通信原理实验指导书-标配(7)

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3、耳机接口单元

可将耳麦的耳机端接至耳机接口，用于反馈实验传输系统中的话音信号。 4、扬声器单元

将模拟语音信号经功放，送入扬声器播放。

四、端口说明

端口名称 主时钟 音频输入（TH5） 编码时钟 编码帧同步 PCM编码输出 PCM译码输入 译码时钟 译码帧同步 音频输出 MIC1 话筒输出 耳机输入 PHONE1 端口功能 W681512芯片工作时钟输入 语音信号终端输入 PCM编码时钟脉冲输入 PCM编码帧同步信号输入 PCM编码信号输出 PCM译码信号输入 PCM译码时钟脉冲输入 PCM译码帧同步信号输入 语音信号终端输出 话筒插座 话筒信号输出 耳机信号输入 耳机插座 音频输入（TH12） 扬声器信号输入 音量 调节输出语音音量 五、可调参数说明

1、音量W1：旋转音量旋钮调节功放的放大倍数，实现音频信号输出频率的大小调节。

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II、实验基本操作说明

本说明适用于创新实训平台，阐述了实验前期模块准备、参数设置、波形观测等一系列基本操作，为实验者提供了一定的操作参考方法。

1、实验前先检查所需模块是否固定好，供电是否良好。在未连线的情况下打开实验箱总电源开关及各模块电源开关，模块左边电源指示灯应全亮；若不亮，请关电后拧紧模块四角的螺丝再检查。

2、准备工作做完后，请在断电情况下根据实验指导书步骤进行连线。

3、打开电源开关后需要先进行菜单设置再进行实验。开电后，首先弹出的是公司LOGO界面，然后自动进入到主菜单界面，旋转控制旋钮选择所需实验课程，按下旋钮进入实验课程，再在实验课程中选择所需实验。选择所需实验时会弹出响应的实验信息提示，按下确定键，提示框即消失，进入所选实验界面。

4、实验观测前，需要调节信号源输出信号相关参数。用示波器探头夹夹住导线的金属头，将导线另一头连接待测信号源输出端口，再调节相应旋钮和按键开关。

5、观测实验波形时，有三种基本测试方法。

（1）对于测试勾，可直接用示波器探头夹夹住测试后并确定夹紧即可；

（2）或将示波器探头夹取下来，直接用探头夹接触测试点，观察波形时需要注意固定好示波器探头；

（3）对于台阶插座，可用导线连接台阶座与示波器探头夹子，连接方法与实验基础操作说明第四点中的叙述相同。

6、本实验指导书中实验步骤基本分为四点： （1）连线；

（2）实验初始状态设置，此设置中包含菜单设置，实验前模块拨码开关设置以及信号源输出设置等；

（3）实验初始状态说明，统一说明了实验中各信号源初始状态及实验环境； （4）观测，针对各实验项目要求，用示波器等辅助仪器观测并记录实验结果。

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第一章 信源编码技术

实验一 抽样定理实验

一、实验目的

1、 了解抽样定理在通信系统中的重要性。 2、 掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。 3、 理解低通采样定理的原理。 4、 理解实际的抽样系统。

5、 理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。 6、 理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。 7、 理解带通采样定理的原理。

二、实验器材

1、 主控&信号源、3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、实验原理框图

保持电路平顶抽样S1自然抽样A-out抽样脉冲抽样输出LPF-INLPFLPF-OUTmusic信号源被抽样信号抗混叠滤波器抽样电路编码输入译码输出FIR/IIR3# 信源编译码模块FPGA数字滤波

图1-1 抽样定理实验框图

2、实验框图说明

抽样信号由抽样电路产生。将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。平顶抽样和自然抽样信号是通过开关

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S1切换输出的。

抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。

要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。

四、实验步骤

实验项目一 抽样信号观测及抽样定理验证

概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口 信号源：MUSIC 信号源：A-OUT 目标端口 连线说明 模块3：TH1(被抽样信号) 将被抽样信号送入抽样单元 模块3：TH2(抽样脉冲) 提供抽样时钟 送入模拟低通滤波器 模块3：TH3(抽样输出) 模块3：TH5(LPF-IN) 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。

3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。

4、实验操作及波形观测。

（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC

主控&信号源

和抽样输出3#。

（2）观测并记录平顶抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“平顶抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC

主控&信号源

和抽样输出3#。

（3）观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器观测MUSIC

主控&信号源

和LPF-OUT3# ，以100Hz的步进减小A-OUT

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主控&信号源

的频

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率，比较观测并思考在抽样脉冲频率多小的情况下恢复信号有失真。

（4）用频谱的角度验证抽样定理（选做）：用示波器频谱功能观测并记录被抽样信号MUSIC和抽样输出频谱。以100Hz的步进减小抽样脉冲的频率，观测抽样输出以及恢复信号的频谱。（注意：示波器需要用250kSa/s采样率（即每秒采样点为250K），FFT缩放调节为×10）。

注：通过观测频谱可以看到当抽样脉冲小于2倍被抽样信号频率时，信号会产生混叠。

实验项目二 滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响

概述：该项目是通过改变不同抽样时钟频率，分别观测和绘制抗混叠低通滤波和fir数字滤波的幅频特性曲线，并比较抽样信号经这两种滤波器后的恢复效果，从而了解和探讨不同滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响。

1、测试抗混叠低通滤波器的幅频特性曲线。 （1）关电，按表格所示进行连线。

源端口 目标端口 连线说明 信号源：A-OUT 模块3：TH5(LPF-IN) 将信号送入模拟滤波器 （2）开电，设置主控模块，选择【信号源】→【输出波形】和【输出频率】，通过调节相应旋钮，使A-OUT

主控&信号源

输出频率5KHz、峰峰值为3V的正弦波。

（3）此时实验系统初始状态为：抗混叠低通滤波器的输入信号为频率5KHz、幅度3V的正弦波。

（4）实验操作及波形观测。

用示波器观测LPF-OUT3#。以100Hz步进减小A-OUTLPF-OUT3#的频谱。记入如下表格：

A-OUT频率/Hz 5K … 4.5K …

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主控&信号源

输出频率，观测并记录

基频幅度/V

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