1、語(yǔ)音信號(hào)語(yǔ)音信號(hào): “你好你好” 波形波形（1 1）頻率集中在）頻率集中在3003003400Hz3400Hz之間之間（2 2）語(yǔ)音信號(hào)幅度動(dòng)態(tài)范圍一般為）語(yǔ)音信號(hào)幅度動(dòng)態(tài)范圍一般為4040分貝，實(shí)際由于說話人的差別可以分貝，實(shí)際由于說話人的差別可以達(dá)到達(dá)到60706070分貝。分貝。 語(yǔ)言信號(hào)的功率是不大的，人們?nèi)粘Ｕ勗捿椛涞穆暪β势骄s為語(yǔ)言信號(hào)的功率是不大的，人們?nèi)粘Ｕ勗捿椛涞穆暪β势骄s為10mW10mW，耳語(yǔ)時(shí)最低聲功率只有，耳語(yǔ)時(shí)最低聲功率只有0.001mW0.001mW；有訓(xùn)練的歌唱家最高可能產(chǎn)生；有訓(xùn)練的歌唱家最高可能產(chǎn)生1W1W的功率可是它所能傳遞的信息是無(wú)限的的功率可是它所

2、能傳遞的信息是無(wú)限的（3 3）在長(zhǎng)時(shí)間的語(yǔ)音信號(hào)中有相當(dāng)多的無(wú)信號(hào)區(qū)間，即所謂的語(yǔ)音寂靜）在長(zhǎng)時(shí)間的語(yǔ)音信號(hào)中有相當(dāng)多的無(wú)信號(hào)區(qū)間，即所謂的語(yǔ)音寂靜區(qū)間區(qū)間. .音樂信號(hào)屬于語(yǔ)音信號(hào)范疇。樂器信號(hào)與普通語(yǔ)音信號(hào)相比，其音樂信號(hào)屬于語(yǔ)音信號(hào)范疇。樂器信號(hào)與普通語(yǔ)音信號(hào)相比，其波形更規(guī)則一些，頻率范圍則更寬，如交響樂的高音可達(dá)波形更規(guī)則一些，頻率范圍則更寬，如交響樂的高音可達(dá)15KHz15KHz左右。左右。通信原理實(shí)驗(yàn)通信原理實(shí)驗(yàn)?zāi)M信號(hào)的數(shù)字化傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸理解信源編碼的定義、作用；理解信源編碼的定義、作用； 掌握語(yǔ)音編碼的基本概念；掌握語(yǔ)音編碼的基本概念； 掌握模擬信號(hào)數(shù)字化的基本概

3、念；掌握模擬信號(hào)數(shù)字化的基本概念；模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸 通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩類。數(shù)字通信系統(tǒng)可以傳輸兩類數(shù)字信號(hào)，一類是兩類。數(shù)字通信系統(tǒng)可以傳輸兩類數(shù)字信號(hào)，一類是數(shù)據(jù)信號(hào)，如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸；另一類是數(shù)據(jù)信號(hào)，如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸；另一類是模擬信號(hào)數(shù)字化信號(hào)，也就是說模擬信號(hào)數(shù)字化后，模擬信號(hào)數(shù)字化信號(hào)，也就是說模擬信號(hào)數(shù)字化后，也可以用數(shù)字通信的方式傳輸。也可以用數(shù)字通信的方式傳輸。模擬信號(hào)源模擬信號(hào)源信源編碼信源編碼數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)信源譯碼信源譯碼語(yǔ)音 0.3kHz 3.4kHz

4、圖象 0 6MHz模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)框圖如圖所示。模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)框圖如圖所示。 信源編碼信源編碼1、信源編碼的定義、信源編碼的定義信源編碼就是信源信號(hào)的模數(shù)（信源編碼就是信源信號(hào)的模數(shù)（ADAD）變換，即將模擬的信源信號(hào)轉(zhuǎn)化）變換，即將模擬的信源信號(hào)轉(zhuǎn)化成適于在信道中傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)形式。成適于在信道中傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)形式。1 1、實(shí)現(xiàn)模數(shù)（、實(shí)現(xiàn)模數(shù)（ADAD）變換，使之適合于在信道中傳輸；）變換，使之適合于在信道中傳輸；2 2進(jìn)行信息壓縮編碼，提高信息傳輸?shù)挠行浴＿M(jìn)行信息壓縮編碼，提高信息傳輸?shù)挠行浴?、信源編碼的作用、信源編碼的作用3、語(yǔ)音編碼的基本概念、語(yǔ)音編碼的基本概

