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1、实验一 多种信号音及铃流发生器实验一、实验目的1、了解电话通信中常用的几种音信号和铃流信号的电路组成与产生方法。2、熟悉这些音信号在传送控制过程中的技术要求和实现方法。二、预习要求预习有关拨号音，忙音，空号音，捆塞音，回铃音，铃流等有关内容。三、实验仪器仪表1、程控交换系统实验箱一台2、电话机一台台3、20MHz 示波器一台4、万用表一台四、电路工作过程我们知道，在用户话机与电信网的交换机之间的线路上，要沿两上方向传递语言信息。但是，为了接通一个电话，除了上述情况外，还必须沿两个方向传送所需的控制信号。比如，当用户想要通话时，必须首先向控制交换机提供一个信号，能让交换机识别并使之准备好有关设备
2、，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号（被叫）发往交换机。当用户想要结束通话时，也必须向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。除了用户要向交换机传送信号外，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及被叫用户状态的信号。由此可见，一个完整的电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信号系统。下面是本实验系统的传送信号流程，见图 1-1 所示。用户向电信局交换机发送的信号有用户状态信号（一般为直流信号）和号码信号（址址信号） ，它们的详细说明分别见实验二和实验三。交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种方式。a、各种可闻信号：一般采用
3、频率为 450Hz 的交流信号，例如：拨号音：（Dial tone ）连续发送的信号。回铃音：（Ringing tone）1 秒送，4 秒断的 5 秒断续信号，与振铃一致。忙音：（busy tone）0.35 秒送，0.35 秒断的 0.7 秒断续信号。空号音：0.6 秒送，0.2 秒断，0.2 秒送，0.2 秒断，0.2 秒送，0.6 秒断的2 秒不等间隔断续信号。拥塞音：0.7 秒送，0.7 秒断的 1.4 秒断续信号。b、振铃信号（铃流）：一般采用频率为 25Hz，幅度为 75V15V 的交流电压，以 1 秒送，4 秒断的 5 秒断续方式发送。有一点需要说明的是，由于本实验系统属于实验型
4、的，为了让学生实验方便，因而有些电路要求能用硬件电路实现的就不用软件来完成，则用硬件电路来完成，这样，便于实验教学。比如，在实际通信过程中，多种音信号在程控交换机中，都是利用软件完成，硬件电路较少，关于这点在图 1-1 实验系统传送信号流程图下面将作一简单介绍。然而，在我们的实验系统中，恰好相反，多种音信号的产生都是硬件实现，虽然也有软件产生，但大多是硬件产生的。在呼叫建立过程中，交换机应向主叫用户发送各种信号音，以使用户能了解接续进展情况和下一步应采取的操作。（一）各测量输出点说明如下：BHYING：拨号音输出HLYING：回铃音输出MYING：忙音输出YSYING：拥塞音输出KHYING：
5、空号音输出ZLYING：25HZ 方被输出（二）拨号音及产生电路主叫用户摘机，CPU 检测到该用户有摘机状态后，立即送出拨号音信号，表示可以拨号，当 CPU 中央处理单元收到第一个拨号脉冲后，应立即给予切断该信号，拨号音采用连续的信号音。在本实验系统中，频率为400Hz450Hz 之间，幅度在 1V2V 之间，波形为正弦。图 1-2（a）是该电路的框图，图 1-2（b）是该电路原理图。（三）回铃音及控制电路回铃音信号由 CPU 中央处理单元控制送出，通知主叫用户正在对被叫图 1-2（a）450Hz 拨号音电路原理框图图 1-2（b）450Hz 拨号音电路原理图用户振铃，回铃音信号所用频率也同拨
