通信原理实验指导书

实验一 脉冲振幅调制(PAM)与时分复用（TDM）

一、实验目的：

1. 通过验证抽样定理，加深对抽样定理的理解 2. 掌握PAM信号的形成及解调

3. 通过两路不同频率音频信号的传输，掌握时分复用原理 4. 了解时分多路复用系统中的路际串话现象

二、实验仪器

1. 双踪数字示波器

TDS 1002 GOS-630FC EM1643 ±5V、±12V

2. 双踪模拟示波器 3. 函数发生器 4. 直流稳压电源 5. 数字万用表 6. PAM实验箱

DT9205

三、预习要求

1. 复习教材中的有关内容

2. 仔细阅读实验讲义，读懂实验电路图

3. 根据实验电路图画出各测试点波形，估算抽样脉冲的占空比，以减少实验中的盲目性 4. 画出实验的接线图，计算输入信号频率所对应的抽样点个数

5. 按照测试要求，自行拟订实验方案及步骤，自带笔、实验报告记录本、直尺等工具

四、实验原理及电路

模拟信号数字化常采用信号波形的模－数变换方法，即在通信系统的发送端将模拟基带信号

波形经过抽样、量化和编码变换成数字基带信号。“抽样”是利用抽样脉冲把在时间上连续的模拟信号变成时间上离散的抽样信号。抽样后的信号称为脉冲振幅调制（PAM）信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。使抽样信号通过相应的低通滤波器，便可从抽样信号中无失真的恢复原始信号。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，也是脉冲编码调制PCM的基础。

在通信技术中，为了充分利用信道的传输能力，提高信道的利用率，扩大通信容量，常采用

多路复用技术。多路复用是将多路信号在发端合并后通过信道进行传输，然后在收端分开并恢复为原各路的信号。常用的复用方式有：频分复用（FDM）和时分复用（TDM）。频分复用是用频谱

搬移的方法，使不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用抽样的方法使不同信号占据不同的时间区间，利用不同时隙来传输各路不同信号。

本实验用模拟电子开关组成抽样电路，可形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解。实

验还提供了两路PAM通信系统，可同时供两路模拟信号在同一信道中传输，以加深对多路时分复用的理解。

（一）抽样定理：

抽样定理指出：一个频带限制在(0，fH)内的连续信号Ｘ(t)，如果抽样频率

fS大于或等于

2fH，则可以由样值序列无失真地重建原始信号Ｘ(t)。由抽样定理可知：对于一个最高频率为3400HZ的语音信号，每秒内的抽样点数等于或大于6800个，这就意味着对于信号中的最高频率分量，至少在一个周期内要取两个样值。如果这个条件不满足，则接收时将引起信号的失真。只要

fS≥2fH，抽样信号ＸS(t)的频谱ＸS(ω)将周期性的重复，频谱不会混叠。其中满足fS＝

2fH为最低抽样频率，称奈奎斯特频率。对于最高频率限制在3400HZ的语音信号，CCITT规定抽样频率为8KHz，这样就留出了1200Hz作为滤波器的防卫带。如果抽样频率fS＜2fH，则抽样信号的频谱将会发生混叠现象，此时无法用低通滤波器恢复出原始信号。

音频信号 抽样电路 信道 低通滤波 音频信号 抽样脉冲 图1-1 验证抽样定理实验方框图

验证抽样定理的实验方框图如图1-1。实验中采用单一频率的正弦信号来代替一般的模拟信

号，抽样频率固定为fs＝8KHz。

（二）时分多路复用的脉冲振幅调制

两路PAM时分复用的实验框图如图1-2。分路抽样脉冲1和分路抽样脉冲2均由定时电路产

生，两路脉冲各占不同时隙，分别对两路音频信号进行抽样，抽样后的信号合并为合路的脉冲调幅信号。经过信道传输，在接收端由分路选通脉冲将其再分离成两路，即还原出单路PAM信号。在实际的时分复用通信系统中，对接收端的分路选通脉冲与发送端的分路抽样脉冲要求严格同

