通信原理实验指导书(2)

分路抽样电路的作用是：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。n路抽样脉冲在时间上是互不交叉、顺序排列的。各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号。本实验设置了两路分路抽样电路。

音频信号1分路抽样1相加信道分路3分路选通1展宽低通分路2音频信号2分路抽样2

分路2'

图1-7 多路脉冲调幅实验框图

多路脉冲调幅信号进入接收端后，由分路选通脉冲分离成n路，亦即还原出单路PAM信号。发送端分路抽样与接收端分路选通是一一对应的，这是依靠它们所使用的定时脉冲的对应关系决定的。为简化实验系统，本实验的分路选通脉冲直接利用该路的分路抽样脉冲经适当延迟获得。接收端的选通电路也采用结型场效应晶体管作为开关元件,但输出负载不是电阻而是电容。采用这种类似于平顶抽样的电路是为了解决PAM解调信号的幅度问题。由于时分多路的需要，分路脉冲的宽度τ

S

是很窄的。当占空比为τS/TS 的脉冲通过话路低

通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小。这样大的衰减带来的后果是严重的。但是，在分路选通后加入保持电容，可使分路后的PAM信号展宽到100%的占空比，从而解决信号幅度衰减过大的问题。但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。

PAM信号在时间上是离散的，但在幅度上却是连续的。而在PCM系统里，PAM信号只有在被量化和编码后才有传输的可能。本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。

4、多路脉冲调幅系统中的路际串话

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路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。路际串话是指在同一时分多路系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其它话路上去，这样就产生了同一端机中的各路通话之间的串话。串话分可懂串话和不可懂串话,前者造成失密或影响正常通话；后者等于噪声干扰。对路际串话必须设法防止。一个实用的通话系统必须满足对路际串话规定的指标。 在一个理想的传输系统中，各路PAM信号应是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。但如果传输PAM信号的通道频带是有限的，则PAM信号就会出现“拖尾”的现象，当“拖尾”严重，以至侵入邻路隙时，就产生了路际串话。

在考虑通道频带高频端时，可将整个通道简化为图1—9所示的低通网络，它的上截止频率为： f1=1/(2πR1C1)

R1C1V12Ut

g

(a)(b)图1-9 通道的低通等效网络

为了分析方便，设第一路有幅度为V的PAM脉冲，而其它路没有。当矩形脉冲通过图1-9(a)所示的低通网络，输出波形如图1-9(b)所示。脉冲终了时，波形按R1C1时间常数指数下降。这样，就有了第一路脉冲在第二路时隙上的残存电压——串话电压ΔU，这种由于信道的高频响应不够引起的路际串话就叫做高频串话。

当考虑通道频带的低频端时，可将通道简化为图1—10所示的高通网络。它的下截止频率为：

f2=1/(2πR2C2)

由于R2C2>>τ ，所以，当脉冲通过图1-10(a)所示的高通网络后，输出波形如图1-10(b)所示。长长的“拖尾”影响到相隔很远的时隙。若计算某一话路上的串话电压，则需要计算前n路对这一路分别产生的串话电压，积累起来才是总的串话电压。这种由于信道的低

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频响应不够而引起的路际串话就叫做低频串话。解决低频串话是一项很困难的工作。

C2R2V12gt(a)

(b)

图1-10 通道的高频等效网络

限于实验条件，本实验只模拟了高频串话的信道。

以上几部分电路所需要的定时脉冲均由图1-8中的定时电路提供。

三、实验仪器

双踪同步示波器 SR8

四、实验内容与步骤

(一) 抽样和分路脉冲的形成

用示波器和频率计观察并核对各脉冲信号的频率、波形及脉冲宽度，并记录相应的波形。

1、在(TP1)观察主振脉冲信号。

2、在(TP2)观察分路抽样脉冲；在(TP3)观察分路抽样脉冲。 3、在(TP2′)观察分路抽样脉冲；在(TP3′)观察分路抽样脉冲。

4、用双踪示波器比较（TP2）—（TP2′），（TP3）—（TP3′）的时序。 (二) 验证抽样定理

1、正弦信号从(TP4)输入，fH=1KHz，幅度2VP-P。 2、连接（TP2）—（TP6）。

3、以(TP4)作双踪同步示波器的比较信号，观察(TP8)抽样后形成的PAM信号。调整示波器触发同步，使PAM信号在示波器上现示稳定，计算在一个信号周期内的抽样次数。核对信号频率与抽样频率的关系。

4、连接(TP8)—(TP14)，在(TP15)观察经低通滤波器和放大器的解调信号。测量其频

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率，确定和输入信号的关系，验证抽样定理。

5、改变fH，令fH=6KHz，重复2、3、4项内容，验证抽样定理。 (三) PAM信号的形成和解调

连接(TP8)—(TP11)、(TP13)—(TP14)、(TP3)—（TP12)，观察并画出以下各点的波形。

1、 在(TP4)输入正弦信号，fH=1KHz，幅度2Vp-p。

2、以(TP4)作为双踪同步示波器的比较信号，在(TP8)观察单路PAM信号。

3、在(TP13)观察选通后的单路解调展宽信号，用示波器读出τ的宽度（用μS作单位）。 4、在(TP15)观察经低通滤波器放大后的音频信号。

5、改变输入正弦信号的频率(fmax≤3.4KHz可取500、1K、2K、3K)，在(TP15)测量整个系统的频率特性,测试数据填入下表。

f(Hz) TP15（V） 500 1000 2000 3000 (四) 多路PAM系统中的路际串话现象 连接(TP2′)—(TP12)，接入分路选通脉冲。 1、在(TP4)输入正弦信号，fH＜1KHz。

2、在(TP15)观察第一路串入第二路的信号，用示波器观察并测量其频率和幅度。 3、连接(TP8)—(TP9)、(TP10)—(TP11)，将开关K向下置于电容C11处，重复1、2项的内容，并与之比较。

4、将开关K向上置于电容C12处，重复1、2项的内容，并与2、3项的结果比较。

五、实验报告

1、整理实验数据，画出相应的曲线和波形。

2、本实验在(TP8)和(TP13)得到的是哪一类抽样的波形？从理论上对理想抽样、自然抽样和平顶抽样进行对比和说明。

3、对实验内容(二)进行讨论。当fs>2fH和fs<2fH时，低通滤波器输出的波形是什么？试总结一般规律。

4、实验内容(四)中的2、3、4项内容有什么区别？分析影响串话的主要原因。根据本

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实验电路的元件数据计算信道上的截止频率。 5、对改进实验内容和电路有什么建议？

实验二 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、实验原理和电路说明 1、 概述

脉冲编码(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。

PCM数字电话终端机的构成原理如图2-1所示。实验只包括虚线框内的部分，故名PCM编译码实验。

发滤波器Voice编码器合路发混合装置收滤波器译码器分收路

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