6、号音频率，断续周期为 1 秒通，4秒断，与振铃一致。本实验系统的回铃音由 NE556 和 CD4053 一起产生的。CCITT 对有关断续时间的规定见表 1-1 所示。表 1-1CCITT 可接受（秒） CCITT 建议（秒）续断周期0.672.53.06.03.678.50.671.53.05.03.676.5各国所用的断续周期不同，如日本为 1 秒断 2 秒续，重复周期为 3 秒。美国和加拿大为 2 秒续，4 秒断，重复周期为 6 秒。我国采用 4 秒断，1 秒续的 5 秒周期信号。因此在本实验系统中也采用大约 4 秒断，1 秒续的重复周期为 5 秒信号，见图 1-3 所示。图 1-3（a
7、）回铃音电路方框图 图 1-3（b）回铃音电路原理图（四）忙音及控制电路忙音表示用户处于忙状态，此时用户应挂机等一会再重新呼叫。CCITT 对于忙音信号的断续周期有关建议见表 1-2 所示：表 1-2CCITT 可接受（秒） CCITT 建议（秒）续 0.10.66 0.120.66断 0.120.8 0.120.66周期 0.31.1 0.31.1比率 0.171.5(1.0 最佳)在实验系统中采用大约 0.35 秒断，0.35 秒续的 400Hz450Hz 的信号,见图 1-4 所示 .图 1-4 忙音信号控制电路原理图及框图(五)铃流信号发生器电路铃流信号的作用是交换机向被叫用户发出，作
8、为呼入信号，一般采用低频电流，如频率有 16.67Hz,25Hz,33.3Hz 等几种。它的断续周期同回铃音信号相同，因此，在本实验系统中采用大约 4秒断、1 秒通的断续信号。图 1-5 是它的原理方框图，电原理图见图 1-6 所示。 NE56 CD4053输 出 U=80V 频 率 图 1-5 25Hz 铃流发生器框图图 1-6 25Hz 铃流电路原理图（六）拥塞音（Congestion tone）表示机线拥塞，频率与忙音相同，其周期为 0.7 秒续 0.7 秒断的 1.4 秒重复周期信号。电路原理图略。（七）空号音（Number Unobtainable Tone ）当主叫用户所拨号码为空
9、号音，比送忙音可减少我效呼叫次数，它使用 4 个 0.1 秒续，0.1 秒断以后，再 0.4 秒续，0.4 秒断，周期为 1.6 秒的450Hz 信号。电路原理图略。上述六种信号在本实验系统中均有具体电路实现，然而在程控交换机中，信号音还不止上述几种，在此作一简单介绍，不作实验要求。*（八）其它信号（1）通知音当长途话务员呼叫用户遇市话忙时可插入并向用户送长途通知音，我国规定为 1.2 秒不等间隔断续信号音，0.2 秒续，0.2 秒断，再 0.2 秒续，0.6 秒断，周期为 1.2 秒的 450Hz 信号。（2）摧挂音用户话机未挂好时发送，采用 5 级响度，逐级增加。（3）排队等待音用于具有排
10、队性能的接续，以通知主叫用户等待应答，可用回铃音代替或采用录音通知（4）呼入等待音用户“呼叫等待”服务，表示有第三者等待呼入。（5）通话时限音对于立即收费的呼叫，到每一个计费单位时间快结束前，送出此音（可由三个短脉冲组成，送 12 秒）表示计费时间已到。（6）提醒音也叫三方通话提醒音，用于三方通话的接续状态（仅指用户）表示接续中存在第三者。（7）特种拨号音主要是对用户起提示作用的拨号音，例如：提醒用户撤消原来登记的转移呼叫。各测量点如下：（1）450Hz 拨号音电路输出，其测量点为测试模块中的 BHYING；（2）25Hz 铃流信号发生器电路输出，其测量点为测试模块中的ZLYING;（3）回铃
11、音电路输出，其测量点为测试模块中的 HLYING；（4）忙音电路输出，其测量点为测试模块中的 MYING；（5）拥塞音电路输出，其测量点为测试模块中的 YSING；（6）空号音电路输出，其测量点为测试模块中的 KHYING；*（九）信号音的数字方式产生众所周知，在数字程控交换机中直接进行交换的是 PCM 数字信息，在这样的情况下如何使用户接收到信号音（如拨号音，回铃音，忙音等）是一个重要的问题。因为模拟电路产生的信号音是不能通过 PCM 交换系统的，这就要求设计一个数字型信号音发生器，使之能向交换网络输出这样一些 PCM 数字信息，这些数字信息经过非线性译码后能成为一种我们所需要的模拟信号音。
