通信实验报告

通信实验报告课程名称：通信原理实验课程号： 205070010学院：电子信息学院姓名：学号：实验二脉冲编码调制、信道传输、解调综合实验一、实验目的1.熟悉实验模块，及示波器的基本操作。

2.加深对PCM编码过程，信道传输，系统工作过程的理解。

3、熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。

4、理解模拟信号的数字化过程。

5、熟悉通信的调制与解调原理及过程。

6、掌握通信系统的组成以及各部分的工能。

二、实验内容1、根据实验的系统模型以及电路的连接方法，将有关的试验模块连成完整的通信系统，并观察各点的波形。

2、观察PCM编码以及解码的波形，并将解码的波形与原输入波形进行比较分析。

3、观察正弦模拟信号经过数字化以及PCM编码以后的波形经过加噪以后的信道得出的信号再解码，并与没有加噪声的解码波形对比。

4、改变输入正弦信号的幅度，使其峰-峰值分别等于和大于5V，观察满载和过载时的脉冲幅度调制和解调波形。

5、改变输入正弦信号的频率，使其频率分别大于3400Hz或小于300Hz，观察和PCM解码信号幅度的变化。

三、实验仪器1、信号源模块2、模拟信号数字化模块3、信道模拟模块4、示波器5、导线四、实验原理4.1、PCM基本工作原理脉冲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。

脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。

所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，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。

在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s。

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。

话音输出话音输入解码量化滤波低通解调(接收)(发送)抽样信道再生PCM信号编码发送放大4.2、信道与加噪信道广义信道按照它包含的功能，可以划分为调制信道与编码信道。

我们这里主要用的是编码信道。

非理想信道中必然存在噪声，而其中又以高斯白噪声最为普遍。

在本实验中我们用伪随机序列模拟高斯白噪声。

4.3、信号的解调脉冲调制信号的解调，脉冲幅度调制和脉冲宽度调制信号的解调都比较简单。

这些信号的频谱中均含有较大的调制信号的频谱分量，对已调制信号直接进行低通滤波即可恢复其中所携带的消息。

脉冲宽度调制信号中也含有较大的调制信号分量，可以用同样的方法实现解调。

脉冲相位解调的方法是：先将脉冲调相波转变成脉冲调幅波或调宽波，然后再按脉冲幅度或脉冲宽度解调的方法恢复消息。

根据经过信道以后的PCM 编码信号解调出原始的模拟信号，在解调过程中判决电平的选择会影响再生恢复的原始信号。

五、实验原理框图PCM 的原理框图：实验系统框图：实验电路的连接图:PCM 的编码与译码电路方框图：六、实验步骤 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，PCM 解码输出模拟信号模拟信号A-D控制编码量化取样PCM码D-A控制放大低通PCM码译码确保电源接触良好。

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开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED001、LED002、LED300、LED301发光，按一下信号源模块的复位键，模块开始工作。

3．将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为0000000 0000001。

4．将信号源模块产生的正弦波信号（频率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“64K-IN”、“8K-IN”、“2048K-IN”连接，观察信号输出点“PCMB-OUT”的波形。

5．连接连接信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM-IN”，观察信号输出点“OUT”的波形。

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）。

7．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“OUT”、“PCMB-OUT”，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解码信号幅度急剧减小）。

七、输入、输出点参考说明1．输入点参考说明2048K-IN：PCM所需时钟输入点。

S-IN：模拟信号输入点（基带信号）。

64K-IN： PCM编码所需时钟输入点。

8K-IN：PCM编码帧同步信号输入点。

PCM-IN：PCM解调信号输入点。

（因为是对随机信号进行编码，所以用模拟示波器无法同步该点信号，必须用数字存储示波器才能清楚观察到该点波形）2．输出点参考说明PCMB-OUT：脉冲编码调制信号输出点。

