语音信号光纤传输设计

一、分析设计：

1、语音采集发射电路：

由于要使光电二极管工作在线性区，所以要求直流偏置电流在50~100mA之间。另外，还要对采集的语音信号进行滤波放大，以减小后面的接收信号波形的失真程度。在这个模块我们主要运用模拟电路中运算放大器的负反馈，对采集的语音信号进行滤波放大，然后再通过一个三极管对给信号偏置。因测的语音信号幅值在50mv左右，频率为300Hz—4KHz。所以用幅值为50mv，频率为1KHz 的正弦信号进行仿真。电路图如下：（语音信号由MP3直接输入）：

发射电路

（1）波形图：

图中红色为信号源波形，蓝色为流经LED和地端的波形，明显可见LED波形被直流偏置抬高到2V以上，起峰峰值达到1V左右，可以驱动LED正常工作。

（2）频域特性图：

由图可知频域特性很好，满足语音传输条件。

2、语音接收输出电路：

接收电路用峰峰值为50 mV，频率1KHz的信号源代替PIN的接收信号，其电路图如下：

接收输出电路

（1）波形图：

其中红色的信号为接收信号，黄色的为放大后的信号。

显然，输出信号幅值超过了4V，达到了设计要求。（2）频域特性图;

由图可知频域特性很好，满足语音传输条件。

二、数据分析：

1、

输入Vp-p 频率光功率（uw）dBm

50mv 500Hz 19.88 17.01

50mv 1KHz 19.80 17.04

50mv 2KHz 19.79 17.04

50mv 3KHz 19.77 17.04

50mv 4KHz 19.78 17.03

50mv 5KHz 19.76 17.04

由图可知该系统的频域特性好，在500Hz—4KHz效果都很好，满足语音的传输。

2、语音信号经发射电路输出数据如下表：

输入Vp-p 频率输出Vp-p 偏置电压

50mv 500Hz 1.04V 2.54V

50mv 1KHz 1.04V 2.53V

50mv 2KHz 1.04V 2.54V

50mv 3KHz 1.04V 2.53V

50mv 4KHz 1.04V 2.54V

50mv 5KHz 1.04V 2.53V

由图知达到驱动LED的要求。

3、信号经光纤传输到达接收端时数据如下表：

发射输出Vp-p 频率接收端Vp-p

1.04V 500Hz 206mv

1.04V 1KHz 208mv

1.04V 2KHz 208mv

1.04V 3KHz 206mv

1.04V 4KHz 204mv

1.04V 5KHz 204mv

由图可知信号经光纤传输后衰减了很多，所以在设计接收电路时必须对信号再次进行滤波放大。

4、信号经接受输出电路后数据如下表;

接收端Vp-p 频率音响输出Vp-p 206mv 500Hz 4.36V

208mv 1KHz 4.52V

208mv 2KHz 4.56V

206mv 3KHz 4.52V

204mv 4KHz 4.52V

204mv 5KHz 4.52V

由图可知接收电路对信号再次进行放大后达到了带动音响的要求。

音频信号光纤通信.

音频信号光纤传输实验实验目的 1.了解音频信号光纤传输的方法、结构及选配各主要部件的原则。 2.熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及其主要特性的测试方法。 3.学习分析音频信号集成运放电路的基本方法。 4.训练音频信号光纤传输系统的调试技术。实验仪器 YOF-A音频信号光纤传输技术实验仪、光功率计、多波段收音机、音箱实验原理一、系统的组成图1示出了一音频信号光纤传输系统的结构原理图，它由半导体发光二极管LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送部分、传输光纤部分和由硅光电池、前置电路和功放电路组成的光信号接收三个部分组成。图1 光纤传输系统原理图塑料光纤很柔软，而且可以弯曲，加工很方便。在光信息处理技术、光学计量、短距离数据传输等方面已获得较好的应用。本系统中，我们采用的传输光纤是进口低损耗多模塑料光纤，它的纤维直径是lmm，芯径为990μm，包层厚度为5μm。半导体发光二极管是采用发光亮度很高的可见红色光发光二极管作为光源，光电转换采用高灵敏的硅光电池作为转换元件，整个传输过程一目了然。为了避免或减少谐波失真，要求整个传输系统的频带宽度要能复盖被传信号的频谱范围，对于语音信号，其频谱在300--3400Hz的范围内。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。

二、半导体发光二极管(LED)的结构及工作原理光纤通讯系统中对光源器件在发光波长、电光功率、工作寿命、光谱宽度和调制性能等许多方面均有特殊要求。所以不是随便哪种光源器件都能胜任光纤通讯任务，目前在以上各个方面都能较好满足要求的光源器件主要有半导体发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)。光纤传输系统中常用的半导体发光二极管是一个如图2所示的N-p-P三层结构的半导体器件，中间层通常是由直接带隙的GaAs(砷化镓)p型半导体材料组成，称有源层，其带隙宽度较窄，两侧分别由AlGaAs的N型和P型半导体材料组成，与有源层相比，它们都具有较宽的带隙。具有不同带隙宽度的两种半导体单晶之间的结构称为异质结，在图2中，有源层与左侧的N层之间形成的是P-N异质结，而与右侧P层之间形成的是p-P异质结，敌这种结构又称N-p-P双异质结构，简称DH结构。当给这种结构加上正向偏压时，就能使N层向有源层注入导电电子，这些导电电子一旦进入有源层后，因受到右边p-P异质结的阻挡作用不能再进入右侧的P层，它们只能被限制在有源层内与空穴复合，导电电子在有源层与空穴复合的过程中，其中有不少电子要释放出能量满足以下关系的光子： (1) 其中h是普朗克常数，是光波的频率，E 1是有源层内导电电子的能量，E 2 是导电电子与空穴复合后处于价键束缚状态时的能量。两者的差值Eg与DH结构中各层材料及其组份的选取等多种因素有关，制做LED时只要这些材料的选取和组份的控制适当，就可使得LED的发光中心波长与传输光纤的低损耗波长一致。所以为了减少损耗，LED发光波长应与传输光纤的低损耗波长一致，在实际通讯系统中，LED发出的光介于可见光的边远区域。图2 半导体发光二极管的结构及工作原理光纤通讯系统中使用的半导体发光二极管的光功率为光导纤维的尾纤输出功率，出纤光功率与LED驱动电流的关系称LED的电光特性，为了避免和减少非线性失真，使用时应先给LED一个适当的偏置电流I，其修正等于这一特性曲线线性部分中点对应的电流值，而调制信号的峰一峰值应位于电光特性的直线范围内。对于非线性失真要求不高的情况，也可把偏置电流选为LED最大允许工作电

