实验八脉冲编码调制与解调实验
一、实验目的
1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4、了解大规模集成电路TP3067的使用方法。
二、实验内容
1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。
2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4、观察脉冲编码调制信号的频谱。
三、实验仪器
1、信号源模块
2、模拟信号数字化模块
3、终端模块（可选）
4、频谱分析模块（可选）
5、20M双踪示波器一台
6、音频信号发生器（可选）一台
7、立体声单放机（可选）一台
8、立体声耳机（可选）一副
9、连接线若干
四、实验原理
脉冲编码（PCM）调制解调原理框图
本实验采用大规模集成电路TP3067对语音信号进行PCM编、解码。TP3067在一个芯片内部集成了编码电路和译码电路，是一个单路编译码器。其编码速率为2.048MHz，每一帧数据为8位，帧同步信号为8KHz。模拟信号在编码电路中，经过抽样、量化、编码，最后得到PCM编码信号。在单路编译码器中，经变换后的PCM码是在一个时隙中被发送出去的，在其他的时隙中编译码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个PCM帧（32个时隙）里，只在一个特定的时隙中发送编码信号。同样，译码电路也只是在一个特定的时隙（此时隙应与发送时隙相同，否则接收不到PCM编码信号）里才从外部接收PCM编码信号，然后进行译码，经过带通滤波器、放大器后输出。具体电路图如下所示。
五、实验步骤及注意事项
1、将信号源模块、模拟信号数字化模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下二个模块中的相应开关POWER1、POWER2，
对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，二个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）
3、将信号源模块的拨码开关SW0
4、SW05设置为0000000 0000001。
4、将信号源模块产生的正弦波信号（频率为2.5KHz，峰-峰值为3V）从点“S-IN”输入模拟信号
数字化模块，将信号源模块的信号输出点“64K”、“8K”“BS”分别与模拟信号数字化模块的信号输入点“CLKB-IN”、“FRAMB-IN”、“2048K-IN”连接，观察信号输出点“PCMB-OUT”的波形。
5、连接“CLKB-IN”和“CLK2-IN”，“FRAMB-IN”和“FRAM2-IN”，连接信号输出点“PCMB-OUT”
和信号输入点“PCM2-IN”，观察信号输出点“JPCM”输出的波形。
（因为是对随机信号进行编码，所以用模拟示波器无法同步信号输入点“PCM2-IN”，必须用数字存储示波器才能清楚观察到该点波形）
6、将信号输出点“PCMB-OUT”和“JPCM”输出的波形分别引入频谱分析模块，观察输出信号的频
谱，记录下来。（可选）
7、改变输入正弦信号的幅度，分别使其峰-峰值等于和大于5V，将示波器探头分别接在信号输出
点“JPCM”和“PCMB-OUT”上，观察满载和过载时的脉冲幅度调制和解调的波形，并记录下来（应可观察到，当输入正弦波信号幅度大于5V时，PCM解码信号中带有明显的噪声。因为是对随机信号进行编码，所以用模拟示波器无法同步信号输出点“PCMB-OUT”，必须用数字存储示波器才能清楚观察到该点波形）
8、改变输入正弦信号的频率，使其频率分别大于3400Hz或小于300Hz，观察点“JPCM”、“PCMB-OUT”
的输出波形，记录下来（应可观察到，当输入正弦波的频率大于3400Hz 或小于300Hz 时，PCM解码信号的幅度急剧减小）。
六、实验结果
PCM输入信号：
S—IN：2.5KHz ，Vp-p=3V的正弦波
CLKB—IN：信号源输出点64K输出的62.5KHz方波
FRAMB—IN：信号源输出点8K输出的7.8125KHz方波
2048K—IN：信号源输出点BS输出的2MHz方波
1、 PCMB—OUT测试点
2、 JPCM测试点
输出的波形（已调波）输出的波形（解调后）
七、思考题答案
1、 TP3067PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么要给TP3067提
供2.048MHz的时钟？
答：64Kb/S，属于国际标准，由PCM帧结构知1帧共有32个路时隙，每路时隙8bit，每秒有8000帧，故30/32路PCM基群的数码率为：8000*32*8=2.048Mb/s，即发送端定时电路的时钟频率。
2、为什么实验时观察到的PCM编码信号总是随时变化的？
答：由于采样频率和输入信号的频率不是有规律的整数倍关系，所以抽样的信号点时刻不是一样的，编码输出的信号也即不一样，实时观察的信号就是随时变化的。
3、当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调的波形。
答：TP3067集成芯片主要是针对音频信号的，内部有一个带通滤波器滤除，当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，没有信号输入，量化值为零，编码输出全零，解调也为无。
八、提问及解答
1、认真分析TP3067主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。
答：参考附录中TP3067芯片资料。
2、什么是脉冲编码调制?在脉码调制中，选用折叠二进码为什么比选用自然二进码好？
答：将模拟信号的抽样量化值变换成代码，称为脉冲编码调制。采用折叠二进码可以大为简化编码的过程，而且在传输过程中如果出现误码，对小信号的影响较小。
3、脉冲编码调制系统的输出信噪比与哪些因素有关？
答：均匀量化器的输出信号量噪比为:
S/N
=M2
q
对于PCM系统，解码器中具有这个信号量噪比的信号还要通过低通滤波器。用N位二进制码进行编码时，上式可写为：
S/N
=22N
q
上式表明，PCM系统的输出信号量噪比仅和编码位数N有关，且随N按指数规律增大。对于一个频带限制在f 的低通信号，按抽样定理，上式可改为：
=22（B/f）
S/N
q
即PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽B按指数规律增长。
九、扩展实验
1、用单放机或音频信号发生器的输出信号代替信号源模块的正弦波，从点“S-IN”输入模拟信号
数字化模块，重复上述操作和观察，并记录下来。
2、将信号输出点“JPCM”输出的信号引入终端模块，用耳机听还原出来的声音，与单放机直接输
出的声音比较，判断该通信系统性能的优劣。
十、附录
图8-1为TP3067的内部结构方框图，图8-2是TP3067的管脚排列图。
