信号来自测试信号。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关K001设置在

7、1-2位置（左端）时，选择内部1KHZ测试信号；当设置在2-3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。抽样定理实验采用外部测试信号输入。运放U701A、U701B（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400（1）的低通滤波器，用于限制最高的信号频率。信号经运放U701C缓冲输出，送到U703（CD4066）模拟开关。模拟开关U703（CD4006）通过抽样时钟完成对信号的抽样，形成抽样序列信号。信号经运放U702B（TL084）缓冲输出。运放U702A、U702C（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400HZ的低通滤波器用来恢复原始信号。跳

8、线开关K702用于选择输入示波器，当K702设置在滤波位置时（左端），送入到抽样电路的信号经过3400 HZ的低通滤波器；当K702设置在直通位置时（右端），信号不通过抗混迭滤波器直接送到抽样电路，其目的是为了观测混迭现象。该电路模块各测试点安排如下：1、 TP701：输入模拟信号2、 TP702：经滤波器输出的信号3、 TP703：抽样序列4、 TP704：恢复模拟信号四、实验步骤 1、自然抽样脉冲序列测量 （1）准备工作：将KQ02设置在右端（自然抽样状态），将测试信号选择开关K001设置在外部测试信号输入位置（右端）。首先将输入信号选择开关K701设置在测试位置，将低通滤波器选择开关K7

9、02设置在滤波位置，为便于观测，调整函数信号发生器正弦波输出频率为800 HZ、1600 HZ、3400 HZ输出电平为2VPP的测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （2）PAM脉冲抽样序列观察：用示波器同时观测正弦波输入信号（TP701） 、经滤波器输出的模拟信号（TP702）和抽样脉冲序列信号（TP703），观测时以TP701做同步。调整示波器同步电平和微调调整函数信号发生器输出频率。使抽样序列和输入测试信号基本同步。测量抽样脉冲序列信号与正弦波输入信号的对应关系。（3）PAM脉冲抽样序列重建信号观测：TP704为重建信号输出测试点。保持测试信号不变，用示波器同时观测重建信

10、号输出测试点和正弦波输入信号，观测时以TP701输入信号做同步。五、思考题1、 结合实验简述抽样定理。2、 根据TP703波形测量2个抽样样值间的周期并计算抽样脉冲的频率fc=？3、结合实验计算本组实验箱的输入信号最高频率（即低通滤波器的截止频率）。 六、实验报告要求1、整理实验数据，画出各点测试波形，将测量数据和波形填入表1-1。 2、写出各测试点波形名称、算出各波形的周期和频率。3、认真完成思考题。 表1-1测量点输入信号频率800HZ1600HZ3400HZTP701TP702TP703TP704实验二 抽样定理验证实验一、实验目的 1、验证抽样定理；2、学习中频抽样的基本方法。二、实验

11、仪器1、数字示波器 一台2、函数信号发生器 一台3、JH5001型通信原理基础实验箱 一台三、 实验原理抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。抽样过程是模拟信号数字化第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。抽样定理指出，一个频带受限信号m(t),如果它的最高频率为fh,则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。通常将语音信号通过一个3400HZ低通滤波器（或通过一个3003400HZ的带通滤波器），限制语音信号的最高频率为3400HZ，这样可以用频率

12、大于或等于6800HZ的样值序列来表示。语音信号的频谱和语音信号抽样频谱见图2-1和图2-2所示。从语音信号抽样频谱图可知，用截止频率为fh的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)。 图2-1 语音信号频谱图2-2语音信号抽样频谱图2-3 fs<2fh时语音信号的抽样频谱图2-4 留出防卫带的语音信号的抽样频谱实际上，设计现实的滤波器特性不可能是理想的，对限制最高频率为3400HZ的语音信号，通常采用8KHZ抽样频率。这样可以留出一定的防卫带（1200HZ），参见图2-4所示。当抽样频率fs低于2倍语音信号的最高频率fh，就会出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的语音质量，

13、原理参见图2-3所示。在抽样定理实验中，采用标准的8KHZ抽样频率，并用函数信号发生器产生一个信号，通过改变函数信号发生器的频率，观察抽样序列和重建信号，检验抽样定理的正确性。抽样定理实验各点波形见图1-5所示。 图2-5 抽样定理实验原理框图电路原理描述：输入信号首先经过信号选择跳线开关K701，当K701设置在正常位置时（左端），输入信号来自电话接口1模块的发送话音信号；当K701设置在测试位置时（右端），输入信号来自测试信号。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关K001设置在1-2位置（左端）时，选择内部1KHZ测试信号；当设置在2-3位置（右端）时选

