通信原理V2.1

1、通信原理通信原理 多媒体课件多媒体课件武汉凌特电子技术有限公司WUHAN LABTECH ELECTRONICS TECHNOLOGY CO.,LTD地址：武汉市洪山区卓刀南路3-21号邮编：430079电话真opyright( C) 武汉凌特电子技术有限公司 All Rights Reserved. 公司主页联系我们公司简介进入课件 是一家专业从事通信电子类教学仪器设备及射频、微波系列产品的开发、生产、销售和技术服务的高新技术企业。公司坐落在“武汉中国光谷”及武汉高校群中，依托其地域、信息、政策和产业优势，紧跟国内外先进技术，为用户提供

2、优质的产品及服务。 武汉凌特电子技术有限公司 公司秉承“诚信、高效、务实、创新”的经营理念和“为用户创造价值”的企业宗旨，致力于用户、股东、员工和社会的共同发展；“与时俱进、开拓创新、追求卓越”是凌特电子的企业精神；努力营造先进的企业文化、保持企业的持续发展和永续经营是我们的追求。 数字基带传输技术数字基带传输技术 课件目录实验平台模块简介实验平台模块简介多媒体课件按钮使用说明多媒体课件按钮使用说明信号源实验信号源实验语音编码技术语音编码技术锁相环实验锁相环实验 数字调制与差错控制技术数字调制与差错控制技术 同步技术同步技术 时分复用技术时分复用技术 信道模拟信道模拟 系统及二次开发实验实验系

3、统及二次开发实验实验 三、抽样定理和三、抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调 课件目录第一章第一章 信号源实验信号源实验一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 二、模拟信号源实验二、模拟信号源实验 五、脉冲编码调制解调五、脉冲编码调制解调 四、增量调制编译码系统四、增量调制编译码系统六、六、ADPCMADPCM编译码编译码第二章第二章 语音编码技术语音编码技术九、振幅键控九、振幅键控ASK调制与解调调制与解调 课件目录第三章第三章 锁相环实验锁相环实验七、模拟锁相环七、模拟锁相环 八、数字频率合成八、数字频率合成 十、移频键控十、移频键控FSK调制与解调调制与解调十

4、二、十二、QPSKQPSK调制与解调调制与解调十四、汉明码编译码实验十四、汉明码编译码实验第四章第四章 数字调制与差错控制技术数字调制与差错控制技术十一、十一、PSK/DPSK调制与解调调制与解调 十三、矢量调制星座图十三、矢量调制星座图 十七、帧同步提取实验十七、帧同步提取实验 课件目录第五章第五章 数字基带传输技术数字基带传输技术十五、码型变换实验十五、码型变换实验 十八、位同步信号提取实验十八、位同步信号提取实验 十九、十九、同步载波提取实验同步载波提取实验第六章第六章 同步技术同步技术十六、眼图观测实验十六、眼图观测实验 二十三、二十三、眼图观测眼图观测系统系统实验（选做）实验（选做）

5、 课件目录第七章第七章 时分复用技术时分复用技术二十、两路二十、两路PCMPCM时分复用通话时分复用通话 二十四、二十四、数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收实验实验 （选做）（选做）第八章第八章 信道模拟信道模拟二十一、两路二十一、两路PCMPCM解复用通话解复用通话 二十二、计算机数据通信实验二十二、计算机数据通信实验二十五、二十五、信道模拟实验（选做）信道模拟实验（选做）课件目录第八章第八章 系统实验系统实验二十六、载波传输系统实验二十六、载波传输系统实验二十七、数字基带传输系统实验二十七、数字基带传输系统实验二十八、两路话音二十八、两路话音+两路计算机数两路计算机数据传输系统实验据传输

6、系统实验第九章第九章 二次开发实验二次开发实验一般表示上一页 一般表示下一页 表示返回本实验首页一般表示图形链接 一般表示返回刚刚浏览的那一页触发它可以看到分步连线 表示返回总目录实验结果专用链接，触发它可以看到该点的波形，再次触发波形隐藏其他文字链接不作说明多媒体课件按钮使用说明多媒体课件按钮使用说明通信原理实验平台模块简介通信原理实验平台模块简介解复用NRZ码输入PN序列输出信号源信号源同步正弦波信号输出非同步信号输出时钟1输出帧同步输出时钟2输出NRZ码输出NRZ码位同步NRZ码帧同步音乐片输出信源编码信源编码1 1PAM抽样时钟(16K)音频信号(2K同步正弦波输入)CVSD编码时钟输