12、1、传统方式产生数字音信号框图见图 1-7 所示，可知，这是一种常见的 PCM 编码方式，400Hz450Hz 的正弦信号由硬件电路实现，再经过 PCM 编码器电路后，就可输出音信号的 PCM 数字码流了，经过数字交换网络后，再进行 D/ATfLfmn变换还原成正弦信号送往用户电路即可。2、用数字电路产生音信号图 1-8 是大约 400Hz 正弦波信号一个周期取样示意图，图 1-9 是数字电路产生音信号的原理框图。图 1-7 传统方式产生音信号原理框图图 1-8 450HZ 正弦信号取样示意图图 1-9 数字型信号音产生电路原理框图由此可见，我们只要对正弦信号在理论上以每隔 125us 取样一
13、次，并将取样所得的正弦信号幅度按照 A 律十三折线非线性编码的规律进行计算，变成二进制编码，然后把这些二进制码存贮在 EPROM 中，只要每隔 125us对它读出一次即可得到 PCM 数字信息的码流。那么我们究竟需要多少个取样点与多少个存贮单元来存贮取样编码后的 PCM 数字信息码呢？我们知道正弦信号是一个周期性信号，各取样点的值也存在着一定的周期性，只要表示出取样值的一个周期就等于表示了整个正弦信号中的取样值，取样值的周期不一定等于正弦信号的周期。它与信号的频率 fm、取样频率 fn 有关，只要满足：即 L 次取样的时间等于 m 个正弦信号周期，都为 T，这个 T 也廉洁是取样值的周期，注意
14、不把取样值的周期与取样周期搞混淆，取样值经过 T 后重新呈周期性变化，当 fm=400Hz，fn=8000Hz，要满足 的 m，L 以最小正整数是 m=1,L=20，此时 T=2.5ms，即对 400Hz 正弦信号的一个周期经过 20 次取样就足以表示整个正弦信号了，如图 1-9 所示，这二十个取样点的值经过计算变成 20 个 PCM 码，存贮在 20 个存贮单元中，读取时只要周期性地读取这 20 个单元中的内容即可发出 400Hz 正弦波信号的 PCM 并行码，再经过并串变换即可得到 PCM 串行码。由此可知，数字正弦波信号的发生是利用只读存贮器来实现的，它的基本点还是 0 取自于传统方式，
15、它的 PCM 数字信息也是来自于对模拟正弦信号的取样、量化和非线性编码，只是实现的具体方法不同而已。它对需要发生的正弦信号的各取样点幅度按照 PCM 的编码规律进行计算，然后将所计算的代表各点幅度的二进制编码，存贮在 EPROM 中，只要按照一定的规律，去读 EPROM 的内容，并把它输出就可以得到代表这个正弦信号的 PCM 数字信息码。总上所述，上述两种方式只是在实现的形式上不同而已。传统方式的正弦信号的取样、量化、编码均是由硬件来实现的，而数字方式中的正弦信号的取样、量化、编码是用理论运算来实现的，而把理论运算的结果，即 PCM 数字信息码，存入 EPROM 中，因此，实际上数字信号产生音
16、信号的电路，在组成上只是从 EPROM 中读取数据并把它输出来而已。此外，若把图 1-9 中的正弦信号分成 A、B、C、D 四个部分，可以看出，A 与 B 是对称，C 与 D 也是对称的，并且 A 与 C，B 与 D 之间只差一个符号，其幅值还是相同的，这样就可用 A 中的幅值来代替 B、C、D 中的幅值。即：sin(n18 。 )=sin(180。 -n18。 )= -sin(180。 + n18。 )。其中，假设 DN5，则：在 EPROM 中只要写 A 中的内容即可，共为 6 个单元。五、实验内容1、用示波器测量拨号音，忙音，空号音，拥塞音，回铃音及铃流信号的各测量点电压或波形，即测量点BHYING，MYING，KHYING，YSYING，HLYING，ZLYING。2、熟悉各种信号音六、实验步骤1、使实验箱上电且正常工作；2、用示波器测量BHYING，MYING，KHYING，YSYING，HL
