现代通信技术实验平台说明书
实验7 PCM编译码系统实验
一、实验目的
1．掌握PCM编译码原理与系统性能测试；
2．熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法；
3．学习PCM编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。
二、实验仪器
1．PCM/ADPCM编译码模块，位号：H 2．时钟与基带数据产生器模块，位号:G 3．100M双踪示波器 1台 4．信号连接线 3根 5．小平口螺丝刀 1只
三、实验原理
脉冲编码调制（PCM）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在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。PCM通信系统的实验方框图如图2-1所示。
工作时钟 P03 34P01 TP3057 抽 样 量 化 A/D D/A 低 通 滤 波 译 码 再 生 编 码 34P02 DDS信号源 P15 P14 34P04 信 道 收端 功放 34P03 图2-1 PCM通信系统实验方框图
在PCM脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的PAM脉冲序列，然后将幅度连续的PAM脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为
31
现代通信技术实验平台说明书
有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此PAM脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每一抽样值编8位码（即为2=256个量化级），因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kB。本实验应用的单路PCM编、译码电路是TP3057芯片（见图2-1中的虚线框）。此芯片采用a律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32系统中。它每一帧分32个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入30个用户，每个用户各占据一个时隙，另外两个时隙分別用于同步和标志信号传送，系统码元速率为2.048MB。各用户PCM编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户，在一个PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的PCM编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。
本实验模块中，为了降低对测试示波器的要求，将PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s或128Kbit/s两种，这样增加了编码数据码元的宽度，便于用示波器观测。此时一个PCM 帧里，可容纳的PCM编码分别为1路或2路。另外，发送时序FSX与接收时序FSR使用相同的时序，测试点为34TP01。实验结构框图已在模块上画出了，实验时需用信号连接线连接34P02和34P03两铆孔，即将编码数据直接送到译码端，传输信道可视为理想信道。
另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。
8
四、各测量点的作用
34TP01：发送时序FSX和接收时序FSR输入测试点，频率为8KHz的矩形窄脉冲； 34TP02：PCM线路编译时钟信号的输入测试点； 34P01：模拟信号的输入铆孔； 34P02：PCM编码的输出铆孔； 34P03：PCM译码的输入铆孔；
34P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应与34P01相同。
注：一路数字编码输出波形为8比特编码(一般为7个半码元波形,最后半个码元波形被芯片内部移位寄存器在装载下一路数据前复位时丢失掉)，数据的速率由编译时钟决定，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。
五、实验内容及步骤
1．插入有关实验模块
在关闭系统电源的条件下，按照下表放置模块： 模块名称 时钟与基带数据发生模块 32
放置位号 G
现代通信技术实验平台说明书
PCM/ADPCM编译码模块 口一致。 2．信号线连接 源端 34P02（H） 32P04（H） 3．加电
打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 3．PCM的编码时钟设定
“时钟与基带数据发送器模块”上的拨码器4SW02设置“01000”，则PCM的编码时钟为64KHZ（后面将简写为：拨码器4SW02）。拨码器4SW02设置“01001”，则PCM的编码时钟为128KHZ。
4．将时钟设置为64KHZ时，模拟信号为正弦波的 PCM编码数据观察 （1）拨码器4SW02设置“01000”，则PCM的编码时钟为64KHZ。
（2）双踪示波器探头分别接在测量点34TP01和34P02，观察抽样脉冲及 PCM编码数据。DDS信号源设置为正弦波状态(通常频率为2KHZ)，调节W01电位器，改变正弦波幅度，并仔细观察PCM编码数据的变化。特别注意观察，当无信号输入时，或信号幅度为0时，PCM编码器编码为11010101或为01010101，并不是一般教材所讲授的编全0码。因为无信号输入时，或信号幅度为0经常出现，编全0码容易使系统失步，所以编码时对编码数据奇数位进行了取反操作。注意，本实验时钟为64KHZ，一帧中只能容纳1路信号。若用普通示波器要观察到稳定波形，通常正弦波频率设为2KHZ或1KHZ。
（3）双踪示波器探头分别接在34P01和34P04，观察译码后的信号与输入正弦波是否一致。
5．时钟为128KHZ，模拟信号为正弦波的PCM编码数据观察
上述信号连接不变，将拨码器4SW02设置“01001”，则PCM的编码时钟为128KHZ。 双踪示波器探头分别接在测量点34TP01和34P02，观察抽样脉冲及 PCM编码数据。DDS信号源设置为正弦波状态(通常频率为2KHZ)，调节W01电位器，改变正弦波幅度，并仔细观察PCM编码数据的变化。注意，此时时钟为128KHZ，一帧中能容纳2路信号。本PCM编码仅一路信号，故仅占用一帧中的一半时隙。用示波器观察34P01和34P04两点波形，比
33
H 对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆
目的端 连线作用 P03（底板） 34P01（H） 将连续的模拟信号送入PCM编码输入端； 34P03（H） 将PCM编码输出端数据送入PCM译码输入端； P14（底板） 将PCM译码还原信号送入接收滤波器及功放输入端。
现代通信技术实验平台说明书
较译码后的信号与输入正弦波是否一致。 6．语音信号PCM编码、译码试听
将拨码器4SW02设置为“01000”，此时PCM编码时钟为64KHZ。
用专用导线将P05（用户电话语音信号发送输出）与34P01（模拟信号的输入）连接；34P04（译码输出的模拟信号）与P14连接，34P02（编码输出）与34P03（译码输入）相连。对着用户电话话筒讲话，在扬声器中试听，直观感受PCM编码译码的效果（接收滤波器截止频率设为2.6KHZ）。 7．关机拆线
实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。
六、实验报告要求
1．当输入的模拟信号的幅度调节为0时，画出实验过程中各测量点的波型图，注意对应相位、时序关系。
2．观察正弦波（通常频率设为2KHZ或1KHZ，峰峰值0V～4V）的编码波形，读出正弦波的峰峰值及对应的编码数据（每组四个点，至少记录6-10组峰峰值及对应的编码数据）；设计表格，记录实验数据并做分析，得出你的结论。
3．写出本次实验的心得体会，以及对本次实验有何改进意见。
34