图8-1 TP3067逻辑方框图
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图8-2 TP3067管脚排列图
1、TP3067管脚的功能
（1）VPO+：接收功率放大器的非倒相输出
（2）GNDA：模拟地，所有信号均以该引脚为参考点
（3）VPO-：接收功率放大器的倒相输出
（4）VPI：接收功率放大器的倒相输入
（5）VFRO：接收滤波器的模拟输出
（6）Vcc：正电源引脚，Vcc=+5V+5%
（7）FSR：接收帧同步脉冲，它启动BCLKR，于是PCM数据移入DR，FSR为8KHz脉冲序列。
（8）DR：接收数据帧输入。PCM数据随着FSR前沿移入DR。
（9）BCLKR/CLKSEL：在FSR的前沿把输入移入DR时位时钟，其频率可以从64KHz至2.048MHz。另
一方面它也可能是一个逻辑输入，以此为在同步模式中的主时钟选择频率
1.536MHz、1.544MHz或
2.048MHz，BCLKR用在发送和接收两个方向。（10）MCLKR/PDN：接收主时钟，其频率可以为1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。它允许与MCLKx 异步，但为了取得最佳性能应当与MCLKx同步，当MCLKR连续连在低电位时，
CLKx被选用为所有内部定时，当MCLKR连续工作在高电位时，器件就处于掉
电模式。
（11）MCLKx：发送主时钟，其频率可以是1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz，它允许与MCLKR异步，同步工作能实现最佳性能。
（12）BCLKx：把PCM数据从Dx上移出的位时钟，其频率可以从64KHz至2.048MHz，但必须与MCLKx 同步。
（13）Dx：由FSx启动的三态PCM数据输出。
（14）FSx：发送帧同步脉冲输入，它启动BCLKx并使Dx上PCM数据移出到Dx上。
（15）TS x：开漏输出。在编码器时隙内为低脉冲。
（16）ANLB：模拟环路控制输入，在正常工作时必须置为逻辑“0”，当拉到逻辑“1”时，发送滤波器和发送前置放大器输出的连接线被断开，而改为和接收功率放大器的VPO+输出连
接。
（17）GSx：发送输入放大器的模拟输出，用来在外部调节增益。
（18）VFxI-：发送输入放大器的倒相输入。
（19）VFxI+：发送输入放大器的非倒相输入。
（20）V BB：负电源引脚，V BB = -5V+5%。
2、功能说明
（1）上电
当开始上电瞬间，加压复位电路启动COMBO并使它处于掉电状态，所有非主要电路都失效，而Dx、VFRO、VPO-、VPO+均处于高阻抗状态。为了使器件上电，一个逻辑低电平或时钟脉冲必须作用在MCLKR/PDN引脚上，并且FSx和FSR脉冲必须存在。于是有两种掉电控制模式可以利用。在第一种中MCLKR/PDN引脚电位被拉高。在另一种模式中使FSx和FSr二者的输入均连续保持低电平，在最后一个FSx或FSr脉冲之后相隔2ms左右，器件将进入掉电状态，一旦第一个FSx和FSr脉冲出现，上电就会发生。三态数据输出将停留在高阻抗状态中，一直到第二个FSx脉冲出现。
（2）同步工作
在同步工作中，对于发送和接收两个方向应当用相同的主时钟和位时钟，在这一模式中，MCLKx上必须有时钟信号在起作用，而MCLKR/PDN引脚则起了掉电控制作用。MCLKR/PDN上的低电平使器件上电，而高电平则使器件掉电。这两种情况中，不论发送或接收方向，MCLKx都用作为主时钟输入，位时钟也必须作用在MCLKx上，对于频率为1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz的主时钟，BCLKR/CLKCEL可用来选择合适的内部分频器，在1.544MHz工作状态下，本器件可自动补偿每帧内的第193个时钟脉冲。当BCLKR/CLKSEL引脚上的电平固定时，BCLKx将被选为发送和接收方向兼用的位时钟。表8-1说明可选用的工作频率，其值视BCLKx/CLKSEL的状态而定。在同步模式中，位时钟BCLKx可以从64KHz变至2.048MHz，但必须与MCLKx同步。每一个FSx脉冲标志着编码周期的开始，而在BCLKx的正沿上，从前一个编码周期来的PCM数据从已启动的Dx输出中移出。在8个时钟周期后，三态Dx输出恢复到高阻抗状态。随着FSR脉冲来临，依赖BCLKx（或在运行中的BCLKR）负沿上的DR输入，PCM数据被锁定，FSx 和FSR必须与MCLKx或MCLKR同步。
表8-1 主时钟频率的选择
（3）异步工作
在异步工作状态中，发送和接收时钟必须独立设置，MCLK和MCLR必须为2.048MHz，只要把静态逻辑电平加到MCLKx/PDN引脚上，就能实现这一点。FSx启动每个编码周期而且必须与MCLKx和BCLKx保持同步。FSR启动每一个译码周期而且必须与BCLKR同步。BCLKR必须为时钟信号。表8-1中的逻辑电平对于异步模式是不成立的。BCLKx和BCLKR工作频率可从64KHz变到2.048MHz。
（4）短帧同步工作
COMBO既可以用短帧，也可以用长帧同步脉冲。在加电开始时，器件采用短帧模式，在这种模式中，FSx和FSr这两个帧同步脉冲的长度均为一个位时钟周期。在BCLKx的下降沿当FSx为高时，BCLKx的下一个上升沿可启动输出符号位的三态输出Dx的缓冲器，紧随其后的7个上升沿以时钟送出剩余的7个位，而下一个下降沿则阻止Dx输出。在BCLKR的下降沿当FSr为高时（BCLKx在同步模式），其下一个下降沿将锁住符号位，跟随其后的7个下降沿锁住剩余的7个保留位。
（5）长帧同步工作
为了应用长帧模式，FSx和FSr这两个帧同步脉冲的长度应等于或大于位时钟周期的三倍。在64KHz 工作状态中，帧同步脉冲至少要在160ns内保持低电位。随着FSx或BCLKx的上升沿（无论哪一个先到）来到，Dx三态输出缓冲器启动，于是被时钟移出的第一比特为符号位，以后到来的BCLKx的7个上升沿以时钟移出剩余的7位码。随着第8个上升沿或FSx变低（无论哪一个后发生），Dx输出由BCLKx的下降沿来阻塞，在以后8个BCLKR的下降沿（BCLKR），接收帧同步脉冲FSR的上升沿将锁住DR的PCM 数据。
（6）发送部件
发送部件的输入端为一个运算放大器，并配有两个调整增益的外接电阻。在低噪声和宽频带条件下，整个音频通带内的增益可达20dB以上。该运算放大器驱动一个增益为1的滤波器（由RC有源前置滤波器组成），后面跟随一个时钟频率为256KHz的8阶开关电容带通滤波器。该滤波器的输出直接驱动编码器的抽样保持电路。在制造中配入一个精密电压基准，以便提供额定峰值为2.5V的输入过载（tmax）。FSx帧同步脉冲控制滤波器输出的抽样，然后逐次逼近的编码周期就开始。8位码装入缓冲器内，并在下一个FSx脉冲下通过Dx移出，整个编码时延近似地等于165ns加上125ns（由于编码时延），其和为290ns。