7、入(32K)音频信号(2K同步正弦波输入)译码输入端抽样输出测试点及插孔CVSD编码输出测试点及插孔信号恢复输出观测点及插孔CVSD译码时钟输入插孔CVSD译码输出测试点及插孔CVSD译码输入插孔ADPCM译码信号输出插孔及测试点ADPCM编码信号输出插孔及测试点PCM译码位同步信号输入插孔信源编码信源编码2 2A路模拟信号输入A路PCM编码帧同步输入A路PCM编码输出A路PCM译码输入A路PCM译码输出A路PCM译码帧同步输入主时钟2.048MPCM编码位同步信号输入插孔B路测试点及插孔参考A路进行ADPCM编码信号输入孔ADPCM译码信号输入插孔及测试点译码信号送入耳机连接孔话筒语音信号放

8、大输出话筒与耳机插座调制电路调制电路ASK载波输入测试点及插孔(64K)NRZ码输入测试点及插孔(8K)FSK载波输入(128K、64K)载波输入(128K)DPSK时钟输入测试点及插孔(32K)NRZ码输入测试点及插孔(8K)NRZ码输入(32K)ASK调制输出测试点及插孔FSK调制输出测试点及插孔PSK/DPSK调制输出测试点及插孔解调电路解调电路ASK解调信号输入测试点及插孔FSK解调信号输入测试点及插孔经同步提取出来的载波输入(128K)PSK/DPSK解调信号输入测试点及插孔ASK解调输出测试点及插孔抽样判决后ASK解调输出测试点及插孔FSK解调输出测试点及插孔抽样判决后FSK解调输

9、出测试点及插孔PSK/DPSK解调输出测试点及插孔抽样判决后PSK/DPSK解调输出测试点及插孔DPSK解调位时钟测试点及插孔Q路QPSK调制信号观测点I路NRZ码输出测试点QPSKQPSK调制电路调制电路Q路NRZ码输出测试点I路QPSK调制信号观测点QPSK调制信号合路输出观测点NRZ码输入(16K)时钟输入(16K)QPSK解调出来的基带信号QPSK解调信号输入测试点I路定时判决输出Q路定时判决输出I路解调输出未数字化前的模拟信号I路解调输出未数字化前的模拟信号载波输入(512K)HDB3/AMI电平变换输出编译码位时钟基带传输信号输入基带传输编码两路输出码型变换码型变换基带传输译码信号

10、输出点基带传输译码两路输入电平变换两路信号输入电平变换后两路信号输出HDB3/AMI电平变换输入载波同步载波同步PSK调制信号输入测试点及插孔误差电压观测点PSK同步载波输出PSK调制信号和0相载波相乘滤波后的波形观测点PSK调制信号和/2相载波相乘滤波后的波形观测点压控晶振输出滤波法位同步提取单元基带信号基带信号经微分后波形测试点基带信号经整流后波形测试点波形变换后经低通滤波器输出位同步输出观测点及插孔锁相环法位同步提取单元基带信号输入点位同步提取E1帧同步信号NRZ码帧同步输出24分频输出巴克码识别器输出相位误差极性相位误差绝对值控制指令电平观测点锁相环主时钟一路PCM解复接输出信号所在时

11、隙的帧同步串口数据输入2串口数据输入PCMPCM时分复用时分复用串口数据输出1主时钟(2048K)帧同步码所在0、1、2时隙的帧同步信号一路PCM信号输入二路PCM信号输入二路PCM信号所在时隙的帧同步信号(时隙232可选)复用信号输出解复用位时钟解复用帧同步复用信号输入解复用输出的帧同步码一路解复用输出二路解复用输出二路PCM解复接输出信号所在时隙的帧同步信号串口数据输出方波输出插孔及测试点锁相环锁相环时钟/正弦信号输入(1K)锁相环输出通过拨码开关S1、S2、S3改变分频比通过拨码开关S4改变锁相环的振荡频率汉明码汉明码输入数据显示输出数据显示汉明码显示误码显示通过拨码开关插入误码 信道模

12、信道模拟拟、眼、眼图图及最佳抽及最佳抽样样NRZ IN：数字信号输入 BS IN：为输入信号NRZ IN的位时钟 NRZ OUT：将Filter OUT信号抽样判决后恢复出的数字信号 BS OUT ：NRZ OUT信号的位时钟 Filter OUT：NRZ OUT经信道传输后的信号 一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 一、实验目的一、实验目的二、实验内容二、实验内容三、实验仪器三、实验仪器四、实验原理四、实验原理五、实验框图五、实验框图六、实验步骤六、实验步骤七、实验结果七、实验结果一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 一、实验目的一、

13、实验目的1、熟悉各种时钟信号的特点及波形；2、熟悉各种数字信号的特点及波形。二、实验内容二、实验内容1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形；2、测量并分析各测量点波形及数据；3、学习 CPLD可编程器件的编程操作。一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 1、信号源模块 一块2、连接线 若干3、20M 双踪示波器 一台三、实验仪器三、实验仪器一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 CPLD可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。它由CPLD可编程器件ALTERA公司的EPM240T100C5、下载接口电路和一块晶振组