音频系统设计方案

精品文档设计原则(a)先进性和扩展性：现代信息技术的发展，新产品、新技术层出不穷。因此系统在投资费用许可的情况下但由于现代科以使系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。应充分利用现代最新技术，设计方案必须具备前瞻性和可扩展性。故必须充分考虑今后的发展需要，学技术的飞速发展，这种可扩展性不仅充分保护了甲方的投资，而且具有较高的综合性能价格比。科学性和规范性： (b)综合性系统工程，必需从系统设计开始，包括施工、安装、调试直到最后验收的全过最后提都严格按照国家有关的标准和规范，做好系统的标准化设计和科学的管理工作。程，交正规的测试验收报告及全套施工图纸和技术资料供甲方存档。安全性和可靠性：(c)外部形象及投资回报，直接影响着用户的使用效果、剧场、演艺厅音响系统的建设，在设备选型和系本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品，因此系统设计必须安全、可靠，系统调试以及对甲方人员的技并从线路敷设、设备安装、统的设计中尽量减少故障的发生。术培训等方面，都必须满足可靠性的要求。设计标准厅堂电声系统声学特性指GYJ25-86<<声学特性指标均采用广播电影电视部部分颁标准. )声学特性指标语言和音乐兼用的电声系统一级标>>中语言和音乐兼用的电声系统一级(扩声系统设计演艺厅及剧场的音响系统是一个高标准、高要求的综合性文化产物，它是一个有层次的系统。运用建筑艺术室内设计的技术和技巧，使之优化稳定，以产生系统的整体效应。扩声系统、建筑声学、照明系统、室内技术等都是作为系统工程的诸要素。它们在不同层面上互相交叉、互相缠绕，各有特点。. 精品文档使它们统一，取得整体效应，达到各项法规的要求。随着信息技术的不断发展，一个大型演艺厅除了要满足传统简单的演唱要求外，还应具有高雅格调和优美音质、舞蹈表演展示。选取具备先进功能的湖山演艺器材，是更高效、更可靠、更专业的音响设备。设计方案要根据以上几点，经过多方案观察考证，通过SIA SMARRTLIVE5测试软件进行初期声场测试，详细分析，严格进行参数计算和设备选型。专业演出扩声系统设计基本概念扩声系统设计，以工程原理为基础，从分析系统所要求的声学环境的有关参数开始，与用户提出的具体功能相结合，以此来决定所应采用设备的类型、体积和安装方式。扩声系统属于应用声学范畴，它是将演唱者的声音进行实时放大的系统。演出扩声系统的质量不仅与设备的技术特性有关，还和声源的声学特性以及传声器和扬声器系统所处环境的声学条件有很大的关系。

语音信号处理实验报告

语音信号处理实验班级：学号：姓名：

实验一基于MATLAB 的语音信号时域特征分析（2学时） 1）短时能量（1）加矩形窗 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); subplot(6,1,1),plot(a); N=32; for i=2:6 h=linspace(1,1,2.^(i-2)*N);%形成一个矩形窗，长度为2.^(i-2)*N En=conv(h,a.*a);% 求短时能量函数En subplot(6,1,i),plot(En); if (i==2) ,legend('N=32'); elseif (i==3), legend('N=64'); elseif (i==4) ,legend('N=128'); elseif (i==5) ,legend('N=256'); elseif (i==6) ,legend('N=512'); end end 00.51 1.52 2.5 3 x 10 4 -1 100.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 024 N=3200.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 05 N=6400.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 0510 N=12800.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 01020 N=2560 0.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 02040 N=512 （2）加汉明窗 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); subplot(6,1,1),plot(a); N=32;

for i=2:6 h=hanning(2.^(i-2)*N);%形成一个汉明窗，长度为2.^(i-2)*N En=conv(h,a.*a);% 求短时能量函数En subplot(6,1,i),plot(En); if (i==2), legend('N=32'); elseif (i==3), legend('N=64'); elseif (i==4) ,legend('N=128'); elseif (i==5) ,legend('N=256'); elseif (i==6) ,legend('N=512'); end end 00.51 1.52 2.5 3 x 10 4 -1 100.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 012 N=3200.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 024 N=6400.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 024 N=12800.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 0510 N=2560 0.5 1 1.5 2 2.5 3x 10 4 01020 N=512 2）短时平均过零率 a=wavread('mike.wav'); a=a(:,1); n=length(a); N=320; subplot(3,1,1),plot(a); h=linspace(1,1,N); En=conv(h,a.*a); %求卷积得其短时能量函数En subplot(3,1,2),plot(En); for i=1:n-1 if a(i)>=0 b(i)= 1;

