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1、PCM编译码的实验报告 实验报告 哈尔滨工程大学教务处 制 实验十一 PCM编译码实验 一、实验目的 1. 掌握PCM编译码原理。 2. 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。 3. 掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 二、 实验仪器 1. 双踪示波器一台 2. 通信原理型实验箱一台 3. M3:PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块 4. 麦克风和扬声器一套 三、实验步骤 1实验连线 关闭系统电源，进行如下连接： 非集群方式 2. 熟悉PCM编译码模块，开关K1接通SL1，打开电源开关。 3用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。 4. 用示
2、波器观察PCM编码输出信号。 当采用非集群方式时： 测量A通道时：将示波器CH1接SLA（示滤波器扫描周期不超过SLA的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM A OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 测量B通道时：将示波器CH1接SLB，（示滤波器扫描周期不超过SLB的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM B OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 当采用集群方式时：将示波器CH1接SL0，（示滤波器扫描周期不超过SL0的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2分别接SLA、PCM A OUT、SLB、PCM B OUT以及PCM_OUT，
3、观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及PCM信号的帧结构（注意：本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙，SL0、SLA及SLB的脉冲宽度等于一个时隙宽度）。开关S2分别接通SL1、SL2、SL3、SL4，观察PCM基群帧结构的变化情况。 5. 用示波器观察PCM译码输出信号 示波器的CH1接STA，CH2接SRA，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。 示波器的CH1接STB，CH2接SRB，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。 6. 用示波器定性观察PCM编译码器的动态范围。 将低失真低频信号发生器输出的1KHZ正弦信号从STA-IN输入到MC145503编码器。示波器的C
4、H1接STA（编码输入），CH2接SRA（译码输出）。将信号幅度分别调至大于5VP-P、等于5VP-P，观察过载和满载时的译码输出波形。再将信号幅度分别衰减10dB、20dB、30dB、40dB、45dB，观察译码输出波形。 项目二 实验十一 PCM编译码实验 一、 实验目的 1. 掌握PCM编码原理。 2. 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。 3. 掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 二、 实验仪器 1. 双踪示波器一台 2. 通信原理VI型实验箱一台 3. M3：PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块 4. 麦克风和扬声器一套 三、 实验原理
5、及基本内容 1.点到点PCM多路电话通信原理 脉冲编码调制（PCM）技术与增量调制（M）技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。当信道噪声较小时一般用PCM，否则一般用M。目前速率在155MB以下的准同步数字系列（PDH）中，国际上存在A律和u律两种编译码标准系列，在155MB以上的同步数字系列（SDH）中，将这两个系列统一起来，在同一个等级上两个系列的码速率相同,而M在国际上无统一标准，但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性。 点到点PCM多路电路通信原理可用111表示。对于基带通信系统，广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等。对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波
6、器、收滤波器等。 本实验模块可以传输两路话音信号。采用MC145503编译器，它包括了图111中的收、发低通滤波器及PCM编译码器。编码器输入信号可以是本实验系统内部产生的正弦信号，也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号。本实验模块中不含电话机和混合电路，广义信道时理想的，即将复接器输出的PCM信号直接送给分接器。 2.PCM编译模块原理 本模块的原理方框图及电路图如图11-2及图11-3所示。 BSPCM基群时钟信号（位同步）测试点 SL0 PCM基群第0个时隙同步信号 SLA 信号A的抽样信号及时隙同步信号测试点 SLB 信号B的抽样信号及时隙同步信号测试点 SRB 信号B译码输出信号测试
