图5 平顶抽样TP704和J005
结果分析：通道1为J005处波形，通道2为TP704处波形。可以观察到，重建信号与输入信号相同，但有一些相移。
5. 信号混迭观测 （1） 当输入信号频率高于4KHz（1/2抽样频率）时，重建信号将出现混迭效应。观测时，将跳线开关K702设置在NF（无输入滤波器）位置。调整函数信号发生器正弦波输出频率为6KHz～7KHz左右、电平为2Vp-p的测试信号送入信号测试端口J005和J006（ 地） 。
（2） 用示波器观测重建信号输出波形。缓慢变化测试信号输出频率，注意观察输入信号与重建信号波形的变化是否对应一致。分析解释测量结果。
图6 混叠后信号的重建
结果分析：通道1为输入信号，通道2为重建信号。可以观察到重建后的信号与原信号并不相同。这是因为当采样率低于信号最高频率的2倍时，会发生混叠，导致不能够恢复出原来的信号。
五、思考题
1、 当fs＞2fh和fs＜2fh时，低通滤波器输出的波形是什么？总结一般规律。 答：当fs＞2fh时，低通滤波器输出的是与输入信号相同的波形。因为此时信号频谱没有产生混叠，所以可以恢复出原信号。当fs＜2fh时，输出信号与原信号
不符，这是因为采样率过低，使信号频谱造成混叠，波形与原信号不通，所以不能恢复出原信号。
PCM编译码实验
一、实验目的
1、 了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理
2、 熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系 3、 了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用 4、 熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法
二、实验仪器
1、 ZH7001通信原理综合实验系统 一台 2、 20MHz双踪示波器 一台 3、 函数信号发生器 一台
4、 音频信道传输损伤测试仪 一台
三、实验原理
PCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM编译码功能。该器件具有多种工作模式和功能，工作前通过显示控制模块将其配置成直接PCM模式（直接将PCM码进行打包传输），使其具有以下功能：
1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。 2、将输入的PCM码字进行译码（即通话对方的PCM码字），并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块。在通信原理实验平台中，有二套完全一致的PCM编译码模块，这二个模块与相应的电话用户接口模块相连。本教程仅以第一路PCM编译码原理进行说明，另一个模块原理与第一路模块相同，不再重述。PCM编译码器模块电路与ADPCM编译码器模块电路完全一样，由语音编译码集成电路U502（MC145540）、运 放U501（TL082）、 晶振 U503（20.48MHz）及相应的跳线开关、电位器组成。 电路工作原理如下： PCM编译码模块中，由收、发两个支路组成，在发送支路上发送信号经U501A运放后放大后，送入U502的2脚进行PCM编码。编码输入时钟为BCLK（256KHz），编码数据从U502的20脚输出（DT_ADPCM1），FSX为编码抽样时钟（8KHz）。编码之后的数据结果送入后续数据复接模块进行处理，或直接送到对方PCM译码单元。在接收支路中，收数据是来自解数据复接模块的信号（DT_ADPCM_MUX），或是直接来自对方PCM编码单元信号（DT_ADPCM2），在接收帧同步时钟FSX（8KHz）与接收输入时钟BCLK（256KHz）的共同作用下，将接收数据送入U502中进行PCM译码。译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输出，送到用户
接口模块中。
PCM编译码模块中的各跳线功能如下（测试点与ADPCM编译码模块相同）： 1、跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置于N（正常）位置时，选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于T（测试）位置时选择测试信号。测试信号主要用于测试PCM的编译码特性。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关KO01设置在1_2位置（左端）时，选择内部3.2KHz测试信号；当设置在2_3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。 2、跳线器K502用于设置发送通道的增益选择，当K502置于N（正常）位置时，选择系统平台缺省的增益设置；当K502置于T（测试）位置时可将通过调整电位器W501设置发通道的增益。
3、跳线器K504用于设置PCM译码器的输入数据信号选择，当K504置于MUX（左）时处于正常状态，解码数据是来自解复接模块的信号；当K504置于ADPCM2（中）时处于正常状态，解码数据直接来自对方PCM编码单元信号；当K504置于LOOP（右）时PCM单元将处于自环状态。
4、跳线器K503用于设置接收通道增益选择，当K503置于N（正常）时，选择系统平台缺省的增益设置；当K503置于T（测试）时将通过调整电位器W502设置收通道的增益。
该单元的电路框图见图2.2.1。二个模块电路完全相同。 在该模块中，各测试点的定义如下： 1、 TP501：发送模拟信号测试点 2、 TP502：PCM发送码字
3、 TP503：PCM编码器输入/输出时钟 4、 TP504：PCM编码抽样时钟 5、 TP505：PCM接收码字
6、 TP506：接收模拟信号测试点
四、实验步骤
加电后，通过菜单选择“PCM”编码方式。此时，系统将U502设置为PCM模式。
（一）PCM编码器
1. 输出时钟和帧同步时隙信号观测用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503）， 观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。
分析：通道1为TP503，通道2为TP504，输出信号的上升沿与抽样时钟信号的翻转时刻对应。
2. 抽样时钟信号与PCM编码数据测量
方法一：将跳线开关K501设置在T位置，KO01置于右端（外部信号输入）用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502）， 观 测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
图1 J005 图2 TP504和TP502
分析：图2中通道1为TP502波形，通道2为TP504波形。可以观察到脉冲宽度与时钟相同。但脉冲个数并不固定。
方法二：将输入信号选择开关K501设置在T位置，将交换模块内测试信号
选择开关KO01设置在内部测试信号1_2位置（左端）。此时由该模块产生一个3.2KHz的测试信号，送入PCM编码器。 （1） 用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。 （2） 将发通道增益选择开关K502设置在T位置（右端），通过调整电位器W501改变发通道的信号电平。用示波器观测编码输出数据信号（TP502）随输入信号电平变化的关系。
图3 J005 图4 TP502和TP504
图5 调整电位器后TP502和TP504
分析：当调整电位器后，电位器旋钮逆时针转，脉冲出现时间的宽度与输入的信号脉冲宽度相同且不变，但输入信号一个脉冲对应的输出信号的脉冲个数会变少。
（二）PCM译码器
将跳线开关K501设置在T（右端），K502设置在N，K504设置在LOOP位置（右端）。此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。
1. PCM译码器输出模拟信号观测
（1） 用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。