5、念 語(yǔ)音編碼就是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的模數(shù)（語(yǔ)音編碼就是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的模數(shù)（ADAD）變換，即將模擬的語(yǔ)音）變換，即將模擬的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字的語(yǔ)音信號(hào)。信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字的語(yǔ)音信號(hào)。3.1 3.1 語(yǔ)音編碼的定義語(yǔ)音編碼的定義3.2 3.2 語(yǔ)音編碼的目的語(yǔ)音編碼的目的 減少信源冗余，解除語(yǔ)音信源的相關(guān)性，壓縮語(yǔ)音編碼的碼速率，減少信源冗余，解除語(yǔ)音信源的相關(guān)性，壓縮語(yǔ)音編碼的碼速率，提高信源的有效性。提高信源的有效性。目前信源編碼的方法主要有三大類目前信源編碼的方法主要有三大類 1 1、波形編碼：、波形編碼：從語(yǔ)音信號(hào)的波形出發(fā)，對(duì)波形的抽樣值、預(yù)測(cè)值、預(yù)測(cè)誤差從語(yǔ)音信號(hào)的波形出發(fā)，對(duì)波形的抽樣值、預(yù)

6、測(cè)值、預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行編碼，它以重建語(yǔ)音波形為目的，力圖使重建波形接近原信號(hào)波形。進(jìn)行編碼，它以重建語(yǔ)音波形為目的，力圖使重建波形接近原信號(hào)波形。( (質(zhì)量高，數(shù)據(jù)率高，占用頻帶寬質(zhì)量高，數(shù)據(jù)率高，占用頻帶寬) ) 特點(diǎn)：利用抽樣定理，恢復(fù)原始信號(hào)的波形；特點(diǎn)：利用抽樣定理，恢復(fù)原始信號(hào)的波形； 優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)能力強(qiáng)，重建語(yǔ)音質(zhì)量好；優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)能力強(qiáng)，重建語(yǔ)音質(zhì)量好； 缺點(diǎn)：編碼速率較高缺點(diǎn)：編碼速率較高, ,通常在通常在16-64kbit/s16-64kbit/s范圍；范圍； 類型：類型：PCM,PCM,自適應(yīng)增量調(diào)制（自適應(yīng)增量調(diào)制（ADMADM），自適應(yīng)差分編碼調(diào)制（），自適應(yīng)差分編碼調(diào)制（AD

7、PCMADPCM），），自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼APCAPC。2 2、參數(shù)編碼：、參數(shù)編碼：提取語(yǔ)音的一些特征信息進(jìn)行編碼，在收端利用這些特征參數(shù)提取語(yǔ)音的一些特征信息進(jìn)行編碼，在收端利用這些特征參數(shù)合成語(yǔ)聲。合成語(yǔ)聲。（傳輸信號(hào)質(zhì)量差，數(shù)據(jù)率低，占用頻帶窄）傳輸信號(hào)質(zhì)量差，數(shù)據(jù)率低，占用頻帶窄） 優(yōu)點(diǎn)：編碼速率低優(yōu)點(diǎn)：編碼速率低,通常是在通常是在4.8kbit/s以下。以下。 缺點(diǎn)：語(yǔ)音音質(zhì)和自然度較差，很難辨別說話人。（有一定的可懂度缺點(diǎn)：語(yǔ)音音質(zhì)和自然度較差，很難辨別說話人。（有一定的可懂度) ) 類型：類型：LPCLPC線性預(yù)測(cè)編碼。線性預(yù)測(cè)編碼。3 3、混合型編碼：、混合型編碼：

8、介于波形編碼和參數(shù)編碼的一種編碼。在參數(shù)編碼的基礎(chǔ)上介于波形編碼和參數(shù)編碼的一種編碼。在參數(shù)編碼的基礎(chǔ)上引入了波形編碼的一些特征。可在引入了波形編碼的一些特征?？稍?-16kbit/s范圍內(nèi)達(dá)到良好的語(yǔ)音質(zhì)量。范圍內(nèi)達(dá)到良好的語(yǔ)音質(zhì)量。 類型：類型：子帶編碼子帶編碼6信息傳輸系統(tǒng)中信息傳輸系統(tǒng)中信源的編碼信源的編碼實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)技術(shù) 模擬信號(hào)的數(shù)字化模擬信號(hào)的數(shù)字化脈沖振幅調(diào)制脈沖振幅調(diào)制（PAM）與解調(diào)與解調(diào) 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制（PCM）與解調(diào)系）與解調(diào)系統(tǒng)工作原理；統(tǒng)工作原理；研究?jī)?nèi)容脈沖振幅（脈沖振幅（PAMPAM）調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 二二PAMPAM信號(hào)

9、信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào) 在數(shù)字調(diào)制的實(shí)驗(yàn)中在數(shù)字調(diào)制的實(shí)驗(yàn)中, ,我們驗(yàn)證的調(diào)制我們驗(yàn)證的調(diào)制技術(shù)是采用連續(xù)振蕩波形（如正弦信號(hào)）技術(shù)是采用連續(xù)振蕩波形（如正弦信號(hào)）作為受調(diào)制的作為受調(diào)制的載波載波，但在實(shí)際的通信工程，但在實(shí)際的通信工程中，這并不是唯一的一種載波形式。中，這并不是唯一的一種載波形式。在時(shí)在時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)序列，同樣可以作為間上離散的脈沖信號(hào)序列，同樣可以作為載波。載波。這時(shí)的調(diào)制是用基帶信號(hào)去改變脈這時(shí)的調(diào)制是用基帶信號(hào)去改變脈沖信號(hào)的波形參數(shù)而達(dá)到的，人們把這種沖信號(hào)的波形參數(shù)而達(dá)到的，人們把這種調(diào)制稱為脈沖調(diào)制。調(diào)制稱為脈沖調(diào)制。 實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)脈沖相位調(diào)制脈