（7）接收部件
接收部件包括一个扩展DAC（数模转换器），而它又驱动一个时钟频率为256KHz的5阶开关电容低通滤波器。译码器是依照A律（TP3067）设计的，而5阶低通滤波器矫正8KHz抽样—保持电路所引起的sinx/x衰减。在滤波器后跟随一个输出在VFRO上的2阶RC低通后置滤波器。接收部件的增益为1，但利用功率放大器可加大增益。当FSr出现时在后续的8个BCLKR（BCLKx）的下降沿，DR输入端上的数据将被时钟控制。在译码器的终端，译码循环就开始了。
（8）接收功率放大器
两个倒相模式的功率放大器用来直接驱动一个匹配的线路接口电路。
本编译码器的功能比较强，它既可以进行A律变换，也可以进行u律变换，它的数据既可用固定速率传送，也可用变速率传送，它既可以传输信令帧也可以选择它传送无信令帧，并且还可以控制它处于低功耗备用状态，到底使用它的什么功能可由用户通过一些控制来选择。
在实验中我们选择它进行A律变换，以2.048Mbit来传送信息，信令帧为无信令帧，它的发送时序与接收时序直接受FSx和FSR控制。
还有一点，编译码器一般都有一个PDN降功耗控制端，PDN=1时，编译码能正常工作，PDN=0，编译码器处于低功耗状态，这时编译码器其它功能都不起作用，我们在设计时，可以实现对编译码器的降功耗控制，这时，用户摘机，编译码器工作，用户挂机，编译码器低功耗。
本科实验报告 课程名称：通信原理 实验项目：脉冲编码调制与解调实验实验地点：通信原理实验室 专业班级：学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年6 月16 日
一、实验目的和要求： 1.掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2.掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3.了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 二、实验内容： 1.观察脉冲编码调制与解调的结果，观察调制信号与基带信号之间的关系。 2.改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3.改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4.观察脉冲编码调制信号的频谱。 三、主要仪器设备： 信号源模块、PAM、AM模块、终端模块、频谱分析模块 四、实验原理： 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信
号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图4-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 图4-1 PCM 调制原理框图 在整个PCM系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码，通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N来表示，国际电报电话咨询委员会（ITU-T）详细规定了它的指标，还规定比
实验五BPSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握BPSK调制和解调的基本原理； 2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路； 3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4、熟悉BPSK调制载波包络的变化； 5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法； 二、实验器材 1、主控&信号源、9号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框 PSK调制及解调实验原理框图 2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明 基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一 BPSK调制信号观测（9号模块） 概述：BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。 （1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”； （2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。 （3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。 思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ 实验项目二 BPSK解调观测（9号模块） 概述：本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。 2、以9号模块测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。 3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。 4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。 思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？ 五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路经过差分编码控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制256KHz的载频。???解调采用锁相解调，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。? 2、分析BPSK调制解调原理。 调制原理是：基带信号先经过差分编码得到相对码，再根据相对码进行绝对调相， 即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK 调制输出。?