14、择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。抽样定理实验采用外部测试信号输入。运放U701A、U701B（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400（1）的低通滤波器，用于限制最高的信号频率。信号经运放U701C缓冲输出，送到U703（CD4066）模拟开关。模拟开关U703（CD4006）通过抽样时钟完成对信号的抽样，形成抽样序列信号。信号经运放U702B（TL084）缓冲输出。运放U702A、U702C（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400HZ的低通滤波器用来恢复原始信号。跳线开关K702用于选择输入示波器，当K702设置在滤波位置时（左端），送入到抽

15、样电路的信号经过3400 HZ的低通滤波器；当K702设置在直通位置时（右端），信号不通过抗混迭滤波器直接送到抽样电路，其目的是为了观测混迭现象。该电路模块各测试点安排如下：5、 TP701：输入模拟信号6、 TP702：经滤波器输出的信号7、 TP703：抽样序列8、 TP704：恢复模拟信号设置在交换模块内的跳线开关KQ02为抽样脉冲选择开关：设置在左端为平顶抽样，平顶抽样是通过采样保持电容来实现的，且=Ts;设置在右端为自然抽样，为便于恢复出的信号观测，此抽样脉冲略宽，只是近似自然抽样。平顶抽样有利于解调后提高输出信号的电平，但却会引入信号频谱失真，为抽样脉冲宽度。通常在实际设备里，收端

16、必须采用频率响应为的滤波器来进行频谱校准，抵消失真。这种频谱失真称为孔径失真。四、实验步骤 1、自然抽样脉冲序列测量 （1）准备工作：将KQ02设置在右端（自然抽样状态），将测试信号选择开关K001设置在外部测试信号输入位置（右端）。首先将输入信号选择开关K701设置在测试位置，将低通滤波器选择开关K702设置在直通位置，为便于观测，调整函数信号发生器正弦波输出频率为5000 HZ、8000 HZ输出电平为2VPP的测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （2）PAM脉冲抽样序列观察：用示波器同时观测正弦波输入信号（TP701） 、经滤波器输出的模拟信号（TP702）和抽样脉冲序列

17、信号（TP703），观测时以TP701做同步。调整示波器同步电平和微调调整函数信号发生器输出频率。使抽样序列和输入测试信号基本同步。测量抽样脉冲序列信号与正弦波输入信号的对应关系。（3）PAM脉冲抽样序列重建信号观测：TP704为重建信号输出测试点。保持测试信号不变，用示波器同时观测重建信号输出测试点和正弦波输入信号，观测时以TP701输入信号做同步。 2、平顶抽样脉冲序列测量（1）准备工作：将KQ02设置左端（平顶抽样状态），将测试信号选择开关K001设置在外部测试信号输入位置（右端）。首先将输入信号选择开关K701设置在测试位置，将低通滤波器选择开关K702设置在滤波位置，调整函数信号发生

18、器正弦波输出频率为1000 HZ输出电平为2VPP的测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。（2）平顶抽样序列观察：用示波器同时观测正弦波输入信号（TP701） 和抽样脉冲序列信号（TP703），观测时以TP701做同步。调整示波器同步电平和微调调整函数信号发生器输出频率。使抽样序列和输入测试信号基本同步。测量抽样脉冲序列信号与正弦波输入信号的对应关系。3、测出本实验箱（JH5001型通信原理基础实验箱）说明设置的低通滤波器的截止频率。五、思考题1、结合实验简述抽样定理。2、结合实验计算本组实验箱的输入信号最高频率（即低通滤波器的截止频率）。 六、实验报告要求1、整理实验数据，画出各

19、点测试波形，将测量数据和波形填入表2-1。2、写出各测试点波形名称、计算各波形的周期和频率。3、认真完成思考题。测量点输入信号频率5000HZ8000HZ平顶抽样1000HZTP701TP702TP703TP704表2-1实验三 PCM编译码实验一、实验目的1、 了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理；2、 熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；3、 了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用；4、 熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。二、实验仪器1、数字示波器 一台2、函数信号发生器 一台3、JH5001型通信原理基础实验箱 一台三、实验原理和电路说明脉冲编码（