14、成。晶振JZ1用来产生系统内的32.768MHz主时钟。本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号，理论联系实验，提高实际操作能力。1 1、CPLDCPLD数字信号发生器数字信号发生器，包括以下五个部分： 时钟信号产生电路； 伪随机码产生电路； 帧同步信号产生电路； NRZ码复用电路及码选信号产生电路； 终端接收解复用电路。四、实验原理四、实验原理一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 2 2、2424位位NRZNRZ码产生电路码产生电路 本单元产生NRZ信号，信号速率可根据输入时钟不同自行选择，

15、帧结构如下图所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16路为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。LED亮状态表示1码，熄状态表示0码。四、实验原理四、实验原理一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 五、实验框图五、实验框图一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 CPLD数字信号产生时钟信号伪随机码帧同步信号NRZ码产生复用与解复用电路六、实验步骤六、实验步骤一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 1、将信号源模块固定在主机箱上，将黑

16、色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好，打开电源；2、观测时钟信号输出波形。 信号源输出两组时钟信号，对应输出点为“CLK1”和“CLK2”，拨码开关S4的作用是改变第一组时钟“CLK1”的输出频率，拨码开关S5的作用是改变第二组时钟“CLK2”的输出频率。拨码开关拨上为1，拨下为0。查看信号源模块点击（1）根据码型与频率对照表改变S4，用示波器观测第一组时钟信号“CLK1”的输出波形；（2）根据码型与频率对照表改变S5，用示波器观测第二组时钟信号“CLK2”的输出波形； 查看码型与频率对照表点击六、实验步骤六、实验步骤一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 3、用示波器观

17、测帧同步信号输出波形 信号源提供脉冲编码调制的帧同步信号，在点“FS”输出，一般时钟设置为2.048M、256K，在后面实验中有用到。将拨码开关S4分别设置为“0100”、“0111” ，用示波器观测“FS”的输出波形。4、用示波器观测伪随机信号输出波形 伪随机信号码型为111100010011010，码速率和第一组时钟速率相同，由S4控制。根据码型与频率对照表改变S4，用示波器观测“PN”的输出波形。六、实验步骤六、实验步骤一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 5、观测NRZ码输出波形 信号源提供24位NRZ码，码型由拨码开关S1，S2，S3控制，码速率和第二组时

18、钟速率相同，由S5控制。（1）将拨码开关S1，S2，S3设置为01110010 11001100 10101010，S5设为1010，用示波器观测“NRZ”输出波形；（2）保持码型不变，改变码速率（改变S5），用示波器观测“NRZ”输出波形；（3）保持码速率不变，改变码型（改变S1、S2、S3），用示波器观测“NRZ”输出波形。 查看数字信号源输出波形点击6、实验结束关闭电源，整理数据完成实验报告。一、一、CPLDCPLD可编程数字信号发生器可编程数字信号发生器 二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 图2-1 同步正弦波产生电路C25333321411U19ATL0841098U19CTL08

19、4R1920KC35472W1100K2K1TP32KC7104C19104C14104+12V-12VR76k8R106k8R96k8R1510kTH1TH二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 图2-2 非同步信号源产生电路32184U10ATL082C4104-12V+12VC31041TP4非同步信号调节幅度TH8TH32184U11ATL082R61100W4100KS6SW-PBS7SW-PBS8SW-PBR3010KR6015KC38330PC41100P567U10BTL082C40330PR2722KR2827KR2910KR3347KC26104C24104 +12V-12V

20、C37330PP0.31P0.22P0.13P0.04GND5VDD6RST/C2CK7P2.0/C2D8P1.79P0.420P0.519P0.618P0.717P1.016P1.115P1.214P1.313P1.412P1.511P1.610U5C8051F3303.3VR596203.3VC2CKC2DC33104C30104C43100uD9LEDD10LEDD11LEDR77330R78330R80330R76100R74100R73100波形选择频率 +频率 -567U11BTL082R8310KR823.3KselR811KX013X114X215X312X41X55X62X7

21、4INH6A11B10C9VEE7X3VCC16GND8U14CD4051sel+12V567U20BTL082R8710KR853.3KR211K567U9BTL082+12V-12VC42330PR8415KR716.8KR233.3KC44200PR2510K32184U9ATL082sel132184U20ATL082R8810KR863.3KR221Ksel1+12V-12V二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 图2-3 音乐信号产生电路D43.3VR34100E410uF/16V1234U21K13PIN1TP10MUSICVCCTH7THC6104C9104+12V-12V321

22、84U7AR4751kR524k7R56100kC10153R628k2R4010k567U7BC22682C11102C20222二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 图2-4 64K载波产生电路321411U17ATL084C31104W250KR1451KR2447K121314U17DTL0841TP164KC21 470pfC28200pfR354k7R3110K64kC18104C15104C39 102R547k+12V-12VTH2TH二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 图2-5 128K载波产生电路 321411U18ATL084C32104W350KR1651KR2639