实验三：幅度调制与解调 一、实验目的 1、加深理解幅度调制与检波原理。 2、掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。 3、了解二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真。 二、实验预习要求 1、复习《高频电子线路》中有关调幅与检波的内容； 2、阅读本实验的内容，熟悉实验的步骤； 三、实验原理和电路说明 1、调幅与检波原理简述： 调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡(载波)的幅度，使高频振荡的振幅呈调制信号的规律变化：而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅(AM)信号，抑制载波的双边带调制(DSB)信号，抑制载波和一个边带的单边带调制信号。 把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上(例如晶体二极管和晶体三极管)，经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。 2、集成四象限模拟乘法器MCl496简介： 本器件的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频动态增益控制等。它有两个输入端Vx、Vy和一个输出端Vo。一个理想乘法器的输出为V o=KVxVy，而实际输出存在着各种误差，其输出的关系为：Vo=K(Vx+Vxos)(Vy+Vyos) + Vzox。为了得到好的精度，必须消除Vxos、Vyos与Vzox 三项失调电压。集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制／解调器，内部电路含有8个有源晶体管。本实验箱MCl496的内部原理图和管脚功能如图3-1所示：
图3-1 集成模拟乘法器MC1496电路原理图 MCl496各引脚功能如下： （1）、SIG+ 信号输入正端 （2）、GADJ 增益调节端 （3）、GADJ 增益调节端 （4）、SIG- 信号输入负端 （5）、BIAS 偏置端 （6）、OUT+ 正电流输出端 （7）、空脚 （8）、CAR+ 载波信号输入正端 （9）、空脚 （10）、CAR- 载波信号输入负端 （11）、空脚 （12）、OUT- 负电流输出端 （13）、空脚 （14）、V- 负电源 3、实际线路分析 U501是幅度调制乘法器，音频信号和载波分别从J50l和J502输入到乘法器的两个输入端，K501和K503可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调凋
实验四脉冲编码调制解调实验 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理； 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法； 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性； 4、了解大规模集成电路W681512的使用方法。 二、实验内容 1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系； 2、改变基带信号幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况； 3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况； 4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、模块2 一块 3、20M 双踪示波器一台 4、立体声耳机一副 5、连接线若干 四、实验原理 （一）基本原理 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图4-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始
语音信号的频带限制在300Hz ～3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示。国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps ，使用A 律或 μ律编码律。下面将详细介绍PCM 编码的整个过程，由于抽样原理已在前面实 验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。 图4-1 PCM 调制原理框图 1、量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图4-2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与 1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为： {}1(), 1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤== 这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x -=?+1称为量化间隔。
《通信原理》实验报告 实验一：抽样定理和PAM调制解调实验 系别：信息科学与工程学院 专业班级：通信工程1003班 学生姓名：陈威 同组学生：杨鑫 成绩： 指导教师：惠龙飞 （实验时间：2012 年 12 月 7 日——2012 年 12 月28日） 华中科技大学武昌分校
1、实验目的 1对电路的组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方法的优缺点。 2.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、实验器材 1、信号源模块 一块 2、①号模块 一块 3、60M 双踪示波器 一台 4、连接线 若干 3、实验原理 3.1基本原理 1、抽样定理 图3-1 抽样与恢复 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输入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。 自然抽样 平顶抽样 ) (t m ) (t T
图3-3 自然抽样及平顶抽样波形 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，(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变已抽样信号m s 化的规律（如图3-3所示）。平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，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信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。 四、实验步骤 1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。双踪示波器，设置CH1通道为同步源。 2、观测PAM自然抽样波形。 （1）将信号源上S4设为“1010”，使“CLK1”输出32K时钟。 （2）将模块一上K1选到“自然”。 （3）关闭电源，连接 表3-1 抽样实验接线表 (5)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1V左右。在PAMCLK处观察被抽样信号。CH1接PAMCLK（同步源），CH2接“自然抽样输出”（自然抽样PAM信号）。
