通信原理实验指导书 - 图文

通信原理实验指导书

石焕玉编

电子信息工程学院 2011年10月

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实验一 双边带抑制载波调幅与解调实验

一、实验目的

1、掌握双边带抑制载波调幅与解调的原理及实现方法。 2、掌握相干解调法原理。

3、了解DSB解调信号的频谱特性。 二、实验仪器 1、信号源模块 2、模拟调制模块 3、模拟解调模块 4、20M双踪示波器 5、频谱分析仪

6、带话筒立体声耳机 三、实验原理 1、调制过程

在标准调幅时，由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较 低。为了提高调制效率，在标准调幅的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包 含在双边带中。这种调制方式称为抑制载波双边带调制，简称双边带调制 (DSB) 。 双边带调制信号的时域表达式： SDSB (t)=f(t)cosωct

双边带调制信号的频域表达式： SDSB (ω)=[F(ω+ωc)+F(ω－ωc)]/2

实现双边带调制就是完成调制信号与载波信号的相乘运算。原则上，可以选用很多种非线性器件或时变参量电路来实现乘法器的功能，如平衡调制器或环形调制器。通常采用的平衡调制器的电路简单、平衡性好，并可将载波分量抑制到 -30~-40dB 。双边带调制 节省了载波功率，提高了调制效率，但已调信号的带宽仍与调幅信号一样，是基带信号带宽的两倍。 实验中采用方框图1实现DSB调制。由信号源模块提供不含直流分量的2K正弦基波信号m(t)和384K正弦载波信号sinωct，经乘法器相乘，调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调整，得到如图2的DSB调幅信号输出，其频谱如图3所示。

图1

图2 DSB调幅波形

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图3 DSB调幅波的频谱（波峰在382K和386K两点）

2、相干解调法

实验中采用方框图4实现相干解调法解调DSB信号。将DSB调幅信号与相干载波相乘，得“相乘输出”信号，再经低通滤波器LPF取出低频分量，即可恢复出原始的带基调制信号。

sp?t?sm?t?sd?t?

LPF

c?t??cos?ct

图4

四、实验步骤

1、将模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插入电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。 3、DSB调幅

（1）信号源模块“2K正弦基波”测试点，调节“2K调幅”旋转电位器，使其输出信号峰峰值为1V左右；“384K正弦载波”测试点，调节“384K调幅”旋转电位器，使其输出信号峰峰值为3.6V左右。

（2）实验连线：信号源模块的2K正弦基波接至模拟调制模块“相乘调幅1”的基波输入；信号源模块的384K正弦载波接至模拟调制模块“相乘调幅1”的载波输入。

（3）调节“调制深度调节1”旋转电位器，用示波器观测“调幅输出”测试点信号波形及其频谱，绘制其波形和频谱，并与AM调幅信号进行比较。 4、DSB解调（相干解调法）

（1）实验连线：模拟调制模块的载波输入接至模拟解调模块“相干解调法”的载波输入；模拟调制模块的调幅输出接至模拟解调模块“相干解调法”的调幅输入。

（2）调节“模拟深度调节”旋转电位器，观测“相乘输出”与“解调输出”测试点波形，并对比模拟信号还原的效果。

5、模拟语音信号DSB调幅与解调

用信号源模块模拟语音信源输出的“T-OUT”语音信号代替2K正弦基波输入模拟调制模块中，模拟解调模块还原的“解调输出”信号送回信号源模拟语音信源“R-IN”测试点，用耳机接收话筒语音信号并与原语音信号比较，了解DSB调幅与解调的过程。

?