LED可见光音频信号传输系统设计

LED可见光音频信号传输系统设计摘要：LED具有调制特性良好的优点，可以使LED光源在照明的同时传输音频信号，本设计发射端利用三极管将音频信号放大后驱动LED发光，LED 的发光强度受音频的调制，接收端利用光敏二极管接收调制信号，功率放大器进行功率放大，最后将音频信号输出，实现无失真音频传输。标签：LED;调制;放大;音频传输引言 LED具有高亮度、低功耗、灵敏度高、调制特点好等优点，利用这些特性可以实现在照明的同时，把信号调制到LED光中进行传输。实现利用可见光为信息载体，不使用光纤等有线传输介质，在空气中直接传送光信号的通信方式，即可见光通信技术（Visible Light Communication，VLC）利用LED高速调试的特性将音频信号调制到LED可见光上进行信息传输，这传输方式减少了电磁辐射对环境的影响，适合对电磁信号敏感的区域使用。在当前节能和环保两大主题的前提下，随着世界各国对白光照明光源的大力推广，以及其光谱特性、一特性、调制特性等性能的提高，基于白光可见光通信正在逐渐发展起来。 1 系统设计系统整体由发射端和接收端两部分组成，发射端由MP3或音频信号发生器输入音频信号，通过三极管放大电路将音频信号放大，并驱动LED发光。接收端将光信号转化为电信经放大电路放大，再由功率放大器进行功率放大，从扬声器输出。系统框图如图1所示。图1 系统框图 2 电路设计（1）电源设计。电源输入电压为220V工频交流电，三端稳压器采用电子设备中常用的线性稳压集成电路LM7812和LM7912。电路如图2所示，电路图中LM7812和LM7912接有一大一小两个滤波电容，大电容低频滤波，小电容高频滤波。跨接于LM7812和LM7912输入输出端的二极管D4、D5可以保护三端稳压器不被反向浪涌电流的冲击而烧毁。（2）发射端设计。发射端电路如图3所示，当音频信号由A、B端输入，经耦合电容C1的隔直作用后会在三极管的基极加上一组和音频信号一样变化的电流，在由三极管的放大作用，驱动两个LED。因LED的发光强度与电流的大小成正比，所以LED的发光强度与音频信号的幅度大小同步调制，实现音频信

大会议室音频系统设计方案要点

第一章系统综述 1.1编制依据：新世界武汉培训部多媒体教学及会议系统的技术水平和性能参数，应能够达到“国际水平”,具备国内一流水平。主要设备配置方案，充分考虑工程的特点，做到：功能齐全、配置合理、技术先进、操作方便，设计人须负责音箱吊架的设计制造及安装。语言会议模式：要求有很高的系统可靠性稳定性和语言清晰度。 1.2设计依据本设计方案按照业主要求和国家相关视音频标准作为设计依据： JGJ/T16-92 《民用建筑电气设计规范》 GB/T15381-94 《会议系统的电及其音频性能要求》 IEC914 《Electrical and audio requirements of the conference system》 GB 14948-94 《30MHz～1GHz声音和电视信号电缆分配系统》《PHILIPS LTD. Digital Congress Network Installation and Operating manual》 GB/T 50314-2000 《智能建筑设计标准》 WH01-93 《会议系统的声学特性指标与测量方法》 GYJ25-86 《厅堂会议系统声学特性指标》 GBJ118-88 《民用建筑隔声设计规范》 GBJ232-92 《电气装置安装工程施工及验收规范》 GB/T14197-93 《声系统设备互联优选配接值》 GB/T14197-94 《声系统设备互联用连接器应用》 GB/T14197-95 《视听系统设备互联用连接器应用》 GB/T15859-1995 《视听、视频和电视系统中设备互联互连的优选配接值》 GB4959-95 《厅堂扩音特性测量方法》 WH01-93 《歌舞厅扩音系统声学特性指标与测量方法》 GB12060-89 《声系统设备一般数语解释和计算方法》 GBJ42-81 《工业企业通信设计规范》

光纤传输语音电路设计

东北石油大学课程设计 2015年3月13日

东北石油大学课程设计任务书课程光电检测技术题目光纤传输语音电路设计专业电子科学与技术姓名学号主要内容：应用集成电路、光敏二极管、三极管，设计光电发射与接收电路，光纤传输语音信号的功能。基本要求： 1）设计光纤传输语音信号的框图。 2）设计光信号发射电路及光信号接收电路。 3）传输距离200米左右。 4）调试安装。 5）完成课程设计总结报告。主要参考资料： 1）李芳健编著.光纤通信相关技术[M].北京：机械工业出版社, 2010.11. 2) 雷御堂编著，光电信息技术[M].北京：电子工业出版社. 2006.4. 3) 黄继昌等编著.检测专用集成电路及应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2006.10. 完成期限2015.3.9~2015.3.13 指导教师专业负责人 2015年3月6日

第1章概述 1.1 选题背景光电检测技术是一种非接触测量的高新技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高检测系统输出信号的信噪比。光纤传输，即以光线为介质进行传输。光纤，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且可以满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。如果在不使用中继器的情况下，传输范围能达到6-8km。 1.2 发展前景光纤通信技术应用迅速增长，自1977年光纤系统首次商用安装以来，电话公司就开始使用光纤链路替代旧的铜线系统。今天的许多电话公司，在他们的系统中全面使用光纤作为干线结构和作为城市电话系统之间的长距离连接。提供商已开始用光纤/铜轴混合线路进行试验。这种混合线路允许在领域之间集成光纤和同轴电缆，这种被称为节点的位置，提供将光脉冲转换为电信号的光接收机，然后信号再经过同轴电缆被传送到各个家庭。近年来，作为一种通信信号传输的恰当手段，光纤稳步替代铜线是显而易见的，这些光缆在本地电话系统之间跨越很长的距离并为许多网络系统提供干线连接。光纤是一种采用玻璃作为波导，以光的形式将信息从一端传送到另一端的技术。今天的低损耗玻璃光纤相对于早期发展的传输介质，几乎不受带宽限制并具有独一无二的优势，点到点的光学传输系统由三个基本部分构成：产生光信号的光发送机、携带光信号的光缆和接收光信号的光接收机。光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHz的速率，光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的