23、k121314U18DTL0841TP2128KC23330pfC29100pfR363k3R328k2128kC2104C12104C17470pfR7239k+12V-12VTH3TH一、实验目的一、实验目的二、实验内容二、实验内容三、实验仪器三、实验仪器四、实验原理四、实验原理五、实验步骤五、实验步骤六、实验结果六、实验结果二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 一、实验目的一、实验目的1、熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途；2、观察分析各种模拟信号波形的特点。二、实验内容二、实验内容1、测量并分析各测量点波形及数据；2、熟悉几种模拟信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。二、二、模拟信

24、号源实验模拟信号源实验 1、信号源模块 一块2、连接线 若干3、20M 双踪示波器 一台三、实验仪器三、实验仪器二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号：同步正弦波信号、非同步正弦波信号、话音信号、音乐信号等。1 1、同步信号源（同步正弦波发生器）、同步信号源（同步正弦波发生器）功用： 同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，可用在PAM抽样定理、增量调制编码、PCM编码实验，作为模拟输入信号。在没有数字存贮示波器的条件下，用它作为编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。 四、实验原理四、实验原理二、二、模拟

25、信号源实验模拟信号源实验 电路原理： 图2-1为同步正弦信号发生器的电路图，点击 查看。它由2KHz方波信号产生器（图中省略了）、同向放大器和低通滤波器三部分组成。 2KHz的方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“2K同步正弦波” 为其测量点。U19A及周边的电阻组成一个同相放大电路，起到隔离放大的作用，U19C及周边的阻容网络组成一个截止频率为2K的二阶低通滤波器，滤除方波信号中的高次谐波和杂波。得到正弦波信号。调节W1改变同相放大器增益，从而改变输出正弦波的幅度（05V）。四、实验原理四、实验原理二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 2 2、非同步信号源（非同步正弦波

26、发生器）、非同步信号源（非同步正弦波发生器） 非同步信号源利用混合信号SoC型8位单片机C8051F330，采用DDS(直接数字频率合成)技术产生。通过按键S6选择输出波形，对应发光二极管亮。它可产生频率为180Hz18KHz的正弦波、180Hz10KHz的三角波和250Hz250KHz的方波信号。按键S7、S8分别可对各波形频率进行增减调整。 非同步信号源的电路图如图2-2所示，点击 查看，非同步信号输出幅度为04V，通过调节W4改变输出信号幅度。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的模拟输入信号。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉

27、冲编码调制实验的模拟输入信号。 四、实验原理四、实验原理二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 3 3、音乐信号产生电路、音乐信号产生电路功用 音乐信号产生电路用来产生音乐信号，作模拟输入信号检查话音信道的开通情况及通话质量。工作原理 音乐信号产生电路见图2-3，点击 查看。音乐信号由U21音乐片厚膜集成电路产生。该片的1脚为电源端，2脚为控制端，3脚为输出端，4脚为公共地端。VCC经R34、D4向U21的1脚提供3.3V电源电压，当2脚通过K1输入控制电压+3.3V时，音乐片即有音乐信号从第3脚输出，经低通滤波器输出，输出端口为“音乐输出”。四、实验原理四、实验原理二、二、模拟信号源实验模拟信

28、号源实验 4 4、载波产生电路、载波产生电路功用：载波产生电路用来产生数字调制所需的正弦波信号，频率有64KHz和128KHz两种。工作原理：64K载波产生电路如图2-4所示，点击 查看；128K载波产生电路如图2-5所示，点击 查看。 64KHz（128KHz）方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“64K同步正弦波”（“128K同步正弦波”）为其测量点。U17A（U18A）及周边的电阻组成一个同相放大电路，起到隔离放大的作用，U17D（U18D）及周边的阻容网络组成一个截止频率为64K(128K)的二阶低通滤波器，滤除方波信号中的高次谐波和杂波。得到正弦波信号。调节W2

29、（W3）改变同相放大器增益，从而改变输出正弦波的幅度（05V）。四、实验原理四、实验原理二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 1、将信号源模块固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好，打开电源；2、用示波器测量“2K同步正弦波”、“64K同步正弦波”、“128K同步正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器W1，W2，W3可分别改变各正弦波的幅度；3、用示波器测量“非同步信号源”输出波形。 1）按键S6选择为“正弦波”，改变W4，调节信号幅度（调节范围为04V），用示波器观察输出波形。 2）保持信号幅度为3V，改变S7、S8，调节信号频率（调节范围为180Hz18KHz），用示波器

30、观察输出波形。 3）将波形分别选择为三角波、方波，重复上面两个步骤。查看信号源模块点击五、实验步骤五、实验步骤二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 （3）将波形分别选择为三角波，方波，重复上面两个步骤。4、将控制开关K1设为“ON”，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出，用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形；查看模拟信号源输出波形点击5、实验结束关闭电源，整理波形完成实验报告。五、实验步骤五、实验步骤二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 二、二、模拟信号源实验模拟信号源实验 图3-1 抽样与恢复三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调图3-2 采用不同抽样频率时抽样