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实验二 码型变换实验

一、实验目的

1、了解几种常见的数字基带信号。

2、掌握BPH、AMI、CMI、HDB3四种典型数字基带传输码型的编码规则。

二、实验内容

1、BPH码变换与反变换。 2、CMI码变换与反变换。 3、AMI码变换与反变换。 4、HDB3码变换与反变换。

三、实验仪器

1、信号源模块 2、码型变换模块 3、20M双踪示波器

四、实验原理

最简单的二元码中基带信号的波形为矩形，幅度取值只有两种电平。常用的二元码有如下几种： ①BPH码的全称是数字双相码（Digital Diphase），又叫分相码(Biphase，Split-phase)或曼彻斯特码（Manchester），它是对每个二进制代码分别利用两个具有两个不同相位的二进制新码去取代的码；或者可以理解为用一个周期的方波表示“1”码，用该方波的反相来表示“0”码，其编码规则之一是：

0 01（零相位的一个周期的方波）； 1 10（π相位的一个周期的方波）。例如：

代码： 1 1 0 0 1 0 1双相码： 10 10 01 01 10 01 10

BPH码可以用单极性非归零码（NRZ）与位同步信号的模二和来产生。双相码的特点是只使用两个电平。这种码既能提取足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。但这种码的带宽要宽些。

②CMI码的全称是传号反转码，与数字双相码类似，也是一种二电平非归零码。其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0”码用“01”表示(10为禁用码组)。例如：

代码： 1 1 0 1 0 0 1 0CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01

这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型。在光纤传输系统中有时也用CMI码作线路传输码型。

③AMI码的全称是传号交替反转码，其编码规则如下：信息码中的“0”仍变换为传输码的“0”；信息码中的“1”交替变换为传输码的“+1、－1、＋1、－1、?”。例如：

代码： 100 1 1000 1 1 1?AMI码： +100 -1 +1000 -1 +1 -1?

AMI码的主要特点是无直流成分，接收端收到的码元极性与发送端完全相反也能正确判断。译码时只需把AMI码经过全波整流就可以变为单极性码。由于其具有上述优点，因此得到了广泛应用。但该码有一个重要缺点，即当用它来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。

④HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，其编码规则如下：将4个连“0”信息码用取代节“000V”或“B00V”代替，当两个相邻“V”码中间有奇数个信息“1”码时取代节为“000V”；有偶数个信息“1”码（包括0个）时取代节为“B00V”，其它的信息“0”码仍为“0”码，这样，信息码的“1”码变为带有符号的“1”码即“+1”或“－1”。例如：

代码： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1HDB3码： -1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V +1 -1

HDB3码中“1”、“B”的符号符合交替反转原则，而“V”的符号破坏这种符号交替反转原则，但相邻“V”码的符号又是交替反转的。HDB3码的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是十分有利的。HDB3码是ITU-T

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推荐使用的码之一。

五、实验步骤

1、将信号源模块、码型变换模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管发光，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）

3、信号源模“码速率选择”拨码开关及24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。 4、实验连线：（在每次改变编码方式后，请按下复位键）

信号源模块NRZ、BS、2BS分别用连接线连接接码型变换模块“编码输入”的NRZ、BS、2BS。

码型变换模块“编码输出”的单极性码、位同步、双极性码接码型变换模块“解码输入”对应的单极性码、位同步、双极性码。 5、BPH码变换与反变换

a、将“码型选择”拨码开关SW01拨为1000。

b、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“单极性码”测试点。此时编码输出“单极性码”与“位同步”对应，编码与BPH码编码规则应相符。

c、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“NRZ”，两者码型应一致。此时解码输出“NRZ”与“BS”对齐。

6、CMI码变换与反变换

a、将“码型选择”拨码开关SW01拨为0100。

b、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“单极性码”测试点。此时编码输出“单极性码”与“位同步”对应，编码与CMI码编码规则应相符。

c、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“NRZ”，两者码型应一致。此时解码输出“NRZ”与“BS”对齐。

7、AMI码变换与反变换

a、将“码型选择”拨码开关SW01拨为0001。

b、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“双极性码”测试点。此时编码输出“双极性码”与“位同步”对应，编码与AMI码编码规则应相符。

c、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“NRZ”，两者码型应一致。此时解码输出“NRZ”与“BS”对齐。

8、HDB3码变换与反变换

a、将“码型选择”拨码开关SW01拨为0100。

b、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“双极性码”测试点。此时编码输出“双极性码”与“位同步”对应，编码与HDB3码编码规则应相符。

c、示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“NRZ”，两者码型应一致。此时解码输出“NRZ”与“BS”对齐。