7、点 STA输入到编码器A的信号测试点 STB输入到编码器B的信号测试点 PCM_OUTPCM基群信号输出点 PCM_IN PCM基群信号输入点 PCM A OUT 信号A编码结果输出点 PCM B OUT 信号B编码结果输出点 PCM A IN 信号A编码结果输入点 PCM B IN 信号B编码结果输入点 本模块上有S2这个拔码开关，用来选择SLB信号为时隙同步信号SL1、SL3、SL5、SL6中的任一个。 图11-2各单元与图11-3中的元器件之间的对应关系如下： 晶振 X1：4.096MHZ晶振 分频器1/2U1：74LS193; U6： 74HC4060 抽样信号产生器 U5：74HC7
8、3; U2：74HC164 PCM编译器A U10：PCM编译码集成电路MC145503 PCM编译器B U11：PCM编译码集成电路MCL45503 帧同步信号产生器 U3：8位数据产生器74HC151; U4：A:与门7408 复接器U9：或门74LS32 晶振、分频器1、分频器2及抽样信号（时隙同步信号）产生器构成一个定时器，为两个PCM编译码提供2.048MHZ的时钟信号和8KHZ的时隙同步信号。在实际通信系统中，译码器的时钟信号（即位同步信号）及时隙信号（即帧同步信号）应从接收到的数据流中提取，方法如实验五及实验六所述。此处将同步器产生的时钟信号及时隙同步信号直接送给译码器。 由于时
9、钟频率为2.048MHZ，抽样频率为8KHZ，故PCM-A及PCM-B的码速率都是2.048MB，一帧中有32个时隙，其中一个时隙为PCM编码数据，另外31个时隙都是空时隙。 PCM信号码速率也是2.048MB，一帧中的32个时隙有29个是空时隙，第0个时隙为帧同步码（X1110010）时隙，第2个时隙为信号A的时隙，第1（或第3、第5、或第6由拔码开关S2控制）时隙为信号B的时隙。 本实验产生的PCM信号类似于PCM基群信号，但第16个时隙没有信令信号，第0时隙中的信号与PCM基群的第0时隙的信号也不完全相同。 由于两个PCM编译码器用同一个时钟信号，因而可以对他们进行同步复接。又由于两个编
10、码器输出数据处于不同时隙，故可对PCM-A和PCM-B进行线或。本模块中用或门74LS32对PCM-A、PCM-B及帧同步信号进行复接。在译码之前，不需要对PCM进行分接处理，译码器的时隙同步信号实际上起到了对信号的分路作用。 在通信工程中，主要用动态范围和频率特性来说明PCM编译码器的性能。 动态范围的定义是译码器输出信噪比大于25db时允许编码器输入信号幅度的变化范围。PCM编译码器的动态范围应大于图11-6所示的CCITT建议框架。 当编码器输入信号幅度超过其动态范围时，出现过载噪声，故编码输入信号幅度超过大时量化信噪比急剧下降。MC145503编译码系统输入信号的最大幅度为5V。 由于
11、采用对数压扩技术，PCM编译码系统可以改善小信号的信噪比，MC145503可采用A律13折线对信号进行压扩。当信号处于某一段时，量化噪声不变，因此在同一段落内量化噪声比随信号幅度减小而下降。13折线压扩特性曲线将正负信号分为8段，第1段信号最小，第8段信号最大。当信号处于第一，二段时，量化噪声不随信号幅度变化，因此噪声不随信号幅度变化，因此信号太小时，量化信噪比会小于25db，这是动态范围的下限。MC145503编译码系统动态范围内输入信号最小幅度约为0.025Vpp。 常用1KHZ的正弦信号作为输入信号来测量PCM编译码器的动态范围。 语音信号的抽样信号频率为8KHZ，为了不发生频谱混叠，常
12、将语音信号经截止频率为3.4khz的低通滤波器处理后在进行A/D处理。语音信号的最低频率一般为300hz。MC145503编码器的低通滤波器和高通滤波器决定了编译码系统的频率特性，当输入信号频率超过这两个频率范围时，译码输出信号幅度迅速下降。这就是PCM编译码系统频率特性的含义。 四、 实验步骤 1. 实验连线 关闭系统电源，进行如下连接： 3. 用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。 4. 用示波器观察PCM编码输出信号。 当采用非集群方式时： 测量A通道时：将示波器CH1接SLA,CH2接PCM A OUT,观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 测量B通道时：将示波器CH1接SL
13、B，CH2 接PCM B OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 当采用非集群方式时：将示波器CH1接SL0，CH2分别接SLA、PCM A OUT、SLB、PCM B OUT以及PCM_OUT，观察编码后的数据所处时隙同步信号的关系以及PCM信号的帧结构。开关分别接通SL1、SL2、SL3、SL4观察PCM基群帧结构的变化情况。 5用示波器观察PCM译码输出信号 示波器的CH1接STA，CH2接SRA,观察这两个信号波形是否相同（相位差）。 示波器的CH1接STB，CH2接SRB,观察这两个信号波形是否相同（相位差）。 6.用示波器定性观察PCM编译码器的动态范围。 将低失真频信号发
14、生器输出的1khz正弦信号从STA-IN输入到MC145503编码器。示波器的CH1接STA，CH2接SRA。将信号幅度分别调至大于5Vpp、等于5Vpp，观察过载和满载时的译码输出波形。在将信号幅度分别减至10db、20db、30db、40db、45db、50db，观察译码输出波形。 7.两人通话实验 本模块提供两个人的通话信道。由于麦克风输出的信号幅度比较小，需放大到2Vpp左右再由STA和STB输入到两个编码器。译码器输出信号由SRA和SRB输出，将幅度较大，需衰减到适当值后再送给扬声器。 在话筒输入放大电路中，可以通过调整可调电阻R18来改变输出增益。 在语音输出放大电路中，可以通过调整可调电阻R12和R22来改变输出音量。 在实验时，只需将话筒输出信号从MIC_OUT端口连接到STA,再将译码后的语音信号从SRA连接到MIC_IN即可，但需将STA或STB端口的原有连接去除。 五、 实验记录与分析 1.用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。 实验中，从示波器中可以读出，输入编码器的信号频率存在fA=fB，且频率等于1Khz,幅度等于2V。 2. 用示波