实验一音频信号光纤传输技术实验

音频信号光纤传输技术实验 [目的要求] 1.熟悉半导体电光/光电器件的基本性能。 2.了解音频信号光纤传输的结构。 3.学习分析集成运放电路的基本方法。 4.了解音频信号在光纤通信的基本结构和原理 [仪器设备] 1.ZY120FCom13BG3型光纤通信原理实验箱。 2.20MHz双踪模拟示波器。 3.FC/PC-FC/PC 单模光跳线 4.数字万用表。 5.850nm光发端机和光收端机 6.连接导线 7.电话机 [实验原理] 一．半导体发光二极管结构、工作原理、特性及驱动、调制电路光纤通讯系统中，对光源器件在发光波长、电光效率、工作寿命、光谱宽度和调制性能等许多方面均有特殊要求。所以不是随便哪种光源器件都能胜任光纤通讯任务，目前在以上各个方面都能较好满足要求的光源器件主要有半导体发光二极管（LED）、半导体激光二极管（LD），本实验采用LED作光源器件。图 1 半导体发光二极管及工作原理光纤传输系统中常用的半导体发光二极管是一个如图所示的N-P-P三层结构的半导体器件，中间层通常是由GaAs（砷化镓）p型半导体材料组成，称有源层，其带隙宽度较窄，两侧分别由GaAlAs的N型和P型半导体材料组成，与有源层相比，它们都具有较宽的带隙。具有不同带隙宽度的两种半导体单晶之间的结构称为异结。在图（1）中，有源层与左侧的N层之间形成的是p-N 异质结，而与右侧P层之间形成的是p-P异质结，故这种结构又称N-p-P双异质结构。当给这种结构加上正向偏压时，就能使N层向有源层注入导电电子，这些导电电子一旦进入有源层后，因受到右边p-P异质结的阻挡作用不能再进入右侧的P层，它们只能被限制在有源层与空穴复合，导电电子在有源层与空穴复合的过程中，其中有不少电子要释放出能量满足以下关系的光子：

录音棚系统设计方案教学总结

录音棚系统设计方案音响网北京恒智数码科技有限公司专业音频部设计对录音棚系统设计过程中应坚持使整个系统具有优秀性、实用性、可靠性能、扩展性和灵活性的原则。 1、优秀性：保证采用的设备和技术具有国内领先水平，并为国际知多品牌。 2、实用性：必须严格按照国家有关标准设计，录音系统的使用对象是本公司。因此在选择工作效率高、操作便当、性能可靠优良的可维护性也是产品必须具备的特点。 3、可靠性：具有高可靠性和优良的技术服务是使用单位一个严重准则。对白录音棚分以下几部分： 1、中央控制部分 2、音频工作站部分 3、话筒输入部分 4、控制室监听部分下面对以上四部分加以详细论述：一、中央控制部分：中央控制部分是整个录音系统的心脏，它的性能好坏决定整个录音系统的好坏，为此我们选择YAMAHA推出的01V96数字调音台。之所以选用O1V96是因为他有以下优点。 YAMAHA在2003冬季NAMM展出01V96数字调音台，崭新一代01V。 01V96适合在录音棚中使用，价格也相当便宜。它能工作在44.1 kHz, 48 kHz,

88.2 kHz或96 kHz。具有16个模拟通道输入，包含12个高性能麦克风前置放大，通过ADAT光纤接口接收8数字通道。01V96可以同时混合40个通道，全部24-bit/96 kHz的音频，内部使用32-bit处理。控制面板，大型显示和用户界面给人以模拟台子的感觉。8个用户定义的按钮可以随意分配功能。 Yamaha旗舰级的数字调音台一直被公认为业界的标准机种:例如PM1D之于扩音，广播与剧院等的场合，DM2000,DM1000,与02R96之于音乐制作领域等。现在01V96以较小的体积，较低的价位提供你同等的效能与信赖度，对于个人或小型专业音乐工作室而言实为最佳选择。它拥有最大40轨输入的处理能力，而且可以平行串连成更大的混音系统以适应所需。当然，24-bit/96-kHz是标准的工作模式。混音功能与效果器均承继自顶级的DM2000，所以你可以得到最佳的音质。准备接受Yamaha数字革命的新震撼。如果你为顶尖的数字混音与处理效能是如此的遥不可及而感到忧心，我们给你充塞的理由开始微笑。10来，YAMAHA公司以它的ProMix01、01V、02R和03D，开创了数字调音台的一个传奇时代。随着高采样和高精度数字音频标准的确立，YAMAHA又推出了PM1D和AW系列多轨机，以及02R96、DM2000和DM1000大型数字调音台。在本次NAMM展会上，它又推出了对应96KHz的 01V96小型数字调音台。象它的前身O1V一样，O1V96也是中小型工作室和中小型演出用的理想产品，这次严重升级主要改进了音质，增加了新的计算机和ADAT接口。它将在2003年上市，预计价格为2499美元。与01V一样，01V96的机身凑巧可以放进标准的机架或是机柜中，它能够同时提供40个24-bit/96 kHz的混音声道，以及一系列32-bit处理精度的能够全自动实时控制的立体声效果器。在操作介面上，它有一个大大的显示屏以及模拟调音台风格的面板，它还提供了8个可由用户定义功能的按钮。另外，O1V96还专门为今天基于计算机的录音和混音工作提供了一些新的功能。1-32口提供了完全独立的门限/压缩处理器、4段的全参数平衡器、延时器以及2个位于延时器之后和平衡之前的插入点。立体声输入口1-4也提供了参数平衡器。除此，它还有最多可同时使用4个的内置效果器（2个为 96kHz），多达99个的包含所有设定参数的场景记忆，以及包括平衡、动态处