（因为是对随机信号进行编码，所以用模拟示波器无法同步该点信号，必须用数字存储示波器才能清楚观察到该点波形）OUT：PCM解调信号输出点。

八、实验结果及波形分析1、根据实验要求调节模拟频率旋钮使的出产生一个3V，2.5KHZ的图一 2.5KHZ的模拟正弦信号与8KHZ的PCM编码帧同步信号图二 PCM-OUT的脉冲编码调制信号与64KHZ的PCM编码时钟信号模拟正弦信号并与8KHZ的矩形脉冲序列进行对比。

产生的波形以及数据图一所示，其中正弦信号为模拟的基带信号，8KHZ的脉冲信号作为PCM编码的帧同步信号。

2、将信号源模块产生的模拟信号输入模拟信号数字化模块，并将对应的PCM编码的帧同步以及时钟信号连接起来，其中64k作为PCM编码的时钟信号，由PCM-OUT输出了脉冲编码的调制信号。

波形输出如图二所示。

3、将PCM-OUT输出的脉冲编码调制信号作为信道模拟模块的输入信图三信道输入信号与信道加噪输出号，并对信道加入一定的噪声来模拟实际的信道环境，测量信道的输出波形来观察加噪以后的信号与原信号的区别，由图三可知，加噪以后的波形受到了影响，这将增加PCM解码过程中的难度。

4、将信道的加噪以后的输出PCM-OUT的脉冲编码调制信号接入模拟信号数字化模块中的PCM-IN输入点即PCM解调的输入端口，由OUT 输出点观察得到了PCM解码输出信号，并与原始输入的模拟正弦信号进行对比，由图四可知，两个信号的波形虽然一样但是存在一定的相位差即时延，这是由于在信号的传输以及芯片的处理过程中会花费一定的时间，并且最重要的是信号在抽样判决的再生恢复原始信号的过程中，本身的抽样点相对于原始信号就有一定的时间差，所以导致里再生恢复的信号相对于原始信号具有一定的时延。

图四原始输入的模拟正弦信号与OUT输出的PCM解码输出信号对比5、改变输入正弦信号的幅度，使其峰-峰值分别等于和大于5V由于幅度旋钮的最大值无法达到5V，则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，观察信号输出点“OUT”与“PCMB-OUT”上满载和过载时的脉冲幅度调制和解调波形的变化，根据观察得出，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。

如图五所示。

图五过载时PCM脉冲幅度调制和PCM解调波形6、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“OUT”、“PCM-OUT”，可观察到，当输入正弦波的频率大于3400Hz或小于300Hz时，PCM解码信号幅度急剧减小。

如图六与图七所示。

图六频率为3.5KHZ的正弦信号与对应的PCM-OUT调制信号图七OUT输出的PCM解调信号与3.5KHZ正弦信号幅度比较九、实验总结本次实验的过程中我们对通信系统的各组成部分有了清晰的了解，并且能够熟练的掌握实验箱的各个模块来实现通信中的调制，解调，编码，数字化等过程，对于我们理论学习的知识给于了实践的补充，加深了我们对理论知识的理解以及掌握，并且还能够熟练的运用示波器对信号的波形进行分析和比较，通过这次实验，还让我们对于PCM的编码以及解码过程和原理有了深刻的认识，还对于信号的传输过程中受噪声的干扰对解码输出结果的影响进行了对比与分析，并且还通过改变输入模拟正弦信号的幅度和频率，从而解调的输出波形的变化。

从实验中我们可以得出，模拟信号经过数字化以后，即经过PCM 编码以后的信号在模拟的实际加噪信道中传输以后会对解码带来一定的难度，严重情况下还会出现误码，而且当输入的模拟信号的幅度过大时也会让PCM的解码输出波形含有严重的噪声，并且尤为重要的是，由于输入的模拟信号的频率过高或过低都会使解码输出波形的迅速衰减。

总之，在这次的实验中，我收获了很多东西，不仅对我的理论知识得到了加深，并且学习到了一些书本上学不到的东西，通过信号在完整的通信系统中传输，并且观察波形在传输过程中的变换让我对通信的原理有了更多的认识。