10、沖相位調(diào)制PPMPPM：用基帶信號(hào)：用基帶信號(hào)m(t)m(t)去改變脈沖去改變脈沖的相位，這種調(diào)制稱為的相位，這種調(diào)制稱為 PPMPPM。脈沖調(diào)制種類：脈沖調(diào)制種類：脈沖幅度調(diào)制脈沖幅度調(diào)制PAMPAM：用基帶信號(hào)：用基帶信號(hào)m(t)m(t)去改變脈沖去改變脈沖的幅度，這種調(diào)制稱為的幅度，這種調(diào)制稱為 PAMPAM。脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制PWMPWM：用基帶信號(hào)：用基帶信號(hào)m(t)m(t)去改變脈沖去改變脈沖的寬度，這種調(diào)制稱為的寬度，這種調(diào)制稱為 PWMPWM。實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)實(shí)驗(yàn)應(yīng)知知識(shí)脈沖振幅調(diào)制脈沖振幅調(diào)制 用基帶信號(hào)去改變脈沖的幅度參數(shù)，使輸出載波變換成在用基帶

11、信號(hào)去改變脈沖的幅度參數(shù)，使輸出載波變換成在時(shí)間上離散的脈沖串的過程，稱時(shí)間上離散的脈沖串的過程，稱PAMPAM。 將時(shí)間連續(xù)信號(hào)變換成時(shí)間離散信號(hào)的過程，稱將時(shí)間連續(xù)信號(hào)變換成時(shí)間離散信號(hào)的過程，稱PAMPAM ?；鶐盘?hào)基帶信號(hào)脈沖載波脈沖載波振幅調(diào)制振幅調(diào)制（PAM）PAM信號(hào)的特點(diǎn)：時(shí)間離散，但幅度不離散，仍為模擬信號(hào)。信號(hào)的特點(diǎn)：時(shí)間離散，但幅度不離散，仍為模擬信號(hào)。 3.3.通過驗(yàn)證抽樣定理實(shí)驗(yàn)，加深理解和掌通過驗(yàn)證抽樣定理實(shí)驗(yàn)，加深理解和掌握抽樣定理。握抽樣定理。 1.1.通過脈沖幅度調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)，加深理通過脈沖幅度調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)，加深理解脈沖幅度調(diào)制與解調(diào)的特點(diǎn)。解脈沖幅度調(diào)

12、制與解調(diào)的特點(diǎn)。 2. 2.通過通過PAMPAM編編/ /譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，掌握譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，掌握PAMPAM系系統(tǒng)統(tǒng)的電路的電路組成與工作原理，建立組成與工作原理，建立PAMPAM通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的概念。的概念。一、實(shí)一、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 目目 的的二、實(shí)二、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 內(nèi)內(nèi) 容容1.1.自然抽樣自然抽樣 PAM PAM 脈沖信號(hào)產(chǎn)生與測(cè)量脈沖信號(hào)產(chǎn)生與測(cè)量 2.2.自然抽樣自然抽樣 PAMPAM信號(hào)解調(diào)觀測(cè)信號(hào)解調(diào)觀測(cè)3.3.平頂抽樣平頂抽樣PAMPAM脈沖信號(hào)產(chǎn)生與測(cè)量脈沖信號(hào)產(chǎn)生與測(cè)量4.4.平頂抽樣平頂抽樣PAMPAM信號(hào)解調(diào)觀測(cè)信號(hào)解調(diào)觀測(cè) 5.5.抽樣定理驗(yàn)證抽樣定理驗(yàn)證 利用抽樣脈沖把一個(gè)時(shí)

13、間連續(xù)信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間上離散的樣值利用抽樣脈沖把一個(gè)時(shí)間連續(xù)信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間上離散的樣值序列，這一過程稱之為抽樣。抽樣后的信號(hào)稱為脈沖調(diào)幅（序列，這一過程稱之為抽樣。抽樣后的信號(hào)稱為脈沖調(diào)幅（PAMPAM）信號(hào)。信號(hào)。 抽樣定理指出，一個(gè)頻帶受限抽樣定理指出，一個(gè)頻帶受限(0;f(0;fH H) )信號(hào)信號(hào)m m( (t t) )，如果它的，如果它的最高頻率為最高頻率為f fH H，則可以唯一地由頻率等于或大于，則可以唯一地由頻率等于或大于2f2fH H的樣值序列的樣值序列所決定。在滿足這一條件的情況下，抽樣信號(hào)保留了原信號(hào)的所決定。在滿足這一條件的情況下，抽樣信號(hào)保留了原信號(hào)的全部信息，并且，從抽樣