音频信号的光纤传输+实验报告

音频信号光纤传输实验摘要: 实验通过对LED-传输光纤组件的电光特性的测量，得出了在合适的偏置电流下，其具有线性。验证了硅光电二极管可以把传输光纤出射端输出的信号转变成与之成正比的光电流。 Abstracf The experimental transmission through the LED-fiber components of the electro-optical properties Measuring obtained at the right bias current, with its linear. Verification of the silicon photodiode fiber can transmit a radio-signal output into with the current proportional to the light. 一.前言: 1.实验的历史地位: 光纤自20世纪60年代问世以来，其在远距离信息传输方面的应用得到了突飞猛进的发展，以光纤作为信息传输介质的“光纤通信”技术，是世界新技术革命的重要标志，也是未来信息社会各种信息网的主要传输工具。随着光纤通信技术的发展,一个以微电子技术,激光技术,计算机技术呵现代通信技术为基础的超高速宽带信息网将使远程教育.远程医疗.电子商务.智能居住小区越来越普及.光纤通信以其诸多优点将成为现代通信的主流,未来信息社会的一项基础技术和主要手段. 2.实验目的了解音频信号光纤传输系统的结构熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法了解音频信号光纤传输系统的调试技能 3.待解决的几个主要问题: 声音是一种低频信号，你可能有这样的经历，当你说话的声音较低时，只有你旁边的人可以听见你的声音，要让声音传的远些你必须大声喊。这说明了低频信号的传播受周围环境的影响很大，传播的范围有限。为了解决上述的问题，在通信技术中一般是使用一个高频信号作为载波利用被传输的信号（如音频信号）对载波进行调制。当信号到达传输地点时需要对信号进行解调，也就是将高频载波滤掉，最终得到被传输的音频信号。随着通信容量的增加和信息传递速度的加快，上述传播过程的缺陷也暴露了出来，主要为以下几点： 1信号间的干扰； 2 对接手端和发射端阻抗匹配要求较高； 3 传播速度受到一定的限制。专家们一致认为解决上述问题的关键是利用光作为信号的载体，也就是所说的光纤通信。本实验的目的就是去了解光纤传输系统的结构，以及半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法。二. 实验介绍 1.实验原理

语音信号处理实验报告

通信与信息工程学院信息处理综合实验报告班级：电子信息工程1502班指导教师：设计时间：2018/10/22-2018/11/23 评语：通信与信息工程学院二〇一八年实验题目：语音信号分析与处理一、实验内容 1. 设计内容利用MATLAB对采集的原始语音信号及加入人为干扰后的信号进行频谱分析，使用窗函数法设计滤波器滤除噪声、并恢复信号。 2．设计任务与要求 1. 基本部分

（1）录制语音信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。（2）对所录制的语音信号加入干扰噪声，并对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。（3）分别利用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman 窗几种函数设计数字滤波器滤除噪声，并画出各种函数所设计的滤波器的频率响应。（4）画出使用几种滤波器滤波后信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号、几种滤波器滤波后的信号进行对比，分析信号处理前后及使用不同滤波器的变化；回放语音信号。 2. 提高部分（5）录制一段音乐信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。（6）利用MATLAB产生一个不同于以上频段的信号；画出信号频谱图。（7）将上述两段信号叠加，并加入干扰噪声，尝试多次逐渐加大噪声功率，对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。（8）选用一种合适的窗函数设计数字滤波器，画出滤波后音乐信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号进行对比，回放音乐信号。二、实验原理 1.设计原理分析本设计主要是对语音信号的时频进行分析，并对语音信号加噪后设计滤波器对其进行滤波处理，对语音信号加噪声前后的频谱进行比较分析，对合成语音信号滤波前后进行频谱的分析比较。首先用PC机WINDOWS下的录音机录制一段语音信号，并保存入MATLAB软件的根目录下，再运行MATLAB仿真软件把录制好的语音信号用audioread函数加载入MATLAB仿真软件的工作环境中，输入命令对语音信号进行时域，频谱变换。对该段合成的语音信号，分别用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman窗几种函数在MATLAB中设计滤波器对其进行滤波处理，滤波后用命令可以绘制出其频谱图，回放语音信号。对原始语音信号、合成的语音信号和经过滤波器处理的语音信号进行频谱的比较分析。 2.语音信号的时域频域分析在Matlab软件平台下可以利用函数audioread对语音信号进行采样,得到了声音数据变量y,同时把y的采样频率Fs=44100Hz放进了MATALB的工作空间。