20、PCM）技术已经在数字通信系统中得到了广泛的应用。十多年来，由于超大规模集成技术的发展，PCM通信设备在缩小体积、减轻重量、降低功耗、简化调试以及方便维护等方面都有了显著的改进。目前，数字电话终端机的关键部件，如编译码器（Codec）和话路滤波器等都实现了集成化。本实验是以这些产品编排的PCM编译码系统实验，以期让实验者了解通信专用大规模集成电路在通信系统中应用的新技术。众所周知，脉冲调制通信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进行传输。而脉冲编码调制就是对模拟信号先进行抽样后，再对样值的幅度进行量化、编码的过程。所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性

21、扫描，从而把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在本实验中，抽样速率采用8kbits。所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。一个模拟信号，经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模数变换，可记作A/D。由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。图

22、3-1 PCM的原理框图PCM的原理如图3-1所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，得到限带信号(3003400Hz)，再进行脉冲抽样，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“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，最后经编码，转换成二进制码信号。对于电话，CCITT(原国际电报电话咨询委员会，即现在的ITU-T，国际电信联盟)规定的抽样率为8KHZ，每个抽样值编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为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即

23、量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大。在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和律。如图3-2 （a）和（b）所示。图32 A律与律的压缩特性对于压缩器而言,其输入输出归一化特性表示式为：A律Vo = AV / (1+lnA) ( 0 Vi 1/A )或： Vo = (1+lnAV) / (1+lnA) ( 1/A Vi 1 ) 律Vo = （1+ln(1+Vi)） / ln (1+) ( 0 Vi 1 )A律PCM主要用于欧洲，律主要用于北美和日本，我国采用欧洲体制。 JH5001（）通信原理实验箱的PCM编译码器电路原理如下：PCM编译器模块，由语音

24、编译码集成电路U502（MC145540）、运放U501（TL082）、晶振U503（20.48M HZ）组成。PCM编译码器模块将来自用户接口模块2的模拟信号进行PCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM编译码功能。该器件具有多种工作模式和功能，工作前通过交换模块的开关KQ01将其配置成直接PCM模式，使其具有以下功能：1、自接口模块2的模拟信号进行PCM编码输出；2、输入的PCM码字进行译码，并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块1；在PCM编译码模块中，发送信号经运放U501A放大后，送入U502的2脚进行PCM编码。编码输入时钟为BCLK（256KHZ），编码数据从U5

25、02的20角输出（DT_ADPCM），FSX为编码抽样时钟（8KHZ）。译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输出,送到用户1接口模式中。PCM编译码模块中的各跳线功能如下: 1、跳线开关K501是用于选择输入信号,当K501置于正常位置时,选择来自用户2接口单元的话音信号;当K501置于测试位置时选择测试信号.测试信号主要用于测试ADPCM的编译码特性.测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号,当设置在交换模块内的跳线开关K001设置在1-2位置（左端）时，选择内部1KHZ测试信号；当设置在2-3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。2、跳线器K504是用

26、于设置PCM译码器的输入数据选择，当K504置于左端时译码数据来自MC145540的编码模块；当K504置于右端时译码数据来自扩展模块。在该模块中，各测试点的定义如下：1、TP501：发送模拟信号测试点2、TP502：PCM发送码字 3、TP503：PCM编码器输入/输出时钟 4、TP504：PCM编码抽样时钟 5、TP505：PCM接收码字 6、TP506：接收模拟信号测试点 该单元的电路框图见图3-3：K501TP501TP502U502PCM编/译码器跳线器TP506TP505TP503跳线器自用户接口测试信号NT发PCM码字TP5048KHz同步256KHz时钟收PCM码字自环扩展模块

27、K504至用户接口图3-3 PCM模块电路组成框图四、实验步骤1、准备工作：加电后，将交换模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。2、PCM编码器 方法： （A）准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号，用函数信号发生器产生一个频率为1000HZ、电平为2VPP的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。 （B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关

28、系。3、PCM译码器（1）准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用函数信号发生器产生一个频率为1000HZ、电平为2VP-P的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。（2）PCM译码器输出模拟信号观测：用示波器同时观测解码器输出信号端口(TP506)和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。定性的观测解码信号与输入信号的关系：质量、电平、延时。4 、PCM频率响应测量：将测试信号电平固定在2VP-P，调整测试信号频率，定性的观测解码恢复出的模拟信号

