东南大学信息学院系统实验(通信组-)第一次实验.doc

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1、信源编译码实验抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的模拟信号进行抽样，且抽样速率达到一 定的数值时，那么根据这些抽样值就可以准确地还原信号。也就是说传输模拟信号的采 样值就可以实现模拟信号的准确传输。电路图可以看出，抽样脉冲先对原始信号进行自 然或者平顶抽样，将得到的抽样信号进行传输到接收端，接收端进行滤波即可恢复到原 始波形，但是要注意，满足抽样脉冲的频率大于等于原始信号的两倍才可以准确恢复。5.2 自然抽样验证各参数的设置如下：信号类型频率幅度占空比原始信号2000Hz20/ 抽样信号8000Hz/4/82K 正弦波3K2K1.5 倍抽样脉冲2K 正弦波4K2K2 倍抽样脉冲2K 正弦波8

2、K2K4 倍抽样脉冲2K 正弦波16K2K8 倍抽样脉冲当原始信号频率保持 2k 不变时，抽样脉冲的频率从 3k 到 16k 变化时，我们可以看 出，当抽样脉冲频率小于 4k 取样信号的频谱发生混叠，无法准确的恢复出原始信号，但 是当频率大于 4k 时将不会发生混叠，随着频率增大，恢复的越来越好。1K 三角波16K2K复杂信号恢复1K 三角波16K6K复杂信号恢复对于三角波来说，三角波的频域是无限扩展的，所以一定要选取远大于奈奎斯特采样 频率才可以较准确的恢复出原始信号，当然还会有混叠，所以无法真正的恢复出原始信号。 从中可以看出，虽然恢复出了原始信号，但是仍有一定的失真。从频谱图也可以看出，

3、出 现一定的混叠。5.3 频谱混叠现象验证设置原始信号为：“正弦” ，1000hz，幅度为 20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空 比：4/8（50%） ；恢复滤波器截止频率：2K信号类型频率幅度占空比原始信号1000Hz20/ 抽样信号8000Hz/4/8 使用示波器观测原始信号 3P2，恢复后信号 6P4。当 3P2 为 6k 时，记录恢复信号波形及 频率；当 3P2 为 7k 时，记录恢复信号波形及频率；记录 3P2 为不同情况下，信号的波形， 并分析原因，其是否发生频谱混叠？原始信号恢复信号6k2k原始信号恢复信号7k2K当信号频率为 6k、7kHz 时，都超出抽样频率 8k*1

4、/2=4k，因此会发生频谱混叠。经过 2k 低通滤波器之后，高频分量被去掉，所以基本恢复为 2k 正弦波。但是通频带之内仍然 有低频的杂波分量，所以信号的毛刺比较明显。5.4 抽样脉冲占空比恢复信号影响设置原始信号为：“正弦” ，1000hz，幅度为 20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空 比：4/8（50%） ；恢复滤波器截止频率：2K信号类型频率幅度占空比原始信号1000Hz20/ 抽样信号8000Hz/4/8 维持原始信号不变，不断改变占空比记录波形如下：占空比第一个零点1/864k2/832k4/816k从图中可以看出，第一个过零点的值为抽样频率乘以占空比的倒数，也就是说当占空比

5、增 大时，第一个过零点的值逐渐减小，另外占空比越大，恢复的信号幅度越大，这是因为占 空比越大使得发送的信号功率越大。5.5 平顶抽样验证(1). 修改参数进行测量 通过实验框图上的“原始信号” 、 “抽样脉冲”按钮，设置实验参数；如：设置原 始信号为：“正弦” ，1000hz，幅度为 20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比： 4/8（50%） ； (2). 对比自然抽样和平顶抽样频谱 使用示波器的 FFT 功能或频谱仪观测抽样后信号 3P6。在实验框图上通过“切换开关” ，选择到“自然抽样”功能，观察并记录其频谱；切换到“平顶抽样” ，观察并记录器频谱。自然抽样平顶抽样PCM 编译码实

6、验5.2 PCM 编码原理验证 抽样脉冲信号以及输出时钟信号图如下：从图中我们可以看出来，抽样脉冲宽度是输出时钟宽度的两倍，同时频率是它的 1/8，同步沿为下降沿。PCM 编码输出数据与抽样脉冲信号的关系图如下：从图中可以看出，1 次抽样 8 位编码输出，在抽样脉冲下降沿同步，编码输出与输出 时钟同步。液晶屏上观测 PCM 编码六、实验报告描述 PCM 编码串行同步接口的时序关系。 3.填下下表，并画出 PCM 的频响特性：输入频率 （Hz）2005008001000200030003400360 0 输出幅度 （V）2.062.822.922.962.962.942.480.864.填下下表

7、，并画出 PCM 的动态范围：输入幅度 （V）0.0010.010.112345输出幅度 （V）-0.351.622.864.405.005.0 4增量调制（cvsd）编译码验证CVSD 的过载观测 正常情况下，增量调制本地译码信号和原始信号会有“跟随效果” ，即原始信号和本地 译码信号会有同样的变化规律。但是当量阶过小，或者本地信号幅度变化太快，则会出现 本地译码跟随不了原始信号的情况，即过载量化失真。在实验中，尝试逐渐增大原始信号 的幅度，观察过载量化失真现象。观察过载量化失真是：增量调制编码器输出交替的长连 “1” 、 长连“0”码现象。4008001200160020002400280

8、03000340064KHz60544032302728262632KHz4128252215141277 固定时钟频率下：随着输入信号的频率增大，临界过载电平减小，这是合理的，因为当 频率过高，原始信号变化更快，编码跟踪变难。 当固定输入信号频率时，时钟频率降低，临界过载电平也相应减少，这是因为时钟降低 导致编码速率降低以至于无法准确跟踪信号的变化。编码时钟对编码系统的影响 编码时钟频率越大，恢复信号越准确。5.7 增量调制编译码系统频率响应测量输入频率(Hz)20050080010002000300034003600 输入幅度(V)22222222 输出幅度(V)1.261.641.651

9、.711.741.811.530.625.8 测量系统的最大信噪比 (1).(1). 设置“原始信号”为：“正弦” ，1000hz，用示波器观察比较“本地译码”与“模 拟输入”的波形，在编码器临界过载的情况下，测量系统的最大信噪比。 实际工作时，通常采用失真度仪来测量最大信号量化噪声比。因为失真度与信噪比 互为倒数，所以当用失真度仪测出失真度为 x 值时，取其倒数 1/x 即为信噪比，即 失真度= x，则 S/Nq = 1/x 或（S/Nq ）= 20lg（1/x）dB 。Am0(V)失真度(x%)S/Nqmax(dB)64KHz3.5%29.1232KHz5.0%26.02编 码 电 平测量 结果速率输入信号频率时钟速率(KHz)