光纤音频信号传输技术实验

TKGT-1型音信号传输仪器评价报告学院：工业制造学院专业：测控技术与仪器班级：2010级2班报告人：邱兆芳学号：201010114201

光纤音频信号传输技术实验 1．引言随着Internet网络时代的到来，人们对数据通讯的带宽、速度的要求越来越高，光纤通讯具有频带宽、高速、不受电磁干扰影响等一系列优点，正在得到不断发展和应用。通过使用THKGT-1型光纤音频信号传输实验仪做音频信号光纤传输实验，让学生熟悉了解信号光纤传输的基本原理。同时学生可以了解光纤传输系统的基本结构及各部件选配原则，初步认识光发送器件LED的电光特性及使用方法，光检测器件光电二极管的光电特性及使用方法，基本的信号调制与解调方法，完成光纤通讯原理基本实验。光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式，由发送电端机将待传送的模拟信号转换成数字信号，再由发送光端机将电信号转换成相应的光信号，并将它送入光纤中传输至接收端。接收光端机将传来的光信号转换成相应的电信号并进行放大，然后通过接收电端机恢复成原来的模拟信号。光纤广泛应用于各种工业控制、分布式数据采集等场合，特别适合电力系统自动化、交通控制等部门。通过本实验的学习，在了解光导纤维的基本结构和光在其中传播规律的基础上，要建立起光导纤维的数值孔径、光纤色散、光纤损耗、集光本领等基本概念。 [实验目的] 1．学习音频信号光纤传输系统的基本结构及各部件选配原则。 2．熟悉光纤传输系统中电光/光电转换器件的基本性能。 3．训练如何在音频光纤传输系统中获得较好信号传输质量。 [实验仪器] THKGT-1型光纤音频信号传输实验仪，函数信号发生器，双踪示波器。 [实验原理] 光纤传输系统如图1所示，一般由三部分组成：光信号发送端；用于传送光信号的光纤；光信号接收端。光信号发送端的功能是将待传输的电信号经电光转换器件转换为光信号，目前，发送端电光转换器件一般采用发光二极管或半导体激光管。发光二极管的输出光功率较小，信号调制速率相对低，但价格便宜，其输出光功率与驱动电流在一定范围内基本上呈线性关系，比较适宜于短距离、低速、模拟信号的传输；激光二极管输出功率大，信号调制速率高，但价格较高，适宜于远距离、高速、数字信号的传输。光纤的功能是将发送端光信号以尽可能小的衰减和失真传送到光信号接收端，目前光纤一般采用在近红外波段0.84μm、1.31μm、1.55μm有良好透过率的多模或单模石英光纤。光信号接收端的功能是将光信号经光电转换器件还原为相应的电信号，光电转换器件一般采用半导体光电二极管或雪崩光电二极管。组成光纤传输系统光源的发光波长必须与传输光纤呈现低损耗窗口的波段、光电检测器件的峰值响应波段匹配。本实验发送端电光转换器件采用中心发光波长为0.84μm的高亮度近红外半导体发光二极管，传输光纤采用多模石英光纤，接收端光电转换器件采用峰值响应波长为0.8～0.9μm的硅光电二极管。下面对各部分作进一步介绍。

《语音信号处理》实验报告材料

实用中南大学信息科学与工程学院语音信号处理实验报告指导老师：覃爱娜学生班级：信息0704 学生名称：阮光武学生学好：0903070430 提交日期：2010年6月18日

实验一语音波形文件的分析和读取一、实验的任务、性质与目的本实验是选修《语音信号处理》课的电子信息类专业学生的基础实验。通过实验：（1）掌握语音信号的基本特性理论：随机性，时变特性，短时平稳性，相关性等；（2）掌握语音信号的录入方式和*.WAV音波文件的存储结构；（3）使学生初步掌握语音信号处理的一般实验方法。二、实验原理和步骤： WAV文件格式简介 WAV文件是多媒体中使用了声波文件的格式之一，它是以RIFF格式为标准。每个WAV文件的头四个字节就是“RIFF”。WAV文件由文件头和数据体两大部分组成，其中文件头又分为RIFF/WAV文件标识段和声音数据格式说明段两部分。常见的WAV声音文件有两种，分别对应于单声道（11.025KHz采样率、8Bit的采样值）和双声道（44.1KHz采样率、16Bit的采样值）。采样率是指声音信号在“模拟→数字”转换过程中，单位时间内采样的次数；采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。对于单声道声音文件，采样数据为8位的短整数（short int 00H-FFH）；而对于双声道立体声声音文件，每次采样数据为一个16位的整数（int），高八位和低八位分别代表左右两个声道。WAV文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示的样本。在单声道WAV文件中，道0代表左声道，声道1代表右声道；在多声道WAV文件中，样本是交替出现的。WAV文件的格式见表1。

视频会议室音视频系统设计技术说明

设计技术文件某视频会议室音视频系统视频会议室音视频系统设计说明（一）会议系统设计概述一、概述会议，是信息交互的一种活动。人们总是通过一些会议来传达或者获取一些比较重要的信息。会议的主题不同，信息的量、内容等等也不一样。会议室是信息交互的平台。实现信息的传递主要是两种方式，就是视和听。视觉的内容主要是图像和文字资料，听觉的内容则是声音。会议室的结构不同，传递方式的侧重点也不一样。多媒体是信息交互的载体，是由具体设备构成一个信息处理系统，并通过终端设备把它所承载的信息内容（主要是声、像）具体、系统的表达出来，给人们一个形象的感官认

识。现代多媒体会议室已成为现代新型办公建筑越来越重要的设计范畴，随着时间的发展，对音视频高质量和网络化集成设计都提出了全新的概念。在参加了近年来较有影响的工程设计后，对一些高级别会议系统的要求有了以下认识。现代会议系统功能设计包括：大屏幕显示功能、发言及表决功能、摄像跟踪功能、扩声及音响功能、远程视频会议功能、会议设备集中控制功能、音视频记录功能。综合来讲，多媒体会议室就是为了满足人们信息交互的需要，根据系统的功能进行方案设计，由各种传递和表达信息的多媒体设备构建而成的一个平台。多媒体会议室是一个独立的完整的系统，这个系统结构可以很复杂，也可以很简单，影响这个结构的因素是会议室的建设目标如会议室的功能要求、实现这些功能所包含的信息量以及传播这些信息的途径等等。随着信息技术的不断发展，会议室所包含的信息量越来越丰富，传播信息的途径也多种多样。一个大型会议室除了要满足传统简单的会议要求外，还应具有高雅格调和优美音质、清晰图像演示并进行会议记录等，而且还可以根据要求扩展配备同声传译系统和投票表决功能以及远程视频会议系统。一般由显示、多媒体音视频信号源、音响、切换和中央集中控制几大部分组成。选取具备先进功能的DVD和录像机以及实物和图文传送器通过大屏幕投影机还原其图像，为了更高效、实时地指挥需要配备一套中央集中控制设备，控制室内所有影音设备、信号切换、灯光、屏幕升降、音量调节等等功能，大大提高工作效率和简化复杂的操作，能适合所有人士使用而不需要具备专业知识。因此会议室的设计合理性决定了会议音视频效果的质量，也直接影响了开会的效率。完整的视讯会议室规划设计除了可提供参加会议人员舒适的开会环境外，更重要是逼真地反映现场（会场）的人物和景物，使与会者有一种临场感，以达到视觉与语言交换的良好

