《通信原理》实验教学讲义修改版

（一）、电源检查调整，不要加高电压（安全电压15伏以下），正负极性不要加反。

调好实验需要的电压值。

电源的接入点位置请参考电路板上的印刷文字及接线柱颜色，注意电源极性和大小！用万用表（或示波器）确认三组电源的电压极性和电压值为+8V、-8V、+15V，在确认完全无误之前不允许把实验箱和电源连接。

在连接实验箱和电源时请务必关断电源的开关。

连接电源和实验箱。

实验一集成化PCM编译码（PCM）实验一、实验目的1、了解语音信号PCM编译码的工作原理及实现过程；2、验证PCM编译码原理；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，学习并掌握相应的测试方法。

二、实验内容⏹观察测量PCM调制解调的各种时隙信号；⏹观察编译码波形；三、实验原理脉冲编码（PCM）技术已经在数字通信系统中得到了广泛的应用。

目前，数字电话终端机的关键部件，如编解码器（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，以便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编译码原理：为适应语音信号的动态范围，实用的PCM编译码必须是非线性的。

目前，国际上采用的均是折线近似的对数压扩特性。

ITU-T的建议规定以13段折线近似的A律（A=87.56）和15段折线近似的μ律（μ=255）作为国际标准。

这种折线近似压扩特性的特点：各段落间量阶关系都是2的幂次，在段落内为均匀分层量化，即等间隔16个分层，这些对于用数字电路实现非线性编码与译码是极为方便的。

（一）、时钟部分本实验箱中所有的时隙都是从频率为4096KHz的主振分频得到。

4096KHz的主振首先经两分频后得到2048KHz的位定时，再经分频分相后得到8KHz的主同步时钟和路时钟。

观察测量点（1）---主振信号；（2）---位定时信号；（3）、（4）---主同步时钟连接：把示波器的探头分别接至测量点（1）、（2）、（3）、（4）处。

观察：观察并记录其波形的频率、幅度、占空比及脉冲宽度。

（二）、PCM编译码器连接：用连接线连接插孔（6）和插孔（7）。

把低频信号发生器输出接至插孔f 1KHz，幅度：约2V（峰峰（5’）及插孔（5）（GND）处，输入正弦信号：频率：S值）。

把示波器的探头接至测量点（6）。

观察：观察PCM编码输出的码流信号,观察并记录测量点（6）处信号的波形。

（需要指出的是，由于我们只在一个时隙上工作，而标准的基群信号中间包括32个时隙，由于没有在其它时隙进行编码，因此编码器只在一个时隙上有输出，然后慢慢衰竭，这样从表明上看起来PCM输出码流象一个衰减振荡。

）观察经译码和接收低通滤波器恢复出的信号。

把双踪示波器的一路改接至测量点（5’），把示波器的另一路接至测量点（8）。

观察并记录测量点（8）处信号的波形的频率、幅度，并比较其与测量点（5’）处信号的区别。

观察：保持输入信号的电平，改变输入信号的频率，测出并记录不同频率输入信号时测量点（8）的电压值（幅度）。

六、实验报告及问题思考与讨论1、整理实验数据，画出各测试点相应的曲线和波形，分析实验现象，写出相应结论。

2、通过本实验还有什么收获和体会？实验二集成化△M编译码（△M）实验一、实验目的1、了解语音信号的△M编码的编码过程；2、验证△M的编译码原理；3、了解△M编译码专用集成电路的基本工作原理、外部电路和一般使用方法；4、了解语音信号数字化技术的主要指标，学习对这些技术指标的测试方法。

二、实验内容⏹观察测量△M编译码过程中的各种时隙信号；⏹观察限带滤波、本地译码、编码、译码和平滑等波形；三、实验原理增量调制（△M）和脉冲编码调制（PCM）是模拟信号数字化传输的最常用的两种方法。

PCM信号的代码表示被量化的模拟信号抽样值。

为了减小量化噪声，一般需要较长的代码及较复杂的设备。

而在△M中它是用一位二进制码组成的数字信号序列来实现模拟信号的数字化，其设备较PCM简单。

△M编码器把模拟信号变换为数字信号的基本原理是用近似信号的波形去逼近输入的模拟信号波形。

一位二进制码只能表征两个状态，因此不可能以此来表征信号抽样值的大小；但是用一位码可以表征模拟信号相邻抽样值之间的相对大小，而相邻样值大小的相对变换就能很好地反映信号的变换规律。