14、信號(hào)中可以無(wú)失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。全部信息，并且，從抽樣信號(hào)中可以無(wú)失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。(1)(1)抽樣抽樣: :(2)(2)抽樣定理抽樣定理: :1 1、實(shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)基本原理三、實(shí)三、實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 原原 理理話音輸入話音輸入0-3400Hz0-3400HzPAM信號(hào) 抽樣脈沖X=f fH Hf2fH解解調(diào)調(diào)器器調(diào)制器調(diào)制器2 2、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)組成、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)組成脈沖調(diào)幅（脈沖調(diào)幅（PAMPAM）系統(tǒng)的電路組成框圖如下：）系統(tǒng)的電路組成框圖如下：語(yǔ)音語(yǔ)音限帶器限帶器PAMPAM調(diào)制器調(diào)制器低低通通濾濾波波器器抽樣脈沖抽樣脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生器話音輸入話音輸入0-6000Hz0-60

15、00Hz300-3400Hz 抽樣脈沖 f2fHPAM信號(hào)還原信號(hào)還原信號(hào)脈沖調(diào)幅系統(tǒng)的功能是完成對(duì)模擬信號(hào)的抽樣處脈沖調(diào)幅系統(tǒng)的功能是完成對(duì)模擬信號(hào)的抽樣處理，即產(chǎn)生脈沖調(diào)幅信號(hào)及不失真的恢復(fù)原信號(hào)。理，即產(chǎn)生脈沖調(diào)幅信號(hào)及不失真的恢復(fù)原信號(hào)。該系統(tǒng)必須具備：模擬信號(hào)處理電路、抽樣脈沖該系統(tǒng)必須具備：模擬信號(hào)處理電路、抽樣脈沖產(chǎn)生器、抽樣門電路和低通濾波器電路等單元。產(chǎn)生器、抽樣門電路和低通濾波器電路等單元。輸入信號(hào)輸入信號(hào)1 1）語(yǔ)音限帶器）語(yǔ)音限帶器脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)各單元電路構(gòu)成與性能要求脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)各單元電路構(gòu)成與性能要求 ： 一般用運(yùn)算放大器和阻容器件組成一個(gè)兩級(jí)二階巴特沃斯

16、有一般用運(yùn)算放大器和阻容器件組成一個(gè)兩級(jí)二階巴特沃斯有源低通濾波器源低通濾波器, ,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：3dB3dB帶寬截止頻率為帶寬截止頻率為3400Hz3400Hz，用于，用于限制最高的信號(hào)頻率，確保模限制最高的信號(hào)頻率，確保模/ /數(shù)變換性能，提高通信質(zhì)量。數(shù)變換性能，提高通信質(zhì)量。2 2）抽樣脈沖產(chǎn)生器）抽樣脈沖產(chǎn)生器抽樣脈沖一般用振蕩器產(chǎn)生，基本技術(shù)要求是：抽樣脈沖一般用振蕩器產(chǎn)生，基本技術(shù)要求是： 電平要求：高電平電平要求：高電平 2.4V 2.4V 低電平低電平 0.5V 0.5V 頻率：頻率：8kHz8kHz 脈沖周期：脈沖周期：125125s s 在在PCM30/32PC

17、M30/32路系統(tǒng)中，常用的實(shí)際抽樣脈沖（路系統(tǒng)中，常用的實(shí)際抽樣脈沖（8KHZ8KHZ）形成電路，主要由晶體振蕩器、整形、分頻、反相器形成電路，主要由晶體振蕩器、整形、分頻、反相器和計(jì)數(shù)分配器等電路組成。其系統(tǒng)組成框圖如圖所示。和計(jì)數(shù)分配器等電路組成。其系統(tǒng)組成框圖如圖所示。該抽樣脈沖由FPGA電路產(chǎn)生，同時(shí)產(chǎn)生8路頻率相等，時(shí)間排列有序的抽樣脈沖。3）抽樣門電路抽樣門電路 對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣，是由抽樣門電路來完成的，抽樣門對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣，是由抽樣門電路來完成的，抽樣門相當(dāng)于一扇門，若選定抽樣脈沖頻率為相當(dāng)于一扇門，若選定抽樣脈沖頻率為8KHZ8KHZ，則抽樣門每隔，則抽樣門每隔125u

18、s125us打開一次，且在抽樣脈沖的開通時(shí)間內(nèi)模擬信號(hào)就可以通打開一次，且在抽樣脈沖的開通時(shí)間內(nèi)模擬信號(hào)就可以通過，關(guān)閉時(shí)，模擬信號(hào)就被阻斷而不能通過。實(shí)際工程應(yīng)用的過，關(guān)閉時(shí)，模擬信號(hào)就被阻斷而不能通過。實(shí)際工程應(yīng)用的抽樣門電路常見的有：抽樣門電路常見的有：a.a.模擬乘法器構(gòu)成的抽樣門模擬乘法器構(gòu)成的抽樣門b.b.電子開關(guān)構(gòu)成的抽樣門電子開關(guān)構(gòu)成的抽樣門4）低通濾波器電路低通濾波器電路 一般用運(yùn)算放大器和阻容器件組成有源低通濾波器，作用一般用運(yùn)算放大器和阻容器件組成有源低通濾波器，作用是將調(diào)制信號(hào)中的基帶頻譜提取出來，恢復(fù)原始信號(hào)。常用的是將調(diào)制信號(hào)中的基帶頻譜提取出來，恢復(fù)原始信號(hào)。常用

