内容发布更新时间 : 2024/11/18 18:25:47星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
这里可采用频谱分析仪或选配的虚拟仪器进行信号频谱分析。
4、频分解复用
（1）实验连线如下：
复用模块“频分复用” 复用模块“频分解复用”
输出 —————————— 输入
（2）观测频分解复用“输出1”、“输出2”测试点的波形及频谱，并与频分复用前
的两路DSB信号的波形及频谱进行对比。 （3）实验再连线如下：
复用模块 模拟解调模块1“相干解调法”
输出1——————————调幅输入
信号源模块 模拟解调模块1“相干解调法
192K载波————————载波输入
（4）分别观测模拟解调模块1“相乘输出”与“解调输出”测试点波形，并对比原
1K正弦基波还原的效果。
（5）同理，重复以上实验步骤（3）、（4），将频分解复用“输出2”引入模拟解
调模块2，与信号源模块384K正弦相干解调，并对比原2K正弦基波还原的效果。
5、模拟语音信号频分复用
用信号源模块模拟语音信源输出的“T－OUT”话音信号和终端模块模拟终端输出的“T－OUT”话音信号代替信号源模块的两路正弦基波，分别与信号源模块192K、384K正弦载波相乘调幅并频分复用，接收端将频分解复用再解调幅还原的模拟信号分别送回信号源模块模拟语音信源“R－IN”测试点和终端模块模拟终端“R－IN”测试点，耳机接收对方话筒语音信号，完成通信双方模拟语音信号频分复用的整个过程。
六、课后扩展题
回顾《模拟电子技术基础》等教材中关于移相电路设计的相关内容。
有兴趣的同学可参照相移法SSB调幅实验框图和频分复用系统实验框图，自行设计1K正弦基波和192K正弦载波的90度移相电路，搭建硬件电路，在原有模拟调制、模拟解调、复用等模块的基础上，实现两路不同载频的SSB调幅信号频分复用及解复用的整个过程。
实验九 脉冲编码调制与解调实验（PCM）
一、实验目的
1、掌握抽样信号的量化原理。 2、掌握脉冲编码调制的基本原理。 3、了解PCM系统中噪声的影响。
二、实验内容
1、对模拟信号脉冲编码调制，观测PCM编码。 2、将PCM编码解调还原。
三、实验仪器
1、信号源模块 一块 2、模拟信号数字化模块 一块 3、20M双踪示波器 一台 4、带话筒立体声耳机 一副
四、实验原理
1、抽样信号的量化原理
模拟信号抽样后变成在时间离散的信号后，必须经过量化才成为数字信号。 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种。
把输入模拟信号的取值域按等距离分割的量化就称为均匀量化，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，如图9-1所示。
q7m6q6m5q5m4q4m3q3m2q2图9-1 均匀量化过程示意图
信号实际值量化误差信号量化值m?6Ts?mq?6Ts?t0Ts2Ts3TS4Ts5Ts6Ts7Ts
均匀量化的主要缺点是无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号m(t)较小时，则信号量化噪声功率比也很小。这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，那么，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化的方法。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔?v也小；反之，量化间隔就大。非均匀量化与均匀量化相比，有两个突出的优点：首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中往往是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的信噪比。
非均匀量化的实际过程通常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。现在广泛采用两种对数
压缩，美国采用?压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律。本实验中PCM编码方式也是采用A压缩律。A律压扩特性是连续曲线，实际中往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本保持连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路来实现，如下图9-2所示。
y1 (8)7868584838281801128(7)(6)(5)(4)(3)(2)(1)x111321664未压缩1814121
图9-2 13折线特性
表9-1列出了13折线时的x值与计算得的x值的比较。
表 9-1 A律和13折线比较
y x 按折线分段的x 段落 斜率 0 0 0 1 16 1 81 1281 1282 81 60.61 642 16 3 8 3 81 30.61 324 4 4 81 15.41 165 2 5 81 7.791 86 1 6 81 3.931 47 7 81 1.981 28 1 1 1 1 21 4