29、电平。观测输出信号电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系。5、 PCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000HZ，改变测试信号电平， 定性的观测解码恢复出的模拟信号质量，也可采用李沙育图形的模糊度来观察。五、思考题1、PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？2、PCM编码器的工作（输出）时钟与采样时钟各为多少？ 六、实验报告要求1、整理实验数据，画出各点测试波形，将测量数据和波形填入表3-1。2、写出各测试点波形名称、算出各波形的周期和频率。3、认真完成思考题。测量点输入信号频率输入悬空1000HZTP501TP502TP503TP504TP505TP506用直流档测电平 表3-1实验

30、四 ADPCM编译码器系统实验一、实验目的1、对ADPCM编码工作过程的理解；2、了解ADPCM编、译码的时序关系；3、了解模集成电路的工作原理和应用。二、实验仪器1、数字示波器 一台2、函数信号发生器 一台3、JH5001型通信原理基础实验箱 一台三、实验原理（一）ADPCM基本工作原理64kbit/s的A律或律的对数压扩PCM编码已经在大容量的光纤通信系统和数字微波系统中得到了广泛的应用。但PCM信号占用频带要比模拟通信系统中的一个标准话路带宽（3.1kHZ）宽很多倍，这样，对于大容量的长途传输系统，尤其是卫星通信，采用PCM方式的经济性能很难与模拟通信相比。多年来，人们一直研究压缩数字化

31、语音占用频带的工作，也即研究如何在相同质量指标的条件下降低数字化语音的数码率，也提高数字通信系统的频带利用率。通常把数码率低于64kbit/s的语音编码方法称为语音压缩编码技术。语音压缩编码方法很多，其中自适应差分脉码调制（ADPCM）是语音压缩中复杂度较低的一种编码方法，它可在32kbit/s数码率上达到64kbit/s的PCM数字电话语音质量。近年来，ADPCM已作为长途传输中一种新型的国际通用的语音编码方法。ADPCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行ADPCM编译码，该模块采用 MC145540集成电路完成ADPCM编译码功能。其具有多种工作模式和功能，开机时通过交换模块中的跳

32、线开关KQ01将其配置成ADPCM模式(直接将ADPCM码进行打包传输)，使其具有以下功能： 1、对接口模块送来的发支路模拟信号进行ADPCM编码输山。 2、将输入的ADPCM码字进行译码(即通话对方的ADPCM码字)，并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块。 ADPCM编译码模块使用PCM编泽码模块相同电路，ADPCM编译码器收、发两支路组成由编码集成电路U502(MCl45540)、运放U501(TL082)、晶振U503(2048MHz)及相应的跳线器、电位器组成。发送支路的发送信号经U501A运放放大后，送入U502的2脚进行ADPCM编码。编码的输出时钟为BCLK(256KHz)，编

33、码数据从U502的20脚输山(DT-ADPCMl)，FSX为编码抽样时钟信号(8KHz)。译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输山，送到用户接口模块中。该单元的电路框图见图4-1K501TP501TP502U502ADPCM编/译码器跳线器TP506TP505TP503跳线器自用户接口测试信号NT发ADPCM码字TP5048KHz同步256KHz时钟收ADPCM码字自环扩展模块K504至用户接口 图4-1 ADPCM模块电路组成框图四、 实验步骤 （一）准备工作 ADPCM编译码模块中的各跳线功能如下(测试点与PCM编译码模块相同)： 1、跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置

34、于正常位置时，选择来自用户接口单元的话音信号：当K501置于测试位置时选择测试信号。测试信号主要用于测试ADPCM的编译码特性。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关K001设置在左端时，选择内部1KHz测试信号；当设置在2_3位置(右端)时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。 2、跳线器K504是用于设置ADPCM泽码器的输入数据信号，当K504置于左端时编码数据自环送入MCl45540进行译码：当K504置于右端时编码数据送入扩展模块。（二）ADPCM编码实验1、输出时钟和抽样时钟信号观测用示波器同时观测帧同步时隙信号（TP504）和输出