基础实验c m调制与解 调实验 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
基础实验6 PCM调制与解调实验 一、实验目的 1．掌握PCM编译码原理与系统性能测试； 2．熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法； 3．学习PCM编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。 二、实验仪器 1．PCM/ADPCM编译码模块，位号：H 2．时钟与基带数据产生器模块，位号:G 3．20M双踪示波器1台 4．低频信号源1台（选用） 5．频率计1台（选用） 6．信号连接线3根 7．小平口螺丝刀1只 三、实验原理 脉冲编码调制（PCM）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，量化和编码三个过程完成的。 PCM通信系统的实验方框图如图6-1所示。
在PCM脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的PAM脉冲序列，然后将幅度连续的PAM脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此PAM脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每一抽样值编8位码（即为28=256个量化级），因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kB。本实验应用的单路PCM编、译码电路是 TP3057 芯片（见图6-1中的虚线框）。此芯片采用a律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32系统中。它每一帧分32个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入30个用户，每个用户
各占据一个时隙，另外两个时隙分别用于同步和标志信号传送，系统码元速率为。各用户PCM编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户，在一个PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的PCM编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。 本实验模块中，为了降低对测试示波器的要求，将PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s或128Kbit/s两种，这样增加了编码数据码元的宽度，便于用低端示波器观测。此时一个PCM 帧里，可容纳的PCM编码分别为1路或2路。另外，发送时序FSX与接收时序FSR使用相同的时序，测试点为34TP01。实验结构框图已在模块上画出了，实验时需用信号连接线连接34P02和34P03两铆孔，即将编码数据直接送到译码端，传输信道可视为理想信道。 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200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。 四、各测量点的作用 34TP01：发送时序FSX和接收时序FSR输入测试点，频率为8KHz的矩形窄脉冲； 34TP02：PCM线路编译时钟信号的输入测试点； 34P01：模拟信号的输入铆孔； 34P02：PCM编码的输出铆孔； 34P03：PCM译码的输入铆孔； 34P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应与34P01相同。 注：一路数字编码输出波形为8比特编码(一般为7个半码元波形,最后半个码元波形被芯片内部移位寄存器在装载下一路数据前复位时丢失掉)，数据的速率由编译时钟决定，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。
实验三、模拟调制与解调 一、实验目的 1、学习用MATLAB 进行模拟调制与解调的方法。 2、理解各种模拟调制解调系统的性能。 3、掌握幅度调制和角度调制的仿真方法。二、实验设备与器件 1、 计算机 2、 MATLAB 软件三、实验原理与步骤一）、调幅 1、AM 信号的仿真与解调 项目1、给定消息信号，，使用该信号以AM 方式调制一个载波频率为300Hz ，)4sin()2cos()(t e t t x t ππ-+=100≤≤t 幅度为1的正弦载波，试求： （1）消息信号的频谱和已调信号的频谱。（2）消息信号的功率和已调信号的功率。 clear all ts=0.001; t=0:ts:10-ts; fs=1/ts; df=fs/length(t); msg=randint(100,1,[-3,3],123); msg1=msg*ones(1,fs/10); msg2=reshape(msg1.',1,length(t));Pm=fft(msg2)/fs; f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(2,1,1) plot(f,fftshift(abs(Pm))) ;xlabel('李啊兴'); title('消息信号频谱') A=1; fc=300; Sam=(A+msg2).*(cos(2*pi*fc*t)+exp(-t).*sin(4*pi*fc*t)); Pam=fft(Sam)/fs; subplot(2,1,2) plot(f,fftshift(abs(Pam))); xlabel('李啊兴'); title('AM 信号频谱') axis([-500 500 0 23]) Pc=sum(abs(Sam).^2)/length(Sam) Ps=Pc-A^2/2 eta=Ps/Pc Pc = 2.3077Ps = 1.8077eta = 0.7833项目2、用Simulink 重做项目1 。