六、输入、输出点参考说明

1、输入点说明

BS： 位同步信号输入点。

2BS： 2倍位同步频率方波信号输入点。 NRZ： NRZ码输入点。 2、输出点说明

编码输出1： 单极性编码输出处。（包括BPH、CMI） 编码输出2： 双极性编码输出处。（包括HDB3、AMI）

七、实验报告要求

1、根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

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1、NRZ与BPH编码 2、NRZ与BPH解码

3、NRZ与CMI编码

5、NRZ与HDB3编码

7、NRZ与AMI编码

4、NRZ与CMI解码

6、NRZ与HDB3解码

8、NRZ与AMI解码

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实验三 眼图实验

一、实验目的：

1、掌握用眼图来定性评价带基传输系统性能。 二、实验内容

1、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。 2、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。 三、实验仪器 1、信号源模块

2、模拟信号数字化模块 3、复用模块 4、码型变换模块 5、信道与眼图模拟 6、20M双踪示波器 四、实验原理

所谓眼图就是就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元时钟作为同步信号基带信号一个或少数码元周期反复扫描在示波器屏幕上显示的波形。图3-1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。 信号波形眼图 11010001

+10-1T(a)无失真时(a)有失真时 图3-1 无失真及有失真时的波形及眼图 (a) 无码间串扰时波形；无码间串扰眼图 (b) 有码间串扰时波形；有码间串扰眼图

图3-1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时刻。当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。当波形有失真时，“眼睛”部分闭合，取样时刻信号取值就分布在小于+1或大于-1附近。

为了说明眼图和系统性能之间的关系，我们把眼图简化为一个模型，如图3-2所示。该图表述了下列意思：（1）眼图张开部分的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样、再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应是“眼睛”张开最大的时刻；（2）对定时误差的灵敏度可由眼图的斜边之斜率决定，斜率越陡，对定时误差就越灵敏；（3）图中的阴影区的垂直高度表示信号畸变范围；（4）图中央的横轴位置对应判决门限电平；（5）在抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声的容限，即若噪声瞬时值超过这个容限，就有可能发生错误判决。

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图3-1 眼图模型

当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰，“眼睛”将 张开得更小。与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正。噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣。

（ 1 ）最佳抽样时刻应在“眼睛”张开最大的时刻。

（ 2 ）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大，对定时误差就越灵敏。 （ 3 ）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。 （ 4 ）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。

（ 5 ）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。

（ 6 ）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。 五、实验步骤：

1、将模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证能电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合

（1）将信号源模块“2K正弦基波”的幅度调节至3V左右。 实验连线：信号源模块 模拟信号数字化模块 2048K 2048K－IN 64K CLK-IN 8K FRAM-IN 2K正弦基波 S-IN

信号源模块 复用模块 2048K 2048K

64K 位同步（时分复用输入） 8K 帧同步（时分复用输入） 模拟信号数字化模块 复用模块

PCM-OUT 数据（时分复用输入）

复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01任意设置。此时时分复用输出“位同步”为256K方波信号。

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（2）将产生的256K码速率的时分复用数据送入信道与眼图模块“256K”数字基带传输信道“输入”测试点。

（3）示波器设定为外触发方式，即选择为“Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“256K”数字基带传输信道“输出”，“EXTTRIDG”外触发通道复用模块时分复用输出“位同步”，调节信道与眼模块“256K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测絰间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭全过程。

（4）按“码型变换实验”操作步骤，将以上时分复用数据先送选码型变换模块经单极性码型变换，再将产生的512K码速率的BPH/CMI编码送入信道与眼图模块“512K”数字基带传输信道“输入”测试点。

（5）示波器设定为外发方式，即选择为“Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“512K”数字基带传输信道“输出”，“EXTTRIG”外触发通道接码型变换模块编码输出“位同步”，调节信道与眼图模块“512K码速度带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测码间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。

4、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合

将高斯白噪信道加入到以上传输过程中，例如，将时分复用数据先送入高斯白噪信道，再送入256K数字基带传输信道 中，观测眼图的方法不变，调节“高斯白噪信道噪声功率调节”旋转电位器，观测在噪声干扰条件下，眼图“眼睛”张开/闭合过程。 六、实验报告要求