31、信号的频谱 三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调100 0 10（b）高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）（c）低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）sTsTsmmsssmms图3-3 平顶抽样三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调自然抽样平顶抽样)(tm)(tT图3-5 脉冲幅度调制电路原理图三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调1TP2PAM-SIN1TP1PAMCLK1TP3PAM TH3THE110uF/16VCOMMON2NC1NO3K1SW SPDTINPUT1NC2V-3NC4NC5NC6OUTPUT7Vos14NC13V+

32、12LOGIC11LOGIC REF10NC9Ch8U2LF398E210uF/16VC1104C29104C31222R41KC20104+12V-12VR7RES2图3-6 PAM解调滤波电路三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调R2910k1TP10IN E1010uF/16V321411U7ATL084567U7BTL084R393k3R448k2C21222C27223R3710kR3415k1TP11OUTTH14THR810kVCC1098U7CTL084121314U7DTL084+12V-12VC3512C28102C8222C22102C25222C715

33、2R4110kW110KR4310kR4210k一、实验目的一、实验目的二、实验内容二、实验内容三、实验仪器三、实验仪器四、实验原理四、实验原理五、实验框图五、实验框图六、实验步骤六、实验步骤三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调一、实验目的一、实验目的1、通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理；2、通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。二、实验内容二、实验内容1、观察基带信号、脉冲幅度调制信号、抽样时钟的波形，并注意观察它们之间的相互关系及特点；2、改变基带信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。三、三、抽样定理和抽样定理和PAM

34、PAM调制解调调制解调1、信号源模块 一块2、模块1 一块3、连接线 若干4、20M 双踪示波器 一台三、实验仪器三、实验仪器三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调（一）基本原理（一）基本原理1、抽样定理 抽样定理表明：一个频带限制在（0， ）内的时间连续信号 ，如果以T 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则 将被所得到的抽样值完全确定。 假定将信号 和周期为T的冲激函数 相乘，如图 所示。乘积便是均匀间隔为T秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上 的值，它表示对函数 的抽样。若用 表示此抽样函数，则有：四、实验原理四、实验原理三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解

35、调调制解调Hf21( )m tHf( )m t( )m t）t (T( )m t( )m t( )m ts( )( )( )sTm tm tt 如果连续信号的频带不是限于0与 之间，而是限制在 （信号的最低频率）与 （信号的最高频率）之间（带通型连续信号），那么，其抽样频率 并不要求达到 ，而是达到2B即可，即要求抽样频率为带通信号带宽的两倍。 图3-2画出当抽样频率 2B（无混叠）时及当抽样频率 2B（有混叠）时两种情况下冲激抽样信号的频谱。点击 查看。四、实验原理四、实验原理三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调HfHfLfsfHf2sfsf00（a）连续信号的频谱 mm

36、2、脉冲振幅调制（PAM） 所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。但是实际上真正的冲激脉冲串并不能付之实现，而通常只能采用窄脉冲串来实现。因而，研究窄脉冲作为脉冲载波的PAM方式，将具有实际意义。 PAM方式有两种：自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称为“曲顶”抽样，已抽样信号ms(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变化的规律。平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，点击 查看。这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。在实际中，平顶抽样的PAM信号常常

37、采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。四、实验原理四、实验原理三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调（二）电路组成（二）电路组成 脉冲幅度调制实验系统如图3-4所示，主要由抽样保持芯片LF398和解调滤波电路两部分组成，电路原理图如图3-5所示。点击 查看原理图。四、实验原理四、实验原理三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调图3-4 脉冲振幅调制电路原理框图（三）实验电路工作原理（三）实验电路工作原理 1、PAM调制电路 LF398是一个专用的采样保持芯片，它具有很高的直流精度和较高的采样速率，器件的动态性能和保持性能可以通过合适的外接保持电容C33达到

38、最佳。LF398的内部结构如下图所示； 四、四、 实验原理实验原理三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调（三）实验电路工作原理（三）实验电路工作原理 N1是输入缓冲放大器，N2是高输入阻抗射极输出器。S为逻辑控制采样/保持开关，当S接通时，开始采样；当S断开时，开始保持。 如图3-5 所示，被抽样信号从PAM-SIN输入，进入LF398的1脚Vi端，经内部输入缓冲放大器N1放大后送到模拟开关S，此时，将抽样脉冲作为S的控制信号，当LF398的11脚MCTR端为高电平时开关接通，为低电平时开关断开。然后经过射极输出器N2输出比较理想的脉冲幅度调制信号。K1为“平顶抽样”、“自然