（一）、时钟部分本实验箱中所有的时隙都是从频率为4096KHz的主振分频得到。

4096KHz的主振首先经两分频后得到2048KHz的定时，再经分频分相后得到32KHz的定时。

观察测量点（1）---主振信号；（2）、（3）---定时信号连接：把示波器的探头分别接至测量点（1）、(2)、(3)处。

观察：观察并记录各测量点波形的频率、幅度、占空比。

（二）、发送滤波器连接：把低频信号发生器输出接至插孔（INPUT）（上方的插孔是信号输入端，下方f≈1KHz，幅度：约2V（峰峰值）。

把示波的插孔是GND）处），输入正弦信号：频率：S器的探头接至测量点（5）。

观察：观察输入信号。

观察并记录测量点（5）处信号的波形的频率，幅度。

观察经过发送滤波器的输出信号。

把示波器的另一路接至测量点（6）处，观察并记录该点信号f≤4KHz），测量发的波形（幅度）。

保持输入信号的电平，改变输入信号的频率（max送滤波器的频率特性。

（三）、△M编码器f 连接：把低频信号发生器输出接至插孔（INPUT）处，输入正弦信号：频率：S ≈1KHz，幅度：约2V（峰峰值）。

把双踪示波器的一路接至测量点（5），另一路接至测量点（7），使两路信号同时显示，用测量点（5）做同步信号。

观察：观察发送滤波器限带后的输入信号。

观察并记录测量点（7）处信号的波形（幅度）。

观察编码器输出的编码信号。

把示波器原接至测量点（7）的探头改接至测量点（8），观察并记录该点信号的波形（幅度）。

波形的变化规律：对应正弦波过零处应有连“0”或连“1”码型出现，对应正弦波的波峰和波谷处应有“0”、“1”交替码型出现。

（四）、△M译码器连接：用连接线连接插孔（8）和插孔（9）（即把编码输出信号送入译码器）。

把低f≈1KHz，幅度：约频信号发生器输出接至插孔（INPUT）处，输入正弦信号：频率：S2V（峰峰值）。

把示波器的探头接至测量点（9）。

观察：观察输入译码器的编码信号。

观察并记录测量点（9）处信号的波形（幅度）。

观察译码器输出的模拟信号（注意信号有锯齿）。

把示波器的探头改接至测量点（10），观察并记录该点信号的波形的幅度、频率。

（五）、接收滤波器连接：用连接线连接插孔（8）和插孔（9）（即把编码输出信号送入译码器）。

把低f≈1KHz，幅度：约频信号发生器输出接至插孔（INPUT）处，输入正弦信号：频率：S2V（峰峰值）。

把示波器的探头接至测量点（11）。

观察：观察并记录测量点（11）——经接收滤波器后的信号波形的幅度、频率。

六、实验报告及问题思考与讨论1、整理实验数据，画出各测试点相应的曲线和波形，分析实验现象，写出相应结论。

2、分析集成化△M编译码系统组成及各部分的作用。

3、设想临界过载时本地译码信号和信码信号的形状，试画出它们的波形。

实验三移频键控（FSK）实验一、实验目的1、掌握伪随机序列的产生方法；2、掌握FSK调制原理及其实现方法；3、掌握FSK解调原理及其实现方法；4、掌握位同步的作用及其提取方法；二、实验内容内置方波源和伪随机序列发生器；⏹ FSK 调制器（可变分频比的分频链）；⏹ FSK 解调器：三、 实验原理移频控制，或称数字频率调制，是数字通信中使用较早的一种调制方式。

数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。

在数字通信系统中，这种频率的变化不是连续而是离散的。

例如：在二进制数字频率调制系统中，用两个不同的载频来传递数字信息。

移频控制常常写成 FSK （Frequency Shift Keying ）。

实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类：直接调频法和移频键控法。

本实验采用移频键控法，它便于用数字集成电路来实现。

数字频率调制的解调一般有三种方法：鉴频法、过零检测法和差分检波法。

本实验采用过零检测法进行解调。

实验电路的总框图如图4.1所示。

实验电路分成FSK 发送（调制）和FSK 接收（解调）两部分（合装在一个实验箱上）。

左边为FSK 发送部分，包括：方波源、分频器、伪随机（Ｍ）序列发生器、调制器、驱动器等；右边为FSK 接收部分，包括过零检测、判决、位同步、码再生等。

ＦＳＫ发送部分序列)接码FSK 接收部分图4.1 FSK 实验系统框图过零检测在实验接收端对FSK 信号的解调是用过零检测方法实现的，其原理如图4.2所示。

图4.2 过零检测法的框图及各点波形输入信号a 经限幅后产生矩形波序列b ，经微分后产生c ，再经整流形成与频率变化相对应的脉冲序列d ，这个序列就代表着调频波的过零点，将其变换（展宽）成具有一定宽度的矩形波e ，并经低通滤波器滤除高次谐波，便得到对于原数字信号的基带脉冲信号f 。

位同步：在数据传输设备的接收端，位同步为码再生所必需，而在数字通信中，常常是不发送导频或位同步信号的，这就必须直接从数字信号中提取位同步。

本实验就采用这种直接从数字信号中滤波提取位同步的方法。

（一）、伪随机序列发生及FSK调制1、观察测量点（1.1）---方波源信号连接：把示波器的探头接至测量点（1.1）处。

观察：观察并记录其波形的频率、幅度、占空比。

图4.3 滤波法提取位同步2、观察测量点（1.5）---Ｍ序列信号Ｍ序列发生器为四级D触发器组成的最长线性反馈移位寄存器，形成24-1=15位的伪随机序列。

连接：把示波器的探头接至测量点（1.5）处。

观察：观察并记录其波形（幅度）。

3、可变分频比的分频链可变分频比的分频链由多级D触发器构成，当信码为“1”时使载波信号为主振的4分频，信码为“0”时使载波信号为主振的8分频。

改变信码输入连接点“K-0”、“K-1”、“K-M”，（分别连接为“0”码输入调制、“1”码输入调制、M序列输入调制）。

在测量点（1.8）处观测FSK调制后的波形，当为M序列输入时，在该点可测得FSK调制的平均载波频率。

（注意：．．．．．．．．观察．．M．序列输入调制后的信号时，需要用．．．．．．．．．．M．序列作为示波器的同步信号才能看清楚其波形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．）。

连接：把双踪示波器的一路接至测量点（1.5）处，示波器的另一路接至测量点（1.8）处，用测量点（1.5）做同步信号。

观察：把三个连接点“K-0”、“K-1”、“K-M”中的“K-0”用短路子连接，其余两个断开，观察并记录测量点（1.8）处的波形的幅度、频率；把三个连接点中的“K-1”用短路子连接，其余两个断开，观察并记录测量点（1.8）处的波形的幅度、频率；把三个连接点中的“K-M”用短路子连接，其余两个断开，观察并记录测量点（1.8）处的波形的幅度、频率。