1．分析电路的工作原理，叙述其工作过程。

2．叙述眼图的产生原理以及它的作用。

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实验四 ASK调制与解调实验

一、实验目的

1、了解数字调制和解调的概念。

2、掌握2ASK调制的原理及实现方法。 3、掌握2ASK解调的原理及实现方法。

二、实验内容

1、采用数字键控法调制，观测2ASK调制信号的波形。 2、采用包络检波法，观测2ASK信号的解调。

三、实验仪器

1、信号源模块 2、数字调制模块 3、数字解调模块 4、20M双踪示波器

四、实验原理

1、2ASK调制原理

在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK）。2ASK信号典型的时域波形如图4-1所示，其时域数学表达式为：

S2ASK(t)?an?Acos?ct

式中，A为未调载波幅度，?c为载波角频率，an为符合下列关系的二进制序列的第n个码元：

?0an???1出现概率为P出现概率为1－P

令A＝1，则2ASK信号的一般时域表达式为：

??S2ASK(t)???ang(t?nTb)?cos?ct?S(t)cos?ct

?n?式中，Tb为码元间隔，g(t)为持续时间 [－Ts/2，Ts/2] 内任意波形形状的脉冲（分析时一般设为归一化

矩形脉冲），而S(t)就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。

ar21 0 1 1t0 Ts 2Ts 3Ts 4TsS2ASK(t)A0t-A 图4-1 2ASK信号的典型时域波形

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图5-3 2FSK过零检测法解调原理框图

五、实验步骤

1、将模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下模块中的开关，对应的发光二极管发光，按一下信号源模块的复位键，模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、信号源模块设置

（1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。

（2）调节“384K调幅”旋转电位器，使“384K正弦载波”输出幅度与“192K正弦载波”输出幅度相等，为3.6V左右。

4、2FSK调制实验

（1）实验连线：将信号源模块的NRZ、384K正弦载波、192K正弦载波分别与数字调制模块的NRZ输入、载波1输入、载波2输入相连。

（2）数字调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1010，即选择2FSK调制方式。

（3）以数字调制模块 “NRZ输入”的信号为内触发源，用示波器双踪观测“NRZ输入”和点“调制输出”测试点波形。

（4）改变信号源模块NRZ码的码型，观察2FSK调制信号波形的相应变化。 5、2FSK解调

（1）以上模块设置和连线不变，增加连线：数字调制模块的“调制输出”连至数字解调模块（FSK解调）中的“调制输入”；信号源模块的位同步信号（BS）连至数字解调模块（FSK解调）中的“BS输入”。 （2）示波器观测“单稳输出1”、“单稳输出2”、“过零检测”、“滤波输出”测试点波形。

（3）调节标号为“FSK判决电压调节”旋转电位器，示波器双踪观测“滤波输出”与“判压输出” 测试点波形，分析随判决电压值的不同，“判压输出”波形的变化。

（4）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与数字解调模块FSK解调“解调输出”测试点码型，对比2FSK解调还原的效果。

（5）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。

六、实验报告要求

1、根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

七、实验思考题

1、用过零检测法进行FSK解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比是否产生了延迟？ 附：调制与解调各测试点波形。

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1、NRZ与2FSK调制波形 2、展宽后2FSK调制波形

3、NRZ与“单稳输出1”波形

5、NRZ与“过零检测”波形

7、NRZ与“判压输出”波形

4、NRZ与“单稳输出2”波形

6、NRZ与“滤波输出”波形

8、NRZ与2FSK解调输出

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实验六 脉冲编码调制与解调实验（PCM）

一、实验目的

1、掌握抽样信号的量化原理。

2、掌握脉冲编码调制的基本原理和特点。 3、了解PCM系统中噪声的影响。

4、了解脉冲编码调制与解调电路的实现。 二、实验内容

1、对模拟信号脉冲编码调制，观测PCM编码。 2、将PCM编码解调还原。 三、实验仪器

1、信号源模块

2、模拟信号数字化模块 3、20M双踪示波器 4、立体声耳机 四、实验原理

（A）抽样定理 1、低通抽样定理 1抽样定理表明：一个频带限制在（0， ）内的时间连续信号，如果以T≤ m(t)fH2fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。