39、抽样”选择开关。四、实验原理四、实验原理三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调2、PAM解调与滤波电路 解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。组成了一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。该电路还用在接收通道电路中。解调电路如图3-6所示，点击 查看。四、实验原理四、实验原理三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调五、实验框图五、实验框图三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调1、将信号源模块、模块1固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。

40、2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将信号源模块和模块1的电源开关拨下，观察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯，黄色为+12V电源指示灯。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，再打开电源做实验，不要带电连线）。3、观测PAM自然抽样波形（1）用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在3V左右；（2）将信号源上S4设为1010，使“CLK1”输出32K时钟；六、实验步骤六、实验步骤三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调（3）将模块1上K1选到“自然抽样”；（4）关闭电源，按如下方式

41、连线，点击 查看连线。检查连线是否正确，检查无误后打开电源检查连线是否正确，检查无误后打开电源（5）用示波器在“抽样输出”处观察PAM抽样波形；4、观测PAM平顶抽样波形（1）用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在4V左右。六、实验步骤六、实验步骤三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调源端口源端口目标端口目标端口连线说明连线说明信号源：“2K同步正弦波”模块1:“PAM-SIN”提供被抽样信号信号源：“CLK1”模块1:“PAMCLK”提供抽样时钟（2）将信号源上S1、S2、S3依次设为“10000000”、“10000000

42、”、“10000000”，将S5拨为“1000”，使“NRZ”输出速率为128K，抽样频率为：NRZ频率/8（实验中的电路，NRZ为“1”时抽样，为“0”时保持。在平顶抽样中，抽样脉冲为窄脉冲）。（3）将K1设为“平顶抽样”。关闭电源，按下列方式进行连线。（4）打开电源，用示波器在“抽样输出”处观察平顶抽样波形。5、改变抽样时钟频率，观测自然抽样信号，验证抽样定理。六、实验步骤六、实验步骤三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调源端口源端口目标端口目标端口连线说明连线说明信号源：“2K同步正弦波”模块1:“PAM-SIN”提供被抽样信号信号源：“NRZ”模块1:“PAMCLK”

43、提供抽样时钟6、观测解码后PAM波形与原信号的区别。（1）步骤3的前3步不变,按如下方式连线：点击 查看连线（2）将K1设为“自然抽样”，用“PAM-SIN”信号做示波器的触发源，用双踪示波器对比观测“PAM-SIN”和“OUT”波形。7、将信号源产生的音乐信号输入到模块1的“PAM-SIN”，“自然抽样”和“IN”相连，PAM解调信号输出到信号源上的“音频信号输入”，通过扬声器听语音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。六、实验步骤六、实验步骤三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调源端口源端口目标端口目标端口连线说明连线说明信号源：“2K同步正弦波”模块1:“PAM-SIN

44、”提供被抽样信号信号源：“CLK1”模块1:“PAMCLK”提供抽样时钟模块1:“自然抽样”模块1:“IN”将PAM信号进行译码触发按钮 看连线三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调提供被抽样信号提供抽样时钟1、用示波器观测2K同步正弦波，调节W1使之幅度为3V2、拨码开关S4拨为“1010”3、K1拨到“自然抽样”4、用示波器在“抽样输出”处观察PAM抽样波形5、K1拨到“平顶抽样”6、用示波器在“抽样输出”处观察保持信号波形（结束结束）返回返回波形波形三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调改变S4码型控制抽样频率送入要恢复的信号在PAM-SIN与OUT处

45、对比观测波形返回返回波形波形三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调平顶抽样自然抽样三、三、抽样定理和抽样定理和PAMPAM调制解调调制解调四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统图4-5 CVSD编码器、解码器方框图 一、实验目的一、实验目的二、实验内容二、实验内容三、实验仪器三、实验仪器四、实验原理四、实验原理五、实验框图五、实验框图六、实验步骤六、实验步骤四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统一、实验目的一、实验目的1、掌握增量调制编译码的基本原理，并理解实验电路的工作过程；2、了解不同速率的编译码，以及低速率编译码时的输出波形；3、理解连续可变斜率增量调制系统

46、的电路组成与基本工作原理；4、熟悉增量调制系统在不同工作频率、不同信号频率和不同信号幅度下跟踪输入信号的情况。二、实验内容二、实验内容1、观察增量调制编码各点处的波形并记录下来；2、观察增量调制译码各点处的波形并记录下来；3、工作时钟可变时M编译码比较实验四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统1、信号源模块 一块2、模块1 一块3、20M 双踪示波器 一台4、连接线 若干三、实验仪器三、实验仪器四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统（一）基本原理（一）基本原理 增量调制简称为 ，它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化方法。近年来在高速超大规模集成电路中用作A/D转换器。增量调制获