表中第二行的x值是根据A?87.6计算得到的，第三行的x值是13折线分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与A?87.6曲线十分逼近，同时x按2的幂次分割有利于数字化。
2、脉冲编码调制的基本原理
量化后的信号是取值离散的数字信号,下一步是将这个数字信号编码。通常把从模拟信号抽样、量化，指导变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM）。
在13折线法中，无论输入信号是正是负，均用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值。其中，用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的
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16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，使8个段落被划分成2＝128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表9-2所示，段内码与16个量化级之间的关系见表9-3。上述编码方法是把压缩、量化和编码合为一体的方法。
表9-2 段落码 表9-3 段内码
段落序号 段落码 量化级 段内码 8 7 6 5 4 3 2 1 111 110 101 100 011 010 001 000 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000
3、PCM原理框图
PCM原理框图如下图9-3所示。
模拟信号信号源时钟信号抽样保持量化编码部分编码PCM编码PCM编码时钟信号译码译码部分LPF模拟信号
图9-3 PCM原理框图
上图中，信号源模块提供音频范围内模拟信号及时钟信号，包括工作时钟2048K、位同步时钟64K、帧同步时钟8K，送模拟信号数字化模块，经抽样保持、量化、编码过程，产生64K码速率的PCM编码信号。
译码部分同样将PCM编码与各时钟信号送入，经译码、低通滤波器，还原出模拟信号。
五、实验步骤
1、将信号源模块、模拟信号数字化模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、PCM编码
（1）信号源模块“2K正弦基波”幅度调节至3V左右。 （2）实验连线如下：
信号源模块 模拟信号数字化模块（模块左下方PCM编解码） 2K正弦基波—————S－IN 2048K———————2048K－IN
64 K————————CLK－IN 8K————————FRAM－IN
（3）以“FRAM-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“FRAM-IN”、“PCM-OUT”测试
点波形,PCM编码能够稳定观测，且每四帧编码为一个周期。
说明：帧信号对应的4位PCM编码的第一位码，是上一帧8位PCM编码的第8位，可能
出现半位为0，半位为1的情况，这是由使用的PCM编译码芯片的工作时序决定。 （4）以“S-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“S-IN”、“PCM-OUT”测试点波形，
PCM编码能够稳定观测，每一周期正弦波对应4帧共32位PCM编码，且32位一循环，码速率为64K。
说明：可用四通道数字存储示波器三路同时观测“S-IN”、“FRAM-IN”和“PCM-OUT”
信号，直观理解模拟信号“S-IN”经“FRAM-IN”抽样后编为“PCM-OUT”8位编码。
（5）改变输入模拟信号“S－IN”，重复上述实验步骤。 4、PCM译码
（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：
模拟信号数字化模块内连线（模块左下方PCM编解码） 2048K－IN—————— J2048K－IN PCM－OUT——————JPCM－IN CLK－IN —————— JCLK－IN FRAM－IN——————JFRAM－IN
（2）示波器观测“JPCM-OUT”测试点波形，为还原的正弦波，且幅度相当。 5、模拟语音信号PCM编译码
用信号源模块模拟语音信源输出的“T－OUT”话音信号代替2K正弦信号输入模拟信号数字化模块中，还原的“解调输出”信号送回信号源模拟语音信源“R－IN”测试点，耳机接收话筒语音信号，完成模拟语音信号PCM编译码的整个过程。
六、课后扩展题
阅读教师参考书光盘中附带的TP3067芯片数据手册，特别是对“同步工作模式”和“异步工作模式”的理解。思考实验中观测每帧的第8位PCM编码，为什么有时会出现半位为0，半位为1的情况？
有兴趣的同学可参考TP3067芯片的典型电路，自行设计一个PCM编解码电路，搭建硬件电路，通过实验调试检验实际效果。
实验十一 时分复用实验（TDM）
一、实验目的
1、了解时分复用的基本概念。
2、掌握时分复用与解复用的原理框图。 3、掌握时分复用信号的结构。