新通信原理实验指导书

实验一 脉冲振幅（PAM）调制与解调系统实验

一、实验目的

1．通过脉冲幅度调制与解调实验，加深理解脉冲幅度调制与解调的特点.

2．通过PAM系统实验，掌握PAM系统的电路组成与工作原理，建立PAM通信系统的概念。 3．通过验证抽样定理实验，加深理解和掌握抽样定理。

二、实验仪器

1．JH5001 通信原理综合实验系统 一台 2．双踪示波器 一台 3．函数信号发生器 一台

三、实验任务与要求 1.基本实验

1.1 实验原理和电路说明

抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。

抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为fh，则可以唯一地由频率等于或大于2fh 的样值序列所决定。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。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。

通常将语音信号通过一个3400 Hz 低通滤波器（或通过一个300～3400Hz 的带通滤波器），限制语音信号的最高频率为3400Hz，这样可以用频率大于或等于6800 Hz 的样值序列来表示。语音信号的频谱和语音信号抽样频谱见图1.1 和图1.2 所示。从语音信号抽样频谱图可知，用截止频率为fh 的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)。

图 1.1 语音信号频谱 图 1.2 语音信号的抽样频谱

实际上，设计实现的滤波器特性不可能是理想的，对限制最高频率为3400Hz 的语音信号，通常采用8KHz 抽样频率。这样可以留出一定的防卫带（1200Hz），参见图1.3 所示。当抽样频率fs 低于2 倍语音信号的最高频率fh，就会出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的话音质量，原理参见图1.4 所示。

图 1.3 留出防卫带的语音信号的抽样频谱 图 1.4 fs＜2fh 时语音信号的抽样频谱

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在抽样定理实验中，采用标准的8KHz 抽样频率，并用函数信号发生器产生一个频率为fh 的信号来代替实际语音信号。通过改变函数信号发生器的频率fh，观察抽样序列和低通滤波器的输出信号，检验抽样定理的正确性。PAM调制与解调系统电路组成如图1.5 所示。

图1.5 PAM调制与解调系统电路原理图

电路原理描述：

输入信号首先经过信号选择跳线开关K701，当K701 设置在N 位置时（左端），输入信号来自电话接口1模块的发送话音信号；当K701 设置在T 位置时（右端），输入信号来自测试信号。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，由交换模块DTMF1内的跳线开关K001控制转换。当设置在1_2 位置（左端）时，选择内部1KHz 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，抽样定理实验采用外部测试信号输入。

运放U701A、U701B（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB 带宽，截止频率fH为3400Hz 的低通滤波器，用于限制最高的语音信号频率。信号经运放U701C 缓冲输出，送到U703（CD4066）模拟开关。

模拟开关U703（CD4066）通过抽样时钟完成对信号的抽样，形成抽样序列信号。信号经运放U702B（TL084）缓冲输出。

运放U702A、U702C（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB 带宽，截止频率fH为3400Hz 的低通滤波器，用来恢复原始信号。跳线开关K702 用于选择输入滤波器，当K702 设置在F（左端） 位置时，信号经过3400Hz 的低通滤波器；当K702 设置在NF （右端）位置时，信号不经过抗混迭滤波器直接送到抽样电路，其目的是为了观测混迭现象。

设置在交换模块内的跳线开关KQ02 为抽样脉冲选择开关：设置在H （左端）位置为平顶

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抽样，平顶抽样是通过采样保持电容来实现的，且τ=Ts；设置在NH （右端）为自然抽样，为便于恢复出的信号观测，此抽样脉冲略宽，只是近似自然抽样。平顶抽样有利于解调后提高输出信号的电平，但却会引入信号频谱失真

Sin(??/2)??/2,τ为抽样脉冲宽度。通常

的滤波器来进行频谱校准，抵

在实际设备里，收端必须采用频率响应为??/2消失真。这种频谱失真称为孔径失真。 该电路模块各测试点安排如下： 1、 TP701：输入模拟信号

2、 TP702：经滤波器输出的模拟信号 3、 TP703：PAM信号 4、 TP704：恢复模拟信号 5、 TP504：抽样序列

Sin(??/2)1.2 基本实验内容与方法步骤 实验准备工作：

将交换模块内的抽样时钟模式开关KQ02 设置在NH （右端）位置，将测试信号选择开关K001 设置在外部测试信号输入2_3 （右端）位置。将PAM模块中的：K701设置在T（右）位置，K702设置在F（左）位置。

1.2.1. 自然抽样PAM信号产生与测量

测试电路组成框图与信号输入/输出测量点如图1.6 所示，请在电路框图中标明各单元电路名称

和各测量点用途。

实验步骤： 图1.6 测试电路组成框图

① 模拟信号产生：调整函数信号发生器为正弦波输出：频率为1000Hz、输出电平为2Vp-p的测试信号。送入电话模块1信号测试端口J005和J006(地)，并用示波器观测并记录。 ② 抽样脉冲产生与测量: 用示波器测量并记录TP504（DPCM1模块）信号波形。 ③ 用示波器分别测量并记录：J005、TP701、P703信号波形，以TP701做同步。注意标明此时PAM信号的抽样点数。

④ 调整函数信号发生器为正弦波输出：频率分别为500Hz、