35、时钟信号（TP503）,观测时以TP504做同步。分析和掌握ADPCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系。2、信号与ADPCM编码数据测量(1) 用示波器同时观测帧同步时隙信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握ADPCM编码输出数据与抽样时钟信号、输出时钟的对应关系。(2) 将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号2-3位置（右端）。此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入ADPCM编码器。将发通道增益选择开关K502设置在测试位置（右端），通过调整电位器W501改变发通道的信号

36、电平。用示波器观测编码输出数据信号（TP502）随输入信号电平变化的关系。（三）ADPCM译码实验1、将跳线开关K501设置在测试位置（右端）、K504设置在正常位置（左端）。此时将ADPCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。2、ADPCM译码器输出模拟信号观测：用示波器同时观测ADPCM译码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。定性的观测译码恢复出的模拟信号质量。 3、ADPCM频率响应测量：将测试信号电平固定在

37、2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测译码恢复出的模拟信号质量。观测信噪比随输入信号频率变化的相关关系。4、ADPCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平，定性的观测译码恢复出的模拟信号质量。也可采用李沙育图形的模糊度来观察。（四）ADPCM编译码去器性能验证实验 将示波器置于X-Y模式，输入信号（TP501）、输出信号（TP506）作为两个输入端，观察李沙育图形模糊度，说明系统性能。五、注意事项(1)加电，+5V,+12V,-12V灯亮。(2)将交换模块中的跳线开关KQ01置于右端（ADPCM编码位置）。(3) K501设置为2-3(右端)，K001置于右端，用

38、函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入J005和J006（地）。(4)用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503）,观测时以TP504做同步。(5) 用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。(6)用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。六、讨论思考题1、计算ADPCM编码器输出的ADPCM数据的速率是多少？2、ADPCM编码器的工作（输入）时钟与采样的时钟各为多少？3、ADPCM编码器的晶振

39、是20.48MHZ，问：内部要通过几分频才能得到采样频率？七、实验报告要求1、整理实验数据，画出各点测试波形，将测量数据和波形填入表4-1。2、画出实验过程中各测量点的波形图，注意对应相位关系。3、认真完成思考题。 测量点输入信号频率输入悬空1000HZTP501TP502TP503TP504TP505TP506用直流档测电平表4-1实验五 PCM系统与ADPCM系统性能比较实验一、实验目的1、加深对ADPCM编码工作过程的理解；2、加深对PCM编码工作过程的理解；3、比较PCM与ADPCM的工作原理；4、掌握一般通信系统的性能测试方法。二、实验仪表1、数字示波器 一台2、函数信号发生器 一台

40、3、JH5001型通信原理基础实验箱 一台三、实验原理本实验基本原理请参看实验三和实验四的相关章节，并认真复习ADPCM与PCM的基本原理与内容。四、实验内容（一）PCM系统性能指标测量1、PCM编译码系统动态范围测量动态范围是指在满足一定信噪比的条件下，允许输入信号电平变化的范围。通常规定测试信号的频率为1000Hz,动态范围应满足CCITT建议的框架（样板值，如下图所示）。S/N (dB )3020100-50-40-30-20-100dBmo测试时将跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，此时使ADPCM编码器和译码器构成自环。动态范围的测试连接见下图，该项测量内容视配备

41、的教学仪表来定。测量时，输入信号由小至大调节，测量不同电平时的S/N值，记录测量数据。为确保器件安全，不要求学生对输入信号的临界过载信号进行验证，取输入信号的最大幅度为5Vp_p。音频传输损伤测试仪编码器译码器自环J005J006发送接收2、PCM编译码系统信噪比测量跳线开关设置同上，测试连接与上相同。测量时，选择一最佳编码电平（通常为-10dBr），在此电平下测试不同频率下的S/N值。频率选择在300Hz、500Hz、800Hz、1000Hz、2010Hz、3000Hz、3400Hz，直接从音频损伤测试仪上读取数据，记录测量数据。该项测量视配备的教学仪表来定。3、频率特性测量跳线开关设置同上

42、。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp_p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。用示波器（或电平表）测量输出信号端口（TP506）的电平。改变函数信号发生器输出频率，用点频法测量。测量频率范围：250Hz-4000Hz。该项测试可以直接通过音频损伤测试仪测试。4、信道自环增益测量跳线开关设置同上。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp_p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。用示波器（或电平表）测量输出信号端口（TP506）的电平。将收发电平的倍数（增益）换算为dB表示。该项测试可以直接通过音频损伤测试仪测试。5、P