假定将信号m(t)和周期为T的冲激函数?T(t)相乘，如图6-1所示。乘积便是均匀间隔为T秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上m(t)的值，它表示对函数m(t)的抽样。若用ms(t)表示此抽样函数，则有：

ms(t)?m(t)?T(t)

m(t)乘法器 ms(t) 低通滤波器 m(t)??T(t)图6-1 抽样与恢复 假设m(t)、?T(t)和ms(t)的频谱分别为M(?)、?T(?)和Ms(?)。按照频率卷积定理，m(t)?T(t)的傅立叶变换是M(?)和?T(?)的卷积：

1Ms(?)??M(?)??T(?)?

2?2??因为 ?T???T(??n?s)

Tn???2? ?s?

T?1??所以 Ms(?)??M(?)???T(??n?s)?

T?n????由卷积关系，上式可写成

1? Ms(?)??M(??n?s)

Tn???该式表明，已抽样信号ms(t)的频谱Ms(?)是无穷多个间隔为ωs的M(?)相迭加而成。

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这就意味着Ms(?)中包含M(?)的全部信息。1

需要注意，若抽样间隔T变得大于 2fH，则M(?)和?(?)的卷积在相邻的周期内存TT ?在重叠（亦称混叠），因此不能由Ms(?)恢复M(?)。可见，2fH是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。图6-2画出当抽样频率fs≥2B时（不混叠）及当抽样频率fs＜

12B时（混叠）两种情况下冲激抽样信号的频谱。

f(t)F(?) 0 t fs(t) ??m0 ?m ? (a) 连续信号的频谱

Fs(?) 1 TS1 t ??m 0 ??0 Ts ?m ?s s （b） 高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）

fs(t) Fs(?) ? 1 TS1 0 Ts t ??s ??m 0 ?m ?s ? （c） 低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）

图6-2 采用不同抽样频率时抽样信号的频谱

2、带通抽样定理

实际中遇到的许多信号是带通信号。例如超群载波电话信号，其频率在312KHz至552KHz之间。若带通信号的上截止为频率fH,下截止频率为fL,此时并不一定需要抽样频率高于两倍上截止频率。带通抽样定理说明，此时抽样频率fs应满足：

MMfs?2(fH?fL)(1?)?2B(1?)

NN其中，B?fH?fL，M?[fH/(fH?fL)]?N，N为不超过fH（的最大正整数。/fH?fL）由此可知，必有0?M?1。由上式画出曲线。由图可知，带通信号的抽样频率在2B至4B间变动。

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（B）脉冲编码调制与解调 PCM基本工作原理

众所周知，脉冲调制通信就是把时间连续、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进行传输。而所谓脉冲编码调制，就是将模拟信号抽样量化，然后使已量化值变换成代码。

所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，从而把时间上连续的信号变成时间上离散的信号、该模拟信号经抽样后还应当包含原信号中所有的信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率下限是由抽样定理来确定。在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s.

所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。一个模拟信号，经过抽样量化好，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化，实际中，往往采用非均匀量化。非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔?v也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。实际中，通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是?压缩律和A压缩律。我国和欧洲各国均采用A压缩律。所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：

Ax1,0?X? 1?lnAA1?lnAx1y?,?X?1

1?lnAAy?所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码的过程也称为模/数变换。在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。

在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，8个段落被划分成27＝128个量化级。可见，上述编码方法是把压缩、量化和编码合为一体的方法。

由此可见，脉冲编码调制方式是一种传递模拟信号的数字通信方式。PCM的原理如图6-3所示。语音信号先经过低通滤波后得到与人的声音频率相近的限带信号（300-3400Hz），进行脉冲抽样，变为8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲幅度调制PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入“的办法量化为有限个幅度取值的信号，再经过编码，转化为二进制码。对于电话。CCITT规定抽样速率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28?256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率为64Kb/s。为了解决均匀量化时信号量化误差大、音质差的问题，在实际中一般采用不均匀量化的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，在大信号时分层疏，量化间隔大。

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