《通信原理》实验报告 实验四：脉冲编码调制解调实验实验五：两路PCM时分复用实验 系别：信息科学与技术系 专业班级：电信0902 学生姓名： 同组学生： 成绩： 指导教师：惠龙飞 （实验时间：2011年11月24日） 华中科技大学武昌分校
实验四：脉冲编码调制解调实验 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4、了解大规模集成电路W681512的使用方法。 二、实验内容 1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。 2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、②号模块一块 3、60M双踪示波器一台 4、连接线若干 四、实验原理 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图5-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
实验三脉冲编码调制与解调实验 一、实验目的 1.掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2.掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义和测量方 法。 3.了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4.了解大规模集成电路TP3067的使用方法。 二、实验步骤 1.将信号源模块、模拟信号数字化模块、终端模块小心地固定在主机箱中， 确保电源接触良好。 2.接上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的开 关POWER1、POWER2、S2、S3，对应的发光二极管LED001、LED002、LED600发光，按一下信号源模块的复位键，三个模块均开始工作。 3.将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为00000000 00000001。 4.将信号源模块产生的正弦波信号（频率2.5KH Z，峰-峰值为3V）从点 “S-IN”输入模拟信号数字化模块，将信号源模块的信号输出点“64K”、“8K”、“BS” 分别与模拟信号数字化模块的信号输入点“CLBK-IN”、“FRAMB-IN”、“2048K-IN” 连接，观察信号输出点“PCMB-OUT”的波形。 PCMB-OUT波形 5.连接“CLKB-IN”和“CLK2-IN”，“FRAMB-IN”和FRAM2-IN”，连接 信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM2-IN”，观察信号输出点“OUT” 的波形。
OUT波，出现严重失真 6.改变输入正弦信号的幅度，使其峰-峰值分别等于和大于5V（若幅度无 法达到5V，可将输入正弦信号先通过信号源模块的模拟信号放大通道，再送入模拟信号数字化模块），将示波器探头分别接在信号输出点“OUT”、“PCMB-OUT”上，观察满载和过载时的脉冲幅度调制和解调波形，记录下来（应可观察到，当输入正弦波信号幅度大于5V时，PCM解码信号中带有明显的噪声）。 5V OUT波形输出 5.8V OUT波形输出 5V PCMB OUT
课程设计论文 姓名：姜勇 学院：机电与车辆工程学院 专业：电子信息工程2班 学号：1665090208
安徽科技学院学年第学期《》课程···················装···············订················线···················专业级班姓名学号 内容摘要： 教师评语：
利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调 专业：电子信息工程（2）班姓名：姜勇学号：1665090208 一、设计摘要： 现代通信系统要求通信距离远、信道容量大、传输质量好。在信号处理里面经常要用到调制与解调，而信号幅度调制与解调是最基本，也是经常用到的。用AM调制与解调可以实现很多功能，制造出很多的电子产品。本设计主要研究内容是利用MATLAB实现对正弦信) fπ =进行双边带幅度调制，载波信号频率为100Hz，在MATLAB中 t sin( (t 40 ) 显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。并对已调信号解调，比较了解调后的信号与原信号的区别。信号幅度调制与解调及MATLAB 中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现了对连续时间信号的可视化表示。本文采用MATLAB对信号的幅度进行调制和解调。 二、关键词：幅度、调制、解调、 MAT LAB 三、设计内容 1. 调制信号 调制信号是原始信息变换而来的低频信号。调制本身是一个电信号变换的过程。调制信号去改变载波信号的某些特征值（如振幅、频率、相位等），导致载波信号的这个特征值发生有规律的变化，这个规律是调制信号本身的规律所决定的。 1.1 matlab实现调制信号的波形 本设计的调制信号为正弦波信号) fπ =，通过matlab仿真显示出其波形图 t (t sin( ) 40 如图1-1所示
实验十四 2ASK调制与解调实验 实验目的： 1.了解数字调制与解调的概念。 2.掌握2ASK调制的原理与实现方法。 3.掌握2ASK解调的原理与实现方法。 实验内容： 1.采用数字键控法2ASK调制，观测2ASK调制信号的波形。示波器双踪观察NRZ输入 与调制输出测试点波形。 其中NRZ输入码型为000011111101100011110101，调制输出符合2ASK调制波形。 由频谱图可知，2ASK调制带宽为190KHz，满足分析结果192KHz。 实验现象记录 8-1 方波频率8KHz，占空比50% 8-2 方波频率16KHz，占空比50%
8-3 方波频率为4KHz时的还原信号8-4 方波频率为16KHz时的还原信号 8-5 方波频率8KHz，占空比10% 8-6 方波频率8KHz，占空比20% 8-7 方波频率8KHz，占空比50% 8-8 方波占空比为10%时的还原波形 8-9 方波占空比为20%时的还原波形 实验分析 1、由于采样信号的频谱以Sample函数为包络，并以采样频率为周期进行延拓，因此，对于图8-1，当方波频率为8KHz，占空比为50%时，Sample函数的第一个