43、CM编译码系统信道空闲噪声测量跳线开关设置同上。测试连接与上相同。空闲噪声指标从音频损伤测试仪上直接读取。该项测量视配备的教学仪表来定。（二）ADPCM系统性能指标测量1、ADPCM编译码系统动态范围测量动态范围是指在满足一定信噪比的条件下，允许输入信号电平变化的范围。通常规定测试信号的频率为1000Hz,动态范围应满足CCITT建议的框架（样板值，如下图所示）。S/N (dB )3020100-50-40-30-20-100dBmo测试时将跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，此时使ADPCM编码器和译码器构成自环。动态范围的测试连接与PCM编码测量时相同，该项测量内容视配

44、备的教学仪表来定。测量时，输入信号由小至大调节，测量不同电平时的S/N值，记录测量数据。为确保器件安全，不要求学生对输入信号的临界过载信号进行验证，取输入信号的最大幅度为5Vp_p。2、ADPCM编译码系统信噪比测量跳线开关设置同上，测试连接与PCM相同。测量时，选择一最佳编码电平（通常为-10dBr），在此电平下测试不同频率下的S/N值。频率选择在300Hz、500Hz、800Hz、1000Hz、2010Hz、3000Hz、3400Hz，直接从音频损伤测试仪上读取数据，记录测量数据。该项测量视配备的教学仪表来定。3、频率特性测量跳线开关设置同上。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电

45、平为2Vp_p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。用示波器（或电平表）测量输出信号端口（TP506）的电平。改变函数信号发生器输出频率，用点频法测量。测量频率范围：250Hz-4000Hz。该项测试可以直接通过音频损伤测试仪测试。4、信道自环增益测量跳线开关设置同上。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp_p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。用示波器（或电平表）测量输出信号端口（TP506）的电平。将收发电平的倍数（增益）换算为dB表示。该项测试可以直接通过音频损伤测试仪测试。5、ADPCM编译码系统信道空闲噪声测量跳线开关设置同

46、上。测试连接与动态范围测量连接相同。空闲噪声指标从音频损伤测试仪上直接读取。该项测量视配备的教学仪表来定。五、实验步骤及注意事项(1)加电，+5V,+12V,-12V灯亮。(2)将交换模块中的跳线开关KQ01置于右端（ADPCM编码位置）。(3) K501设置为2_3(右端)，K001置于右端，用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp_p的正弦波测试信号送入J005和J006（地）。(4)用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503）,观测时以TP504做同步。(5) 用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时

47、以TP504做同步。(6)用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。(7)根据附录中的具体内容与要求进行测量，并把测量结果填入表格中。六、讨论思考题1、 与PCM码字观测结果比较，为什么在ADPCM编码方式下，观测不到随电平变化有一个比较稳定的码字？2、 比较PCM与ADPCM的工作原理。3、 说说PCM与ADPCM的编码速率有何不同，为什么？七、实验报告要求1、 整理实验数据，画出相应的曲线和波形。2、 在通信系统中PCM接收端应如何获得接收输入时钟和接收帧同 步时钟信号？3、 根据测量结果，对ADPCM和PCM系统的输

48、入/输出时钟信号、抽样时钟和数据信号的频率及速率进行比较。4、 在实际的通信系统中收端(译码)部分的定时信 号是怎样获取的？5、 对ADPCM和PCM系统的系统性能进行比较。6、 对改进实验有什么建议？实验六 FSK调制解调实验一、实验目的1、了解FSK调制的基本工作原理及电路组成；2、了解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。二、实验仪器1、数字示波器 一台2、函数信号发生器 一台3、JH5001型通信原理基础实验箱 一台三、实验原理 FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。数字调频又可称作频

49、移键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号：若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。通常，FSK信号的表达式为：（二进制）（二进制）其中2f代表信号载波的恒定偏移。产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形

50、在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。不连续的FSK信号表达式为：（二进制）（二进制）其实现如图6-1所示：图6-1非连续相位FSK的调制框图本实验电路中，由实验提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。(一)FSK调制电路工作原理1、FSK调制原理框图，见图6-22、FSK调制工作原理。由图6-2可知，输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制f1=20KHz的载频，另一路经倒相器去控制f2=8KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出fl=20KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2打开，此时输出f2=8KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。6-2电路中的两路载频(fl、f2)由内时钟信号发生器产生，经过开关K901，K90