语音信号处理实验报告实验二

通信工程学院12级1班罗恒 2012101032 实验二基于MATLAB 的语音信号频域特征分析一、实验要求要求根据已有语音信号，自己设计程序，给出其倒谱、语谱图的分析结果，并根据频域分析方法检测所分析语音信号的基音周期或共振峰。二、实验目的信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深入地说明信号的各项红物理现象。由于语音信号是随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激励的线性系统的输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。声道系统的频率响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅立叶表示虽然适用于周期及平稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号。由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而可以采用短时分析法。三、实验设备 1.PC 机； 2.MATLAB 软件环境；四、实验内容 1.上机前用Matlab 语言完成程序编写工作。 2.程序应具有加窗（分帧）、绘制曲线等功能。 3.上机实验时先调试程序，通过后进行信号处理。 4.对录入的语音数据进行处理，并显示运行结果。 5.依次给出其倒谱、语谱图的分析结果。 6. 根据频域分析方法检测所分析语音信号的基音周期或共振峰。五、实验原理及方法 1、短时傅立叶变换由于语音信号是短时平稳的随机信号，某一语音信号帧的短时傅立叶变换的定义为：其中w(n -m)是实窗口函数序列，n 表示某一语音信号帧。令n -m=k'，则得到 ()()()jw jwm n m X e x m w n m e ∞-=-∞= -∑

音频系统方案设计

设计原则 (a)先进性和扩展性：现代信息技术的发展，新产品、新技术层出不穷。因此系统在投资费用许可的情况下应充分利用现代最新技术，以使系统在尽可能长的时间与社会发展相适应。但由于现代科学技术的飞速发展，故必须充分考虑今后的发展需要，设计方案必须具备前瞻性和可扩展性。这种可扩展性不仅充分保护了甲方的投资，而且具有较高的综合性能价格比。 (b)科学性和规性：综合性系统工程，必需从系统设计开始，包括施工、安装、调试直到最后验收的全过程，都严格按照国家有关的标准和规，做好系统的标准化设计和科学的管理工作。最后提交正规的测试验收报告及全套施工图纸和技术资料供甲方存档。 (c)安全性和可靠性：剧场、演艺厅音响系统的建设，直接影响着用户的使用效果、外部形象及投资回报，因此系统设计必须安全、可靠，本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品，在设备选型和系统的设计中尽量减少故障的发生。并从线路敷设、设备安装、系统调试以及对甲方人员的技术培训等方面，都必须满足可靠性的要求。设计标准声学特性指标均采用广播电影电视部部分颁标准GYJ25-86<<厅堂电声系统声学特性指标>>中语言和音乐兼用的电声系统一级(语言和音乐兼用的电声系统一级)声学特性指标. 扩声系统设计演艺厅及剧场的音响系统是一个高标准、高要求的综合性文化产物，它是一个有层次的系统。运用建筑艺术室设计的技术和技巧，使之优化稳定，以产生系统的整体效应。扩声系统、建筑声学、照明系统、室技术等都是作为系统工程的诸要素。它们在不同层面上互相交叉、互相缠绕，各有特点。

使它们统一，取得整体效应，达到各项法规的要求。随着信息技术的不断发展，一个大型演艺厅除了要满足传统简单的演唱要求外，还应具有高雅格调和优美音质、舞蹈表演展示。选取具备先进功能的湖山演艺器材，是更高效、更可靠、更专业的音响设备。设计方案要根据以上几点，经过多方案观察考证，通过SIA SMARRTLIVE5测试软件进行初期声场测试，详细分析，严格进行参数计算和设备选型。专业演出扩声系统设计基本概念扩声系统设计，以工程原理为基础，从分析系统所要求的声学环境的有关参数开始，与用户提出的具体功能相结合，以此来决定所应采用设备的类型、体积和安装方式。扩声系统属于应用声学畴，它是将演唱者的声音进行实时放大的系统。演出扩声系统的质量不仅与设备的技术特性有关，还和声源的声学特性以及传声器和扬声器系统所处环境的声学条件有很大的关系。扩声系统设计通常都从声场开始，然后再向后推进到功率放大器、声处理系统、调音台、直至话筒和其他声源。这种逐步向后推进的设计步骤是十分必然的。因为声场设计是满足系统功能和音响效果的基础，它涉及扬声器系统的选型、供声方案和信号途径等。只有确定扬声器系统才能进行功率放大器驱动功率的计算和驱动信号途径的确定，然后再根据驱动功率的分配方案进一步确定信号处理方案和调音台的选型等。声场设计是扩声系统的基础，涉及系统最终的音响效果，但也是非常复杂繁琐的工作。由于计算机技术的飞跃发展，现在可采用EASE3.0~4.0以上版本的声学软件工具进行计算，最终可获得满足预期要求的声场设计报告。声场设计过程可能需要反复多次才能达到要求。