19、的基本電路是：兩級(jí)二階巴特沃斯有源低通濾波器。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：基本電路是：兩級(jí)二階巴特沃斯有源低通濾波器。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：3dB3dB帶寬頻率帶寬頻率3400Hz3400Hz，它的質(zhì)量好壞直接影響著通信系統(tǒng)的質(zhì)，它的質(zhì)量好壞直接影響著通信系統(tǒng)的質(zhì)量。量。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程 a a、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全請(qǐng)注意人身安全和儀器設(shè)備的安全！請(qǐng)注意人身安全和儀器設(shè)備的安全！為了防止器件損壞，在切斷實(shí)驗(yàn)電路板上的電源后才能改接電路。為了防止器件損壞，在切斷實(shí)驗(yàn)電路板上的電源后才能改接電路。調(diào)換儀器時(shí)應(yīng)切斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源。調(diào)換儀器時(shí)應(yīng)切斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源。 逐步養(yǎng)成單手操作的習(xí)慣。

20、逐步養(yǎng)成單手操作的習(xí)慣。 b b、愛護(hù)儀器設(shè)備、愛護(hù)儀器設(shè)備儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。切忌切忌無(wú)目的地?fù)芘獌x器面板上的開關(guān)和按鈕。無(wú)目的地?fù)芘獌x器面板上的開關(guān)和按鈕。儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，請(qǐng)向老師尋求幫助，儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，請(qǐng)向老師尋求幫助，請(qǐng)勿請(qǐng)勿隨便調(diào)換配件。隨便調(diào)換配件。注意儀表允許安全電壓（或電流），切勿超過！注意儀表允許安全電壓（或電流），切勿超過！ 當(dāng)被測(cè)量值的大小無(wú)法估計(jì)時(shí)，應(yīng)從儀表的最大量程開始測(cè)試，然后當(dāng)被測(cè)量值的大小無(wú)法估計(jì)時(shí)，應(yīng)從儀表的最大量程開始測(cè)試，然后逐漸減小量程。逐漸減小量程。c c、實(shí)驗(yàn)完成后、實(shí)驗(yàn)完成后 請(qǐng)將所有設(shè)備電

21、源關(guān)斷，實(shí)驗(yàn)箱蓋按號(hào)還原，連接線、工具請(qǐng)放回箱內(nèi)，請(qǐng)將所有設(shè)備電源關(guān)斷，實(shí)驗(yàn)箱蓋按號(hào)還原，連接線、工具請(qǐng)放回箱內(nèi)，并將實(shí)驗(yàn)臺(tái)面清理干凈，養(yǎng)成良好的習(xí)慣。并將實(shí)驗(yàn)臺(tái)面清理干凈，養(yǎng)成良好的習(xí)慣。3 3、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路布局圖、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路布局圖 電話1模塊ADPCM模塊PAM模塊交換接續(xù)控制模塊U701運(yùn)放TL084U702運(yùn)放TL084U703抽樣門CD40664 4、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路電原理圖、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路電原理圖 輸入輸入信號(hào)信號(hào)選擇選擇語(yǔ)音語(yǔ)音限帶限帶選擇選擇TP701TP702TP703TP704抽樣脈沖抽樣脈沖 通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的

22、抽樣定理實(shí)驗(yàn)電路主要有：通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的抽樣定理實(shí)驗(yàn)電路主要有： 語(yǔ)音限帶器U701A、B、C緩沖1、語(yǔ)音限帶器 它由運(yùn)放（TL084） U701A、U701B和周邊阻容器件組成一個(gè)3dB帶寬為3400Hz的低通濾波器，用于限制最高的語(yǔ)音信號(hào)頻率，完成對(duì)輸入模擬信號(hào)的限帶。限帶后的信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U701C緩沖輸出，送到U703（CD4066）模擬開關(guān)。抽樣門抽樣門緩沖U703U702B2、抽樣門電路 抽樣門電路由集成模擬開關(guān)（CD4066）U703構(gòu)成。通過抽樣脈沖完成對(duì)信號(hào)的抽樣，形成抽樣序列信號(hào)PAM。PAM信號(hào)經(jīng)運(yùn)放（TL084）U702B緩沖輸出。 低通濾波器U702A、C4、

23、低通濾波器 低通濾波器由運(yùn)放（TL084）U702A、U702C和周邊阻容器件組成一個(gè)3dB帶寬為3400Hz的低通濾波器，用來恢復(fù)原始信號(hào)。3、抽樣脈沖產(chǎn)生器 它由實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)專用信號(hào)產(chǎn)生電路FPGA模塊產(chǎn)生。FPGA抽樣脈沖產(chǎn)生器5 5、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路構(gòu)成框圖、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路構(gòu)成框圖PAMK701電話接口（左）測(cè)試信號(hào)（右）PAMK702 限帶（左）不限帶（右）抽樣門緩沖U703U702B 語(yǔ)音限帶器U701A、B、C緩沖 低通濾波器U702A、C交換接續(xù) KQ02平頂抽樣（左）自然抽樣（右）交換接續(xù) K001內(nèi)部（左）外部（右）抽樣脈沖產(chǎn)生器 通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所設(shè)