过零点在16KHz处；而当方波频率为16KHz，占空比为50%时，Sample函数的第一个过零点在32KHz处。且两种情况下原信号的频谱均以采样频率8KHz为周期进行延拓。 2、由图8-3和8-4可知，当抽样频率大于奈奎斯特频率时，PAM信号通过低通滤波器后能很好地还原出原信号，且随着抽样频率的升高，恢复得到的波形越接近原波形，但当抽样频率高过一定值时，再提高抽样频率也不会使信号得到更好的恢复，而此时对抽样脉冲的要求则大大提高了，因此过高的采样频率是没有必要的。 3、由图8-5,8-6和8-7可看出，随着抽样占空比的增加，采样信号频谱包络的第一个过零点逐渐减小，且两个过零点之间包含的延拓信号的周期数也随之减小。 4、由图8-8和8-9可以看出，在抽样频率满足抽样定理的前提下，随着抽样信号占空比的增大，恢复出来的信号越接近于原波形。 实验思考： 1.简述抽样定理。 答：一个频带限制在（0，H f）的连续时间信号，若用大于2H f的频率对其进行等间隔采样，则可以不失真地利用这些采样值恢复出原信号。 2.在抽样之后，调制波形中包不包含直流分量，为什么？ 答：包含。这是因为采样后的信号频谱为原信号频谱以采样频率为间隔的周期延拓，故包含直流分量，该分量也是我们最终用低通滤波器来恢复原信号的关键。 3.改变抽样频率对“PAM输出信号”有何影响？改变抽样脉冲占空比对“PAM 输出信号”有何影响，试比较分析之。 答：（1）当抽样频率小于奈奎斯特频率时，“PAM输出信号”的频谱产生混叠；而当采样频率大于奈奎斯特频率时，该信号的频谱则呈现为被采样信号频谱的周期延拓，且随着抽样频率的升高，每个周期间的信号频谱的间隔逐渐增大，能被很好地区分开来。（2）随着抽样占空比的增大，采样信号频谱包络的第一个过零点逐渐减小，两个过零点之间包含的延拓信号的周期数也随之减小。 4.为什么采用低通滤波器就可以完成PAM解调？ 答：因为当抽样脉冲的频率高于输入信号的频率时，通过低通滤波器之后高频的延拓信号被滤掉了，同时高频的抽样时钟信号也被滤除，因此，只需通过低通滤波器便能完成PAM解调，恢复出原信号。 实验九脉冲编码调制与解调实验（PCM）实验目的：
实验一：Systemview 系统下幅度调制与解调 一．实验目的 1．熟悉Systemview 仿真软件； 2. 掌握调幅信号产生和解调的过程及实现方法； 2．研究输入信号和信道对调幅信号的影响； 二．实验原理 1．调制 幅度调制是无线电通信中最常用的调制方式之一。普通的调幅广播就是它的典型应用。 幅度调制的基本原理是用基带信号（调制信号）控制高频载波的幅度，使其携带基带信号信息，从而实现信息的传输。 调制的基本作用是频谱搬移，其目的是进行频率变换，使信号能够有效的传输（辐射）或实现信道的多路复用。 根据频谱特性的不同，通常可将调幅分为标准调幅（AM ），抑制载波双边带调幅（DSB ），单边带调幅（SSB ）和残留边带调幅（VSB ）等。 2．调制信号的实现方法 设f （t ）为调制信号，高频载波为C （t ）=A 0cos （ω0t ＋θ0） （1）标准调幅 AM 信号可以表示为： S AM （t ）=［A 0＋f （t ）］cos （ω0t ＋θ0） 已调信号的频谱为（设θ。＝0） S AM （ω）=πA o ［δ（ω-ωo ）＋δ（ω＋ω0）］＋1／2［F （ω-ωo ）＋F （ω＋ωo ）］ 标准调幅的数学模型如图1-1所示。 图1-1 标准调幅的数学模型 AM 信号在SystemView 中可由模块实现，如图1-2所示。 cos (ω0t + θ0 ) A 0
图1-2 AM 信号在SystemView 中的实现 调制信号和已调信号的波形如图1-3所示。 图1-3 调制信号和已调信号 3．解调 调制的逆变换过程叫解调。解调方法分为相干解调和非相干解调。 为了不失真的恢复调制信号，要求本地载波和接收信号的载波必须保持同频同相，这种方法称为相干解调。它适用各种调幅系统。它的一般数学模型如图1-4所示。 图1-4 相干解调数学模型
PCM编译码实验 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 二、实验内容 1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。 2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、②号模块一块 3、20M双踪示波器一台 4、立体声耳机一副 5、连接线若干 四、实验原理 （一）基本原理 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图5-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间
离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM 码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz ～3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示。国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps ，使用A 律或μ律编码律。下面将详细介绍PCM 编码的整个过程，由于抽样原理已在前面实验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。 图5-1 PCM 调制原理框图 1、 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图5-2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为： {}1(), 1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤== 这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x -=?+1称为量化间隔。 图5-2 模拟信号的量化 模拟入 y x 量化器 量化值
脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 目录 一、前言 (2) 二，设计目的 (3) 三、脉冲编码调制介绍 (3) 3.1简介 (3) 3.2脉冲编码调制PCM的基本原理 (4) 3.3编码 (5) 四、设计步骤 (5) 4.1系统介绍 (5) 4.2PCM编码器组件功能实现 (9) 4.3 PCM编码器模块 (10) 4.4 PCM译码器模块 (11) 4.5、系统仿真模型 (12) 4.6仿真波形 (13) 五、设计过程中需解决的问题 (14) 六、设计心得......................... 错误！未定义书签。参考文献 (14)
脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 ABSTRACT SystemView simulation software multi-level communication system simulation. Pulse code modulation (PCM) is a modern digital voice communication important encoding. SystemView achieved using pulse code modulation (PCM) emulation, the hardware circuit can provide a theoretical basis. The simulation shows the PCM code to implement the design concept and the specific process and analyze them. 关键词: PCM 编译码 一、前言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤
脉冲编码调制(PCM)实验 一、实验目的 1.了解语音信号编译码的工作原理； 2. 验证PCM 编码原理； 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。 二、实验仪器 双踪同步示波器1台；直流稳压电源l 台；低频信号发生器l 台；失真 度测试仪l 台；PCM 实验箱l 台。 三、实验原理 PCM数字终端机的结构示意图如下： PCM 原理图如下：
PCM 编译码原理为： 1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。 2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号； 3.量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字 信号； 4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。 5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。 https://www.doczj.com/doc/4114049022.html,ITT G.712 详细规定了它的S/N指标，还规定比特率为64Kb/s. 使用 A 律或u 律编码律。 内为均匀分层量化，即等问隔16 个分层。 系统性能测试有三项指标，即动态范围、信噪比特性和频率特性。在满足一定信噪比(SIN)条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。
PCM 编译码系统动态范围样板值图： 动态范围测试框图： （一）时钟部分： 1.主振频率为4096KHz；用示波器在测试点(1)观察主振波形，用 示波器测量其频率。同样在(2) 、(3)和(4)观察并测量其它时钟信 号，并记录各点波形的频率和幅度。 （二）PCM编译码器： 1.音频信号(f=1KHz,Vpp=2V) 从(5)、(5’)输入；在(6)观察到PCM 编 码输出的码流； 2.连接(6)-(7)，在测试点(8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复 出的输出音频信号，记录测试此点的波形参数。 （三）系统性能测试： 1.动态范围：取输入信号的最大幅度为5Vpp，信号由小至大调节， 测出此时的S/N值，记录于表。 2. 信噪比特性：在上一项测试中选择出最佳编码电平(S/N最高)， 在此电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在500Hz、 1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz；记录对应的信噪比。 3.频率特性：选一合适的输入电平(Vin=2Vpp) ，改变输入信号的 频率，在(8)处逐频率点测出译码输出信号的电压值，频率特性 测试数据记录于表。
通信原理课程设计报告 一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，
Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。
图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 3. 2DPSK信号的解调原理 2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 (1) 2DPSK信号解调的极性比较法 它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。 码变换相乘 载波 s(t)e o(t) 相乘器低通滤波器抽样判决器2DPSK 带通滤波器 延迟T
实验二PAM与PCM 一、实验目的 1．掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2．掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。3．了解大规模集成电路TP3067 的使用方法。 二、实验器材 1. 信号源模块 2. 模拟信号数字化模块 3. 终端模块（可选） 4. 60M 双踪示波器一台 5. 音频信号发生器（可选）一台 6. 立体声单放机（可选）一台 7. 立体声耳机一副 8. 连接线 三、实验内容 1．观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。2．改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。3．改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况 四、实验原理 1 PAM 实验 原理框图如图2-1所示： 图2-1 假设m(t)、和的频谱分别为、、)。可得：
所以，抽样频率，频谱才不会发生混叠，此时，被称为奈奎斯特频率。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，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制的原理。但是，实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。本实验模块采用32K 或64K 或1MHz 的窄矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串，当然，也可以采用外接抽样脉冲对输入信号进行脉冲幅度调制，本实验采用图2-2 所示的原理方框图。 图2-2 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图2-3所示。 PCM 主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM 码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 图2-3 五、实验步骤及结果分析