通信原理脉冲编码调制与解调实验
云南师范大学通信原理实验-05(脉冲编码调制与调解PCM)
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二．实验过程
1、实验现象及结果 ① 按照步骤一的连接好实验实物，如图：
测得 PCM 编码信号（PCMB-OT）的波形如下：
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与上路帧同步信号对比波形为：
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两者比较波形如下：
其中上路系带模拟信号（S-IN）与下路 PCM 解调信号（JPCM）波形如下：
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课后总结及思考： 1、TP3067 PCM 编码器输出的 PCM 码的速率是多少？在本实验中，为什么要给 TP3067 提供 2.048MHz 的时钟？ 答：TP3067 PCM 编码器输出的 PCM 码的速率是 64Kb/S，属于国际标准。 由 PCM 帧结构知，l 帧共有 32 路时隙，每路时隙 8bit，每秒有 8000 帧，故 30/32 路 PCM 基群的码率为：8000*32*8=2.048Mb/s，即 TP3067 提供的 PCM 编译码电路的时钟 频率。 2、在脉码调制中，选用折叠二进码为什么比选用自然二进码好？ 答：采用折叠二进码可以大为简化编码的过程，而且在传输过程中如果出现误码，对 小信号的影响较小，有利于减小平均量化噪声。 3、脉冲编码调制系统的输出信噪比与哪些因素有关？ 答：均匀量化器的输出信号量噪比为 S/Nq=M2。对于 PCM 系统，解码器中具有这个 信号量噪比的信号还要通过低通滤波器。用 N 位二进制码进行编码时，上式可写为 S/Nq=22N。这表明，PCM 系统的输出信号蓐噪比仅和编码位数 N 有关，且随 N 按指数 规律增大。对于一个频带限制在 f 的低通信号，按抽样定理，有 S/Nq=22（B/f） ，即 PCM 系统的输出信号晕噪比随系统的带宽 B 按指数规律增长。
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低功耗工作电流 30mA,备用状态时只有 100pA 出，与 TTL 电平兼容。 一般商业品工作温度范围为 0-70℃，工业品为-40-+85℃。 实物图如下：
脉冲编码调制与解调实验
实验二脉冲编码调制与解调实验—. 实验目的1.加深对PCM编码过程的理解。
2.熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。
3.了解PCM系统的工作过程。
二. 实验电路工作原理（一） PCM基本工作原理脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。
所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。
它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。
在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s。
所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。
所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。
然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。
由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。
PCM的原理如图2-1所示。
话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成8KHz 重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。
对于电话，CCITT 规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。
为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如图2—2所示。
在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和 律。
A 律PCM 用于欧洲和我国，μ律用于北美和日本。
数字通信原理-PCM编解码
实验操作
（1）将正弦波幅度最大处调节到示波器正中间，用示波器对比观测AOUT模拟信号输入和模块21：PCM编码输出。 （2）用示波器对比观测A-OUT模拟信号输入和模块21：PCM音频输出 （译码输出）。 （3）把模拟信号输入切换到MUSIC，再将模块21：PCM音频输出连到 模块21：PCM音频输入，调节音量，可以通过扬声器听到解码后的声音 。
实验步骤
实验项目一： 测试W681512的幅频特性 1、关电，按表格所示进行连线。
实验步骤
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码 】→【A律编码观测实验】。调节W1主控&信号源使信号A-OUT输出峰 峰值为3V左右。将模块21的开关S1拨至“A-Law”，即完成A律PCM编 译码。 3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率 1KHz正弦波；PCM编码及译码时钟CLK为64KHz方波；编码及译码帧同 步信号FS为8KHz。
实验三 PCM编解码
实验目的
1.掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2.掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及 测量方法。 3.了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4.熟悉了解W68PCM，Pulse Coding Modulation），模拟 信号数字化
