图9-7为动态范围测试方框图。开关K5置于STA-IN端，低失真低频信号发生器输出1KHz正弦信号，将幅度调为5Vp-p（设为0dB），用失真仪测试译码器输出信号的信噪比S/N，再将信号幅度分别降低10dB、20dB、30dB、45dB、50dB，用失真仪测试各种信号幅度下的S/N，将测试数据填入表9.1。
音频 信号源 可变 衰减器 失真仪 编码器 译码器 示波器 图9.7 动态范围测量框图
表9.1
信号幅度(dB) 0 S/N(dB)
频率特性测试框图如图9.8所示。将输入信号电压调至2Vp-p左右，改变信号频率，测量译码输出信号幅度，将测试结果填入表9.2。
音频信号源 编码器 译码器 示波器 -10 -20 -30 -40 -45 -50 图9.8 频率特性测试框图
表9.2
输入信号 频率(KHz) 输出信号 幅度(V)
1．根据实验结果说明译码器输出信号波形与编码器输入信号波形有何区别？译码器输出信号的噪声与信号幅度有何关系？
2. 设PCM通信系统传输两路话音，每帧三个时隙，每路话音各占一个时隙，另一个时隙为帧同步时隙，使用TP3057编译码器。求：
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4 3.8 3.6 3.4 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.3 0.2 0.1 9.4 实验思考题
(1) 编码器的抽样信号频率及时钟信号频率，以及两个抽样信号之间的相位关系。 (2) 时分复用信号速率、帧结构。
(3) 采用PCM基带传输，线路码为HDB3码，设计此通信系统的详细方框图。
(4) 采用PCM/2DPSK频带传输，设计此通信系统的详细方框图。
3. 整理实验记录，画出量化信噪比与编码器输入信号幅度之间的关系曲线以及译码输出信号幅度与编码输入信号频率之间的关系曲线。
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实验10 PCM时分复用通话与抽样定理
10.1 实验目的
1．掌握低通信号的抽样定理。
2．体验PCM时分复用数字电话的语音质量。 3．了解频谱混叠对话音质量的影响。
10.2 实验原理
本实验使用PCM编译码模块和两人通话模块。两人通话模块中接口(A)单元的电原理图如图10.1所示，将图中测试点及输入输出点标号中的A换为B、B换为A即为接口(B)单元的电原理图，其核心芯片为U90:LM358。本模块内部用+5V电压，有以下信号测试点及输入输出点：
? MIC(A) A方麦克风接口及其信号测试点 ? SPEAKER(A) A方耳机接口及其信号测试点 ? MIC(B) B方麦克风接口及其信号测试点 ? SPEAKER(B) B方耳机接口及其信号测试点 ? STA-OUT 话音信号A测试点和输出点（去PCM编码器A） ? SRA-IN PCM译码话音信号A的测试点/输入点 ? STB-OUT 话音信号B测试点和输出点（去PCM编码器B） ? SRB-IN PCM译码话音信号B的测试点/输入点
麦克风或电话手柄输出的信号（MIC(A)、MIC(B)）幅度比较小，需放大到2Vp-p左右(即STA-OUT、STB-OUT信号)，再送到PCM编码器。PCM译码器输出信号(SRA、SRB)幅度较大，需衰减到适当值后再送给耳机。电路中U93:A和U90:A实现信号衰减功能，U93:B和U90:B实现信号放大功能。
10.3 实验内容及实验步骤
1．熟悉PCM编译码模块和两人通话模块，接通实验箱电源。
2．通话双方将各自耳麦的MIC和SPEAKER插头分别插入两人通话模块相应插座，用信号连线将两人通话模块上的STA-OUT与SRA-IN相连，将STB-OUT与SRB-IN相连，进行两人通话，体验模拟电话语音质量（话音未作PCM编译码处理）。
3．将PCM编译码单元上的开关K5和K6置于STA-IN和STB-IN。按图10.2所示方法，将PCM编译码单元的STA-IN、SRA、STB-IN、SRB用信号连线分别与两人通话模块
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上的STA-OUT、SRA-IN、STB-OUT、SRB-IN接通。
4．将抽样频率置于8KHz（PCM单元K9开关置为1000状态），进行两人通话，并与模拟电话话音质量相比较。
5．将示波器置于内同步触发状态且设定CH1通道信号为内同步触发信号。用示波器观察和比较PCM编码器的输入话音信号波形和PCM译码器的输出话音信号波形（即两人通话模块上的STA-OUT和SRA-IN信号，或SRB-OUT和STB-IN信号）。
R33C3547k680pVCCFROM PCM D/ASRB-INC340.1uR24100kU93ALM35818C3633u23SPEAKERCNSPEAKER AR31560VCCC3047pR25470kC29U93BLM358754C3310uR261kR306STA-OUTTO PCM A/D0.22u20kC310.22uR271kMIC AMICC3210u接口(A) VCCR2830kR2930k 图10.1 两人通话模块电原理图
图10.2 实验连线示意图
6. 用示波器CH1接PCM编码器的输出信号PCM-A（或PCM-B），用CH2接PCM编码器的输入信号STA-IN（或STB-IN），观察及比较PCM话音信号波形和模拟话音波形，从而进一步理解抽样定理。
7．将抽样频率置为4KHz（PCM单元的开关K9置为0100状态）进行两人通话，体
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验话音质量的变化，用示波器观察译码输出话音波形与编码器输入话音波形的区别；再将抽样频率置为2KHz（PCM单元的开关K9置为0010状态）重复上述步骤。根据实验结果，分析抽样频率低于奈奎斯特频率时的频谱混叠现象及其对话音质量的影响。
8．通话某一方分别为男生和女生，重做实验步骤7，体验抽样频率低于8KHZ时频谱混叠对男生和女生通话质量的影响有何不同。
10.4 实验思考题
1．抽样频率为8KHz时，PCM数字电话的语音质量与模拟电话的语音质量有无明显区别？为什么？
2．画出抽样频率分别为8KHz、4KHz、2KHz时，对话音进行理想抽样所得已抽样信号的频谱示意图（话音信号频率范围为0.3K~3.4KHz，设话音频谱为三角形，且高频分量幅度小）。
3．抽样频率为4KHz和2KHz时，通话的语音质量与抽样频率为8KHz时有什么区别？试解释之。
4．抽样频率为4KHz和2KHz时，男生通话质量与女生通话质量哪个改变更明显？试解释之。
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