24、計(jì)的抽樣定理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成框圖是：1 1、跳線控制開關(guān)：、跳線控制開關(guān)：K701K701、K702K702、K001K001、KQ02KQ025 5、低通濾波器、低通濾波器3 3、抽樣門、抽樣門4 4、抽樣脈沖產(chǎn)生器、抽樣脈沖產(chǎn)生器2 2、語(yǔ)音限帶器、語(yǔ)音限帶器6 6、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)工作原理、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)工作原理 抽樣脈沖產(chǎn)生器 低通濾波器U702A、CPAMK701電話接口（左）測(cè)試信號(hào)（右）PAMK702 限帶（左）不限帶（右）輸入信號(hào)輸入信號(hào)TDMF2 KQ02平頂抽樣（左）自然抽樣（右） 語(yǔ)音限帶器U701A、B緩沖抽樣門抽樣門緩沖U703U702BTP701TP702

25、TP703TP704PAM信號(hào)話音輸入話音輸入0-3400Hz0-3400Hz300-3400Hz還原信號(hào)還原信號(hào)TDMF2 K001內(nèi)部（左）外部（右）測(cè)量點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)7 7、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路布局圖、脈沖調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路布局圖 TP701TP701J005J005J006J006TP702TP702TP504TP504TP703TP703K701K702K001KQ02PAM實(shí)驗(yàn)需設(shè)置的開關(guān)PAM實(shí)驗(yàn)的測(cè)量點(diǎn)TP704TP704實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程 a a、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全5.1 5.1 注意人身安全和儀器設(shè)備的安全注意人身安全和儀器設(shè)備

26、的安全為了防止器件損壞，在切斷實(shí)驗(yàn)電路板上的電源后才能改接電路。為了防止器件損壞，在切斷實(shí)驗(yàn)電路板上的電源后才能改接電路。調(diào)換儀器時(shí)應(yīng)切斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源。調(diào)換儀器時(shí)應(yīng)切斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源。 逐步養(yǎng)成用右手進(jìn)行單手操作的習(xí)慣。逐步養(yǎng)成用右手進(jìn)行單手操作的習(xí)慣。 b b、愛護(hù)儀器設(shè)備、愛護(hù)儀器設(shè)備儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。切忌切忌無(wú)目的的撥弄儀器面板上的開關(guān)和按鈕。無(wú)目的的撥弄儀器面板上的開關(guān)和按鈕。儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，請(qǐng)向老師尋求幫助，儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，請(qǐng)向老師尋求幫助，請(qǐng)勿請(qǐng)勿隨便調(diào)換配件。隨便調(diào)換配件。注意儀表允許安全電壓（或電流），切勿超過！注意儀表允

27、許安全電壓（或電流），切勿超過！ 當(dāng)被測(cè)量的大小無(wú)法估計(jì)時(shí)，應(yīng)從儀表的最大量程開始測(cè)試，然當(dāng)被測(cè)量的大小無(wú)法估計(jì)時(shí)，應(yīng)從儀表的最大量程開始測(cè)試，然后逐漸減小量程。后逐漸減小量程。 1 1 自自 然然 抽抽 樣樣PAMPAM 信信 號(hào)號(hào) 產(chǎn)產(chǎn) 生生 與與 測(cè)測(cè) 量量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：電路測(cè)試框圖如圖示電路測(cè)試框圖如圖示測(cè)試數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)觀察據(jù)觀察與記錄與記錄正弦波：正弦波：f=1KHz/2Vp-pf=1KHz/2Vp-pJ005J005和和J006(J006(地地) )K702K702（左）（左）K701K701（右）（右）KQ02KQ02（右）（右）K001K001（右）（右）在框圖中標(biāo)明各單元

28、電路名稱在框圖中標(biāo)明各單元電路名稱2.TP5042.TP504信號(hào)波形、頻率與占空比。信號(hào)波形、頻率與占空比。 1.TP7011.TP701，信號(hào)波形、幅度與頻譜。，信號(hào)波形、幅度與頻譜。3.TP7033.TP703信號(hào)波形注意標(biāo)明信號(hào)波形注意標(biāo)明PAMPAM信號(hào)的脈沖點(diǎn)數(shù)信號(hào)的脈沖點(diǎn)數(shù)。4 4、分別改變輸入信號(hào)頻率為、分別改變輸入信號(hào)頻率為2KHZ2KHZ、500HZ500HZ，觀察，觀察并記錄并記錄PAMPAM信號(hào)，注意標(biāo)明信號(hào)，注意標(biāo)明PAMPAM信號(hào)的脈沖點(diǎn)數(shù)。信號(hào)的脈沖點(diǎn)數(shù)。說明輸入信號(hào)的抽樣點(diǎn)數(shù)與抽樣脈沖信號(hào)的關(guān)系。說明輸入信號(hào)的抽樣點(diǎn)數(shù)與抽樣脈沖信號(hào)的關(guān)系。 說明：什么是說明：什