实验报告
1、PCM编码输入信号 Vs FS编码帧 Vs PCM编码输出信号，并说明 2、PCM编码输入信号 Vs PCM译码输出信号 3、听到音乐
抽样(Sampling) 量化（Quantizing） 编码（Coding） 压缩等
实验原理
music/A-out
编码输入
信号源
FS CLK
T1
帧同步 时钟
主时钟
1.PCM脉冲编码调制解调
实验报告课程名称通信原理实验名称脉冲编码调制解调实验专业通信工程班级学号姓名指导教师彭祯2011年6 月4日实验一脉冲编码调制解调实验实验名称脉冲编码调制解调实验评分实验日期2011 年10 月9 日指导教师彭祯姓名专业班级通信工程学号一、实验目的1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4、了解大规模集成电路W681512的使用方法。
二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。
2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。
三、实验器材1、信号源模块一块2、②号模块一块3、20M双踪示波器一台4、立体声耳机一副5、连接线若干四、实验原理PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz～3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
图1-1 PCM 调制原理框图五、实验步骤1、将信号源模块和模块2固定在主机箱上，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，将信号源模块和模块2的电源开关拨下，观察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯，黄色为+12V 电源指示灯。
（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，再打开电源做实验，不要带电连线）。
脉冲编码调制实验报告
一、实验目的1. 了解脉冲编码调制（PCM）的工作原理和实现过程；2. 掌握PCM编译码器的组成和功能；3. 验证PCM编译码原理在实际应用中的有效性；4. 分析PCM编译码过程中可能出现的问题及解决方法。
二、实验原理脉冲编码调制（PCM）是一种将模拟信号转换为数字信号的方法。
其基本原理是：首先对模拟信号进行抽样，使其在时间上离散化；然后对抽样值进行量化，使其在幅度上离散化；最后将量化后的信号编码成二进制信号。
PCM编译码器是实现PCM调制和解调的设备。
1. 抽样：抽样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行采样，使其在时间上离散化。
抽样定理指出，为了无失真地恢复原信号，抽样频率必须大于信号最高频率的两倍。
2. 量化：量化是指将抽样值进行幅度离散化。
量化方法有均匀量化和非均匀量化。
均匀量化是将输入信号的取值域按等距离分割，而非均匀量化则是根据信号特性对取值域进行不等距离分割。
3. 编码：编码是指将量化后的信号编码成二进制信号。
常用的编码方法有自然二进制编码、格雷码编码等。
三、实验仪器与设备1. 实验箱：包括模拟信号发生器、抽样器、量化器、编码器、译码器等；2. 示波器：用于观察信号波形；3. 数字频率计：用于测量信号频率；4. 计算机软件：用于数据处理和分析。
四、实验步骤1. 模拟信号发生器输出一个连续的模拟信号；2. 通过抽样器对模拟信号进行抽样，得到一系列抽样值；3. 对抽样值进行量化，得到一系列量化值；4. 将量化值进行编码，得到一系列二进制信号；5. 将二进制信号输入译码器，恢复出量化值；6. 将量化值进行反量化，得到一系列反量化值；7. 将反量化值通过重建滤波器，恢复出模拟信号；8. 观察示波器上的信号波形，分析PCM编译码过程。
五、实验结果与分析1. 观察示波器上的信号波形，可以发现，通过PCM编译码过程，模拟信号被成功转换为数字信号，再恢复为模拟信号。
这验证了PCM编译码原理在实际应用中的有效性。
通信原理实验三 脉冲编码调制与解调实验(PCM)
实验报告学院：计信学院专业：网络工程班级：091 姓名学号实验组实验时间2012-5-24 指导教师成绩实验项目名称实验三脉冲编码调制与解调实验（PCM）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。
实验原理PCM原理框图如下图9-1所示。
信号源抽样保持模拟信号时钟信号量化编码PCM编码译码PCM编码时钟信号LPF模拟信号编码部分译码部分图9-1 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。
实验仪器1.信号源模块2.模拟信号数字化模块3.20M双踪示波器4.带话筒立体机耳机实验步骤1、将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－IN2048K———————2048K－IN64 K————————CLK－IN8K————————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。
实训3 脉冲编码调制(PCM)实验
实训三：脉冲编码调制（PCM ）实验
一、实验目的
1、了解语音信号编译码的工作原理；
2、验证PCM 编码原理；
3、初步了解PCM 专用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及测试方法；
二、实验仪器 双踪同步示波器
三、实验内容与步骤
1、用示波器在（TP1）观察主振波形、在（TP2）、（TP3）和（TP4）观察波形，记录它们的频率和幅度；并比较（TP3）和（TP4）的相位，在同一坐标系中画出其波形；
（TP1）和（TP2）
（TP3）和（TP4）
2、打开低频函数发生器电源，用示波器观察输出端，调节频率和幅度电位器，输出正弦波f = 1KHz 、Vp-p = 2V ；
3、正弦波信号从信号输入端（TP5）输入；
4、观察（TP6）PCM 编码输出的码流，画出其波形；