音频信号光纤传输技术

音频信号光纤传输技术实验实验目的 1．熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法 2．了解音频信号光纤传输系统的结构及选配各主要部件的原则 3．学习分析集成运放电路的基本方法 4．训练音频信号光纤传输系统的调试技术实验仪器 YOF—B型音频信号光纤传输技术实验仪（由四川大学物理系研制）；音频信号发生器；示波器；数字万用表实验原理一．系统的组成图（1）给出了一个音频信号直接光强调制光纤传输系统的结构原理图，它主要包括由LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光电转换、I—V变换及功放电路组成的光信号接收器三个部分。光源器件L ED的发光中心波长必须在传输光纤呈现低损耗的0.85μｍ、1.3μｍ或1.5μｍ附近，本实验采用中心波长0.85μｍ附近的GaAs半导体发光二极管作光源、峰值响应波长为0.8～0.9μｍ的硅光二极管（SPD）作光电检测元件。为了避免或减少谐波失真，要求整个传输系统的频带宽度能够覆盖被传信号的频谱范围，对于语音信号，其频谱在300～3400Hz的范围内。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。此电路的工作原理如下：音频信号经IC1放大电路传到LED调制电路。W2调节发光管LED工作（偏置）电流，音频电流调制此工作电流，并经LED转换成音频调制的光信号，经光纤传至光电二极管SPD 再复原成原始音频电流信号，经由IC2构成的I—V变换电路转换成电压信号，最后通过功率放大电路输出声音功率信号，推动扬声器发出声音。这样就完成了音频信号通过光纤的传输过程。二、半导体发光二极管的驱动、调制电路

数字语音信号处理实验报告

语音信号处理实验报告专业班级电子信息1203 学生姓名钟英爽指导教师覃爱娜完成日期2015年4月28日电子信息工程系信息科学与工程学院

实验一语音波形文件的分析和读取一、实验学时：2 学时二、实验的任务、性质与目的：本实验是选修《语音信号处理》课的电子信息类专业学生的基础实验。通过实验（1）掌握语音信号的基本特性理论：随机性，时变特性，短时平稳性，相关性等；（2）掌握语音信号的录入方式和*.WAV音波文件的存储结构；（3）使学生初步掌握语音信号处理的一般实验方法。三、实验原理和步骤： WAV 文件格式简介 WAV 文件是多媒体中使用了声波文件的格式之一，它是以RIFF格式为标准。每个WAV 文件的头四个字节就是“RIFF”。WAV 文件由文件头和数据体两大部分组成，其中文件头又分为RIFF/WAV 文件标识段和声音数据格式说明段两部分。常见的WAV 声音文件有两种，分别对应于单声道（11.025KHz 采样率、8Bit 的采样值）和双声道（44.1KHz 采样率、16Bit 的采样值）。采样率是指声音信号在“模拟→数字”转换过程中，单位时间内采样的次数；采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。对于单声道声音文件，采样数据为8 位的短整数（short int 00H-FFH）；而对于双声道立体声声音文件，每次采样数据为一个16 位的整数（int），高八位和低八位分别代表左右两个声道。WAV 文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示的样本。在单声道WAV 文件中，道0 代表左声道，声道1 代表右声道；在多声道WAV 文件中，样本是交替出现的。WAV 文件的格式表1 wav文件格式说明表

四路视频和音频信号的光纤传输系统设计

第３２卷　第１期华侨大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３２　Ｎｏ．１２０１１年１月Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕａｑｉａｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）Ｊａｎ．２０１１　　文章编号：　１０００－５０１３（２０１１）０１－００３５－０４四路视频和音频信号的光纤传输系统设计林琳，王加贤，凌朝东（华侨大学信息科学与工程学院，福建泉州３６２０２１）摘要：　利用可编程式逻辑器件、并串转换器和串并转换器及光收发器，设计一个专用的数字光纤传输系统．将多路模拟基带信号的视频和音频进行数字化，形成高速数字流；然后，在现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）上对高速数字流进行时分复用，并通过并串转换器转换为串行数字流，送到光发射器；最后，通过光发射器发射耦合进入光纤传输．接收端则进行相反的操作，还原出原来的模拟基带信号．实验证明，系统工作性能稳定可靠，实时传输效果好．关键词：　光纤传输；模／数转换；数／模转换；时分复用；视频信号；音频信号中图分类号：　ＴＮ　９１９．６＋４；ＴＮ　８１８文献标识码：　Ａ随着数字化技术的飞速发展，传统的模拟光传输技术已经不能满足人们对传输质量和传输容量的要求．传统的视频、音频信号是利用电缆传输的，传输抗干扰能力差，在传输和存储过程中会受到各种干扰和引入各种噪声，并且经多次传输后，会不断积累噪声［１］．相比较于传统的电缆传输，光纤传输数字信号具有损耗极低、中继距离长、频带极宽、传输容量很大和抗电磁干扰性能好等优点．本文将现场可编程门阵列（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）、数字技术和光纤传输技术相结合，研制一种基于光纤传输的无压缩四路数字视音频传输系统．１　设计原理数字光纤传输系统是基于时分复用技术，在一根光纤中实现四路视频、四路音频传输，其框图如图１所示．图１　数字光纤传输系统框图Ｆｉｇ．１　Ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｔ　ｓｙｓｔｅｍ在发送端，发送机将摄像机采集到的模拟视频信号经过视频放大、钳位、滤波、模／数（Ａ／Ｄ）转换成数字信号；同时，将麦克风采集到的音频信号经过放大、滤波、模／数转换为数字信号．在采样时钟的控　收稿日期：　２０１０－０５－１３　通信作者：　王加贤（１９５５－），男，教授，主要从事激光技术与固体激光器件的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｘ＠ｈｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．　基金项目：　福建省厦门市科技计划项目（３５０２Ｚ２００８００１０，３５０２Ｚ２００９３０３２）