29、么是自然抽樣自然抽樣PAMPAM？示波器示波器CH1示波器示波器CH2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和分析：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和分析：f=(1KHZ)輸入信號(hào)和抽樣脈沖序列信號(hào) 2 2 自自 然然 抽抽 樣樣PAMPAM 信信 號(hào)號(hào) 解解 調(diào)調(diào) 測(cè)測(cè) 量量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：K702K702（左）（左）K701K701（右）（右）KQ02KQ02（右）（右）K001K001（右）（右）電路測(cè)試框圖如圖示電路測(cè)試框圖如圖示在框圖中標(biāo)明各單元電路名稱在框圖中標(biāo)明各單元電路名稱正弦波：正弦波：f=1KHz/2Vp-pf=1KHz/2Vp-pJ005J005和和J006(J006(地地).).測(cè)試數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)觀察據(jù)觀察與記錄與

30、記錄1.TP7011.TP701信號(hào)波形與幅度；信號(hào)波形與幅度；3.3.注意觀察自然抽樣解調(diào)信號(hào)的質(zhì)量，并說明輸注意觀察自然抽樣解調(diào)信號(hào)的質(zhì)量，并說明輸入信號(hào)與解調(diào)輸出信號(hào)的差異。入信號(hào)與解調(diào)輸出信號(hào)的差異。保持實(shí)驗(yàn)保持實(shí)驗(yàn)1 1的設(shè)置不變的設(shè)置不變2.TP7042.TP704信號(hào)波形與幅度；信號(hào)波形與幅度；VitVot實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和分析：1infkHz8sfkHz此時(shí)的輸入信號(hào)頻率為，抽樣信號(hào)為固定頻率 沒有出現(xiàn)頻譜混疊情況。故可以通過加一個(gè)低通濾波還原出調(diào)制信沒有出現(xiàn)頻譜混疊情況。故可以通過加一個(gè)低通濾波還原出調(diào)制信號(hào)，如圖中所示，重建信號(hào)頻率也為號(hào)，如圖中所示，重建信號(hào)頻率也為1kHz1

31、kHz，但解調(diào)輸出信號(hào)的信噪比較，但解調(diào)輸出信號(hào)的信噪比較大，且有一定的延時(shí)。大，且有一定的延時(shí)。 3 3 平平 頂頂 抽抽 樣樣PAMPAM 信信 號(hào)號(hào) 產(chǎn)產(chǎn) 生生 與與 測(cè)測(cè) 量量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：電路測(cè)試框圖如圖示電路測(cè)試框圖如圖示測(cè)試數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)觀察據(jù)觀察與記錄與記錄正弦波：正弦波：f=1KHz/2Vp-pf=1KHz/2Vp-pJ005J005和和J006(J006(地地) )K702K702（左）（左）K701K701（右）（右）KQ02KQ02（左）（左）K001K001（右）（右）在框圖中標(biāo)明各單元電路名稱在框圖中標(biāo)明各單元電路名稱2.TP5042.TP504信號(hào)波形、頻率與占

32、空比；信號(hào)波形、頻率與占空比；1.TP7011.TP701，信號(hào)波形、幅度與頻譜；，信號(hào)波形、幅度與頻譜；3.TP7033.TP703信號(hào)波形與幅度，注意比較與自然抽樣的差別信號(hào)波形與幅度，注意比較與自然抽樣的差別。4 4、分別改變輸入信號(hào)頻率為、分別改變輸入信號(hào)頻率為2KHZ2KHZ、500HZ500HZ，觀察并記錄，觀察并記錄平頂抽樣平頂抽樣PAMPAM信號(hào)波形。信號(hào)波形。請(qǐng)說明，平頂抽樣的波形，在非抽樣時(shí)刻不為零的原因。請(qǐng)說明，平頂抽樣的波形，在非抽樣時(shí)刻不為零的原因。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和分析：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和分析： 輸入信號(hào)和平頂脈沖抽樣輸入信號(hào)和平頂脈沖抽樣 觀察圖，平頂抽樣的波形在非抽樣時(shí)

33、間內(nèi)其幅度不為觀察圖，平頂抽樣的波形在非抽樣時(shí)間內(nèi)其幅度不為0 0，從抽樣后的序列波形可以近似看出原正弦波形狀，可以看從抽樣后的序列波形可以近似看出原正弦波形狀，可以看到這是和自然抽樣后的序列波形的一個(gè)明顯的不同。到這是和自然抽樣后的序列波形的一個(gè)明顯的不同。 4 4 平平 頂頂 抽抽 樣樣PAMPAM 信信 號(hào)號(hào) 解解 調(diào)調(diào) 測(cè)測(cè) 量量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：K702K702（左）（左）K701K701（右）（右）KQ02KQ02（左）（左）K001K001（右）（右）電路測(cè)試框圖如圖示電路測(cè)試框圖如圖示在框圖中標(biāo)明各單元電路名稱在框圖中標(biāo)明各單元電路名稱正弦波：正弦波：f=1KHz/2Vp-p

