通信原理二.doc

通信原理实验报告脉冲幅度调制与解调班级：电信0803姓名：韩淑娟学号：2008001247脉冲幅度调制与解调一、实验目的 1、理解脉冲幅度调制的原理和特点。 2、了解脉冲幅度调制波形的频谱特性。 二、实验内容 1、观察基带信号、脉冲幅度调制信号、抽样时钟的波形，并注意观察它们之间的相互关系及特点。 2、改变基带信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。 3、观察脉冲幅度调制波形的频谱。 三、实验仪器 1、信号源模块 2、PAM/AM模块 3、频谱分析模块（可选） 4、20M双踪示波器 一台 5、频率计（可选） 一台6、音频信号发生器（可选） 一台7、立体声单放机（可选） 一台8、立体声耳机（可选） 一副9、连接线 若干 四、实验原理 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 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。 假定将信号和周期为T的冲激函数相乘，如图2-1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的值，它表示对函数的抽样。若用表示此抽样函数，则有： 图2-1 抽样与恢复 假设、和的频谱分别为、和。按照频率卷积定理，的傅立叶变换是和的卷积： 因为 所以 由卷积关系，上式可写成 该式表明，已抽样信号的频谱是无穷多个间隔为s的相迭加而成。这就意味着中包含的全部信息。 需要注意，若抽样间隔T变得大于 ，则和的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦称混叠），因此不能由恢复。可见， 是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。图2-2画出当抽样频率2B时（不混叠）及当抽样频率2B时（混叠）两种情况下冲激抽样信号的频谱。 (a) 连续信号的频谱（b） 高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）（c） 低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）图2-2 采用不同抽样频率时抽样信号的频谱所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制的原理。 图2-3 脉冲幅度调制原理框图但是，实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。本实验模块采用32K或64K或1MHz的窄矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串，当然，也可以采用外接抽样脉冲对输入信号进行脉冲幅度调制，本实验采用图2-3所示的原理方框图。具体的电路原理图如图2-4所示。 图2-4 脉冲幅度调制电路原理图 图中，被抽样的信号从H01输入，若此信号为音频信号（3003400Hz），则它经过TL084构成的电压跟随器隔离之后，被送到模拟开关4066的第1脚。此时，将抽样脉冲由H03输入，其频率大于或等于输入音频信号频率的2倍即可，但至少应高于3400Hz。该抽样脉冲送到U02（4066）的13脚作为控制信号，当该脚为高电平时，U02的1脚和2脚导通，输出调制信号；当U02的13脚为低电平时，U02的1脚和2脚断开，无波形输出。因此，在U02的2脚就可以观察到比较理想的脉冲幅度调制信号。 若要解调出原始语音信号，则将调制信号送入截止频率为3400Hz的低通滤波器。因为抽样脉冲的频率远高于输入的音频信号的频率，因此通过低通滤波器之后高频的抽样时钟信号已经被滤除，因而，只需通过一低通滤波器便能无失真地还原出原音频信号。解调电路如图2-5所示。 图2-5 脉冲幅度调制信号解调电路原理图 五、实验步骤 1、将信号源模块、PAM/AM模块、频谱分析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，再分别按下三个模块中的开关POWER1、POWER2，各个模块对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，三个模块均开始工作。（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、将信号源模块产生的2KHz（峰-峰值在2V左右，从信号输出点“模拟输出”输出）的正弦波送入PAM/AM模块的信号输入点“PAM音频输入”，将信号源模块产生的62.5KHz的方波（从信号输出点64K输出）送入PAM/AM模块的信号输入点“PAM时钟输入”，观察“调制输出”和“解调输出”测试点输出的波形。4、将“PAM音频输入”和“调制输出”测试点输出的波形分别送入频谱分析模块，观察其频谱并比较之。（可选） 六、输入、输出点参考说明 1、输入点参考说明 PAM音频： 基带信号输入点。 PAM时钟输入：抽样时钟信号输入点。 2、输出点参考说明 调制输出： PAM调制信号输出点。 解调输出： PAM解调信号输出点。 七、实验思考题 1、简述抽样定理。 答：在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以1/2 f h的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。或者说，如果一个连续信号f（t）的频谱中最高频率不超过f h，当抽样频率f S2 f h时，抽样后的信号就包含原连续的全部信息。 2、在抽样之后，调制波形中包不包含直流分量，为什么？ 答：在抽样之后已调的波形并不带有直流分量，这是由于在离散点取值，使得直流分量被滤除。 3、造成系统失真的原因有哪些？ 答：造成系统失真的原因可能是由于抽样的频率取值的问题，也可能是系统噪