47、得应用的主要原因是：1）在比特率较低时，增量调制的量化信噪比高于PCM；2）增量调制的抗误码性能好。能工作于误比特率为10-210-3的信道，而PCM则要求误比特率为10-410-6；3）增量调制的编译码器比PCM简单。 我们知道，一位二进制码只能代表两种状态，当然就不可能去表示抽样值的大小。可是，用一位码却可以表示相邻抽样值的相对大小，而相邻抽样值的相对变化将能同样反馈模拟信号的变化规律。 四、实验原理四、实验原理四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统M 一个简单的 系统组成如下图所示。它由相减器、判决器、本地译码器、积分器、抽样脉冲产生器及低通滤波器组成。本地译码器实际为一脉冲发生器

48、和积分器，它与接收端的译码器完全相同。四、实验原理四、实验原理四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统M 其工作过程如下：消息信号 与来自积分器的信号 相减后得到量化误差信号 。如果在抽样时刻 ，判决器（比较器）输出则为“1”；反之 时则为“0”。判决器输出一方面作为编码信号经信道送往接收端，另一方面又送往编码器内部的脉冲发生器：“1”产生一个正脉冲，“0”产生一个负脉冲，积分后得到 。由于与接收端译码器中积分输出信号是一致的，因此 常称为本地译码信号。接收端译码器与发送端编码器中本地译码部分完全相同，只是积分器输出再经过一个低通滤波器，以滤除高频分量。四、实验原理四、实验原理四、四、增量

49、调制编译码系统增量调制编译码系统( )m t( )m t( )e t( ) 0e t ( ) 0e t ( )m t( )m t 综上所述，简单增量调制电路在实际通信中没有得到应用是因为它的信号量化噪声比小，主要是量化阶距（量阶）固定不变，即为均匀量化。对均匀量化而言，如果量阶取值较大，则信号斜率变化较小的信号量化噪声（又称颗粒噪声）就大；如果量阶取值较小，则信号斜率较大的量化噪声（又称过载噪声）就大。均匀量化无法使两种噪声同时减小，这样，以致于信号的动态范围变窄，但是它为增量调制技术提供了理论基础。 在语音通信中应用较为广泛的是音节压扩自适应增量调制，它是在数字码流中提取脉冲控制电压，经过音

50、节平滑，按音节速率（也就是语音音量的平均周期）去控制量化阶距的。在各种音节压扩自适应增量调制中，连续可变斜率增量调制（CVSD）系统用得较多。在实验箱中，也以连续可变斜率增量调制作为实验内容进行。四、实验原理四、实验原理四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统（二）实验电路组成及原理（二）实验电路组成及原理 连续可变斜率增量调制（Continuously Variable Slope Delta Modulation），其英文缩写为CVSD，有专用集成芯片，其型号有：MC34115，MC3417，MC3418，MC3517，MC3518，MC35115等等。它是美国摩托罗拉（Motorol

51、a）公司生产，只需要一个时钟信号，在该集成芯片的外围适当接上一些分立元器件作为辅助电路，即可实现音节压扩自适应增量调制。若在该芯片管脚的第15端接上不同的电平（高电平或低电平）即可作发端的编码器，也可作接收端的译码器。点击 查看CVSD编码器，解码器的方框图。四、实验原理四、实验原理四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统 与简单增量调制相比，发端的编码器在反馈回路中增加了自适应控制电路，即音节压扩控制电路，它由三个部分组成：斜率过载检测电路：用来检测过载状态，它是由一个4比特移位寄存器构成的输出四连“1”码或四连“0”码，其电路由D触发器作移位寄存器，电路辅有与门、或门。斜率过载检测电路

52、也称为电平检测电路。斜率量值控制电路：用来转换量化阶距的大小。其电路由RC音节平滑滤波器、电压电流转换器和非线性网络组成。斜率极性控制电路：用来转化量化阶距的极性，当 时，输出为正极性，当 时，输出为负极性，其电路由脉冲幅度调制器和积分网络组成。四、实验原理四、实验原理四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统( ) 0e t ( ) 0e t 其电路的工作过程是这样的：在输入端，话音信号 与话音信号 进行比较，将其比较的结果 值进行判决，若 ，则 输出“1”码，若 ，则 输出为“0”码，这同简单增量调制器编码方式是相同的。当输入话音信号 中，连续出现上升沿或连续出现下降沿，或者说输入信号中

53、正斜率增大或负斜率增大，在编码器的输出端 中将出现连续的“1”码或“0”码，这样，如果不增加自适应控制电路，则将会出现 无法跟踪 信号，而出现过载现象，如下图所示。因此需在电路中增加自适应控制电路 四、实验原理四、实验原理四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统( ) 0e t ( ) 0e t ( )m t( )m t( )e t( )p t( )p t( )m t( )p t( )m t ( )m t 在接收端，在CVSD解码器的方框图中，也同样增加了自适应控制装置，其作用同发送端的编码器，它的反馈部分也完全同上述一样，正是这样，CVSD编码器与解码器在电路结构上只有很小的差别，因此加