步。为简化实验系统，本实验的分路选通脉冲直接利用该路的分路抽样脉冲经延时而获得。展宽电路的作用是为增大解调信号的输出幅度。分路选通电路由电压跟随器和双向模拟开关组成。

分路抽样脉冲1 分路选通脉冲1 音频信号1 音频信号1 分路抽样电路1 合并 音频信号2 分路抽样电路2 信道 分路选通电路2 展宽 分路选通电路1 展宽 低通 音频信号2 低通 分路抽样脉冲2

分路选通脉冲2

图2 两路PAM时分复用的实验框图

（三）多路脉冲调幅系统中的路际串话（串扰）

在时分复用系统中，合路的复合信号在信道中传输时，若一路或几路的通话信号串扰到其他

话路上去，就会产生各路通话之间的串话。在实际的通话系统必须防止路际串话。

R

输入

图1-3 模拟频率受限信道的低通网络

在一个理想的传输系统中，各路信号应严格限制在本路时隙内。但如果传输信号的信道频带

C 输出

1 2 t

是有限的，信号经过频域受限的传输后，其波形在时域上必定产生延伸（码元展宽），此时，前面的码元对后面的若干个码元将产生影响，因而产生了路际串话现象。验证路际串话的实验是在信道中串入如图3所示的低通网络，来模拟频率受限的信道，图1-3中低通网络由R、C组成，其上限截止频率为f＝1/2πRC。当第一路传输PAM信号，而第二路空闲时，合路的复合信号经过低通网络就会有残存电压，即第一路脉冲在第二路时隙上的残存电压─串话电压。

（四）实验电路图

图1-4为PAM时分复用实验电路图。由定时电路产生的两路抽样脉冲和选通脉冲，频率为

8KHz，各占不同时隙。抽样电路由MC14066构成，第一路抽样电路的输入端为⑷，由抽样脉冲⑹控制；第二路抽样电路的输入端为⑸，由抽样脉冲⑺控制。在抽样脉冲的作用下，MC14066以每

秒8000次的速度开关。当抽样脉冲信号为高电平时，抽样电路导通，输出的抽样信号其幅值与相应时刻输入端的正弦信号幅值成正比；当抽样脉冲信号为低电平时，抽样电路关闭，输出电压幅值为0伏。两路抽样信号合并后从抽样电路的输出端⑻输出。

低通信道是在路际串话实验中用来模拟高频受限的信道，由低通网络组成。电容取值不同时，

上限截止频率也不同，路际串话的电压幅度也随之改变。

两路选通展宽电路的输入端分别为⑾和⒃，输出端分别为⒀和⒅，选通脉冲输入端分别为⑿

和⒄。合路抽样信号进入选通展宽电路后，由选通脉冲分离出各路PAM信号，选通脉冲将对应时隙的抽样脉冲产生的PAM信号选出并从该路选通展宽电路输出。电阻、电容构成展宽电路，由示波器在输出端可观察到展宽后的信号波形。

脉冲调幅的解调电路由集成运放MC4741构成的电压跟随器、低通滤波器和放大电路组成。

截止频率为3400HZ的低通滤波器可实现模拟语音信号的恢复。

连接抽样电路输出端和解调电路输入端，便构成了验证抽样定理的实验电路。连接抽样电路、

选通展宽电路和解调电路可构成PAM时分复用的实验电路。从抽样电路输入两个不同频率的正弦信号，经同一信道传输，两个信号可同时从解调电路输出。若加入低通信道，可观察两路PAM 系统中的路际串话现象。

五、实验要求及内容

使用PAM实验箱和给定的仪器，仔细阅读和分析电路原理图和说明，自拟实验方案，实现下

列测量与验证。

注意：抽样电路输入的正弦信号幅度VP-P＝2V(峰峰值 …… 此处隐藏：3032字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……