34、f=1KHz/2Vp-pJ005J005和和J006(J006(地地).).測(cè)試數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)觀察據(jù)觀察與記錄與記錄1.TP7011.TP701信號(hào)波形與幅度；信號(hào)波形與幅度；3.3.注意觀察平頂抽樣解調(diào)信號(hào)的質(zhì)量。注意觀察平頂抽樣解調(diào)信號(hào)的質(zhì)量。與自然抽樣與自然抽樣測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析平頂抽樣的測(cè)試結(jié)果測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析平頂抽樣的測(cè)試結(jié)果保持實(shí)驗(yàn)保持實(shí)驗(yàn)3 3 的設(shè)置不變的設(shè)置不變2.TP7042.TP704信號(hào)波形與幅度；信號(hào)波形與幅度；VitVot可見重建信號(hào)相較于原信號(hào)有較為明顯的變大，而且和自然抽樣相同，可見重建信號(hào)相較于原信號(hào)有較為明顯的變大，而且和自然抽樣相同，重建信號(hào)相對(duì)于原信號(hào)都有都有

35、一定的延時(shí)。重建信號(hào)相對(duì)于原信號(hào)都有都有一定的延時(shí)。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和分析：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄和分析：5 5抽抽樣樣定定理理的的驗(yàn)驗(yàn)證證與與觀觀測(cè)測(cè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：K702K702（右）（右）K701K701（右）（右）KQ02KQ02（右）（右）K001K001（右）（右）電路測(cè)試框圖如圖示：電路測(cè)試框圖如圖示：1.1.按表中數(shù)據(jù)按表中數(shù)據(jù)分別輸入電平均為分別輸入電平均為2Vp-p2Vp-p的測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端的測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口口J005J005和和J006J006。輸入頻率（輸入頻率（KHZKHZ）3 34 46 68 81010輸入波形輸入波形（TP701TP701）輸出波形輸出

36、波形（TP704TP704） 頻頻 譜譜（TP704TP704）2.2.對(duì)不同頻率測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，說明發(fā)生混疊的原因。對(duì)不同頻率測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，說明發(fā)生混疊的原因。5、信號(hào)混迭觀測(cè)、信號(hào)混迭觀測(cè)分析：分析：由于此時(shí)的輸入信號(hào)的頻率為3kHz，低于抽樣頻率8kHz的一半，因此幾乎無(wú)失真地經(jīng)過末級(jí)的低通濾波恢復(fù)出原始信號(hào)f(t)。但是由于使用的低通濾波器不是理想的低通濾波，因此，過濾的頻率成分并不完全干凈，會(huì)剩下3kHz的主要頻率和部分5kHz的頻率分量。頻率=3KHz從頻域圖上也可以明顯得看到3kHz和5kHz的兩種頻率，波形有一定程度地失真。所以實(shí)際符合理論。（正弦波在頻域上（正弦

37、波在頻域上是脈沖信號(hào)。上圖是脈沖信號(hào)。上圖中中5kHz5kHz是是-3kHz-3kHz的頻的頻率經(jīng)過率經(jīng)過8kHz8kHz抽樣頻抽樣頻譜搬遷后得到的）譜搬遷后得到的）頻率=4KHz分析：分析：此時(shí)輸入信號(hào)為4kHz，已經(jīng)達(dá)到了輸入信號(hào)頻率的臨界值。相當(dāng)于下圖：雖然從上圖中只能看到一個(gè)單一的頻率4kHz，但是，實(shí)際中使用的低通濾波器并不是理想低通的，而且輸入信號(hào)也不是嚴(yán)格帶限的，這時(shí)候取樣信號(hào)的頻譜成分可能出現(xiàn)某些重疊，而這些重疊就成為了混疊誤差。而且，實(shí)際抽樣的信號(hào)也不是理想的脈沖，而是近似脈沖的矩形波，頻域?qū)嶋H上搬遷不是準(zhǔn)確的8kHz。在圖中截取了不同時(shí)刻的波形，雖然波形大體上仍然是4kHz，但是幅度在不斷變化。這就是混疊噪聲造成的。頻率=6KHz分析：分析：簡(jiǎn)單地畫出抽樣后的頻譜圖如下：簡(jiǎn)單地畫出抽樣后的頻譜圖如下：2kHz2kHz處的信號(hào)是處的信號(hào)是-6kHz-6kHz處的信號(hào)經(jīng)過抽樣后頻處的信號(hào)經(jīng)過抽樣后頻譜搬遷得到的。因此從分析中可以看出，譜搬遷得到的。因此從分析中可以看出，2kHz2kHz信號(hào)可以完整地通過低通濾波器，而信號(hào)可以完整地通過低通濾波器，而6kHz6kHz只能通過一部