54、上一些转换控制电路就可以使它们两者完全兼容，这正是如前所述，即可作编码器，又可做解码电路。 MC系列的数字信号压扩M单片集成电路主要性能介绍详见实验指导书，这里就不作赘述。四、实验原理四、实验原理四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统五、实验框图五、实验框图四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统五、实验框图五、实验框图四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统( (一一) )、增量调制的编码实验、增量调制的编码实验1、增量调制CVSD（M）编码实验（1）用示波器测量信号源“2K同步正弦波”，调节W1改变信号幅度，使输出峰-峰值为2V的正弦波信号（2）将信号源板上S4设为1010，

55、使“CLK1”输出32K的时钟信号。（3）关闭电源，按如下方式连线：点击 查看连线* * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源检查连线是否正确，检查无误后打开电源六、实验步骤六、实验步骤源端口源端口目标端口目标端口连线说明连线说明信号源：“2K同步正弦波” 模块1:“CVSD-SIN”提供音频信号信号源：“CLK1”模块1:“CLK”提供编码时钟四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统（4）用示波器观察再生话音信号（TH7），一致性脉冲输出（TH8）和CVSD编码输出信号（CVSDOUT）波形。（5）将“2K同步正弦波”改为“非同步正弦波”（参考模拟信号源调节方法，将波形选为正弦波），调节

56、W4使f = 800Hz左右，改变输入信号幅度,再重复步骤（4）。（6）保持输入音频信号的幅度不变，改变信号的频率，重复步骤（4）2、工作时钟可变状态下M编码比较实验 用2K同步正弦波输入，保持峰-峰值2V，改变编码时钟频率，可选时钟有8K、16K、64K。再观测再生话音信号（TH7），一致性脉冲输出（TH8）和CVSD编码输出信号（CVSDOUT）波形，并分析测试结果。同时要注意时间相位关系。六、实验步骤六、实验步骤四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统( (二二) )、增量调制的译码实验、增量调制的译码实验1、单音频信号实验（1）用示波器测量信号源“2K同步正弦波”，调节W1改变信号

57、幅度，使输出峰-峰值为2V的正弦波信号。（2）将信号源板上S4设为1010，使“CLK1”输出32K的时钟信号；（3）关闭电源，按如下方式连线：点击 查看连线六、实验步骤六、实验步骤四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统源端口源端口目标端口目标端口连线说明连线说明信号源：“2K同步正弦波”模块1:“CVSD-SIN”提供音频信号信号源：“CLK1”模块1:“CLK”提供编码时钟模块1：“CLK”模块1:“DCLK”提供解码时钟模块1:“CVSDOUT”模块1：“CVSD-IN”将CVSD编码信号进行解码（4）打开电源，用示波器对比观测TH7和DOUT输出波形。并作记录，注意相位关系；（5

58、）调节信号源上W1改变输入音频信号的幅度，重复步骤4，并识别正常编码，起始编码与过载编码时的波形。2、话音通信实验（1）将“2K同步正弦波”改为“非同步正弦波”（参考模拟信号源的调节方法，将波形选为正弦波），调节W4使f = 1KHz,调节W5使信号峰-峰值为2V,重复实验内容的实验步骤； （2）保持信号幅度不变，调节W4，分别取频率点为300Hz，3400Hz，重复实验内容1的实验步骤；六、实验步骤六、实验步骤四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统（3）输入语音或音乐信号，进行实验系统通信实验，将CVSD积分电路输出“DOUT”连接到译码接收电路的输入点“IN”，将译码接收“OUT”的

59、信号送入信号源/终端模块输入点“音频信号输入”，将信号源上K2拨到“ON”状态，接上喇叭，即可放出广播信号或音乐信号进行收发通话，接收端输出语音幅度可能被放大，也可能被减小，幅度可由终端上的电位器W6进行调节。电位器功能说明：W2：可调节M调制量阶的大小。量阶越大，编码波形中0、1变化越少。W3：功能同编码量阶。六、实验步骤六、实验步骤四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统W2：可调节M调制量阶的大小W3：可调节编码量阶四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统触发按钮 看连线提供音频信号1、用示波器观测2K同步正弦波，调节W1使之幅度为3V2、拨码开关S4拨为“1010”3、用示波器

60、观测TH7、TH8与CVSDOUT三处的波形4、改为非同步正弦波输入，频率为800Hz，调节W5改变幅度，重复步骤3返回返回波形波形提供编码时钟5、幅度保持不变，改变信号频率，再重复测试各测试点。（结束）四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统触发按钮 看连线提供解码时钟将CVSD编码信号进行解码输入1、用示波器观测TH7与DOUT两处的波形2、改为非同步正弦波输入，频率为1KHz，调节W5改变幅度，重复步骤13、调节W4改变频率，重复步骤1（结束结束）返回返回波形波形四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统四、四、增量调制编译码系统增量调制编译码系统图5-1 PCM调制原理框图 五、