PCM 编码输出（TP6）
5、连接（TP6）—（TP7）观察经译码和接收低通滤波器恢复出的同相输出音频信号（TP8）和反相输出的音频信号（TP8′），记录各点的波形频率和幅度；
译码输出（TP8）
译码输出（TP8’）
6、测试系统的频率特性：改变信号频率f ，在（TP8）观察经低通滤波器后的音频信号，测量整个系
四、实验报告
1、整理实验数据，画出相应的曲线和波形；
2、PCM编译系统由那些部分构成？各部分的作用是什么？
3、实验心得与体会。
脉冲编码调制与解调实验
实验五脉冲编码调制解调实验一、实验目的1．掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2．掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3．了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4．了解大规模集成电路W681512的使用方法。
二、实验内容1．观察脉冲编码调制与解调的结果，观察调制信号与基带信号之间的关系。
2．改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3．改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4．改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。
三、实验器材1.信号源模块2.模拟信号数字化模块3.终端模块（可选）4.频谱分析模块5.20M双踪示波器一台6.音频信号发生器（可选）一台7.立体声单放机（可选）一台8.立体声耳机一副9.连接线若干四、实验原理模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
脉码调制的过程如图8-1所示。
PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM 码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
图8-1 PCM 调制原理框图在整个PCM系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码，通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N来表示，国际电报电话咨询委员会（ITU-T）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kb/s，使用A律或 律编码律。
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实验三脉冲编码调制与解调实验
一、实验目的
1.掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2.掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义和测量方
法。
3.了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4.了解大规模集成电路TP3067的使用方法。
二、实验步骤
1.将信号源模块、模拟信号数字化模块、终端模块小心地固定在主机箱中，
确保电源接触良好。
2.接上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的开
关POWER1、POWER2、S2、S3，对应的发光二极管LED001、LED002、LED600发光，按一下信号源模块的复位键，三个模块均开始工作。
3.将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为00000000 00000001。
4.将信号源模块产生的正弦波信号（频率2.5KH Z，峰-峰值为3V）从点
“S-IN”输入模拟信号数字化模块，将信号源模块的信号输出点“64K”、“8K”、“BS”
分别与模拟信号数字化模块的信号输入点“CLBK-IN”、“FRAMB-IN”、“2048K-IN”
连接，观察信号输出点“PCMB-OUT”的波形。
PCMB-OUT波形
5.连接“CLKB-IN”和“CLK2-IN”，“FRAMB-IN”和FRAM2-IN”，连接
信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM2-IN”，观察信号输出点“OUT”
的波形。
OUT波，出现严重失真
6.改变输入正弦信号的幅度，使其峰-峰值分别等于和大于5V（若幅度无
法达到5V，可将输入正弦信号先通过信号源模块的模拟信号放大通道，再送入模拟信号数字化模块），将示波器探头分别接在信号输出点“OUT”、“PCMB-OUT”上，观察满载和过载时的脉冲幅度调制和解调波形，记录下来（应可观察到，当输入正弦波信号幅度大于5V时，PCM解码信号中带有明显的噪声）。
5V OUT波形输出
5.8V OUT波形输出
5V PCMB OUT
5.8V PCMB OUT
7.改变输入正弦信号的频率，使其频率分别大于3400Hz或小于300Hz，
观察点“OUT”、“PCMB-OUT”，记录下来（应可观察到，当输入正弦波的频率大
于3400H Z或小于300H Z时，PCM解码信号幅度急剧减小）。
实验的3500HZ out
3500hz pcmb out
8.将信号输出点“OUT”输出的信号引入终端模块，用耳机听还原出来的
声音，与直接输出的声音比较，判断该通信系统性能的优劣。
三、实验思考题
1、TP3067 PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么要给
TP3067提供2.048MHz的时钟。
答：TP3067 PCM编码器输出的PCM码的速率是64Kb/S，属于国际标准。
由PCM帧结构知，1帧共有32路时隙，每路时隙8bit，每秒有8000帧，故30/32路PCM 基群的码率为：8000*32*8=2.048Mb/s，即TP3067提供的PCM编译码电路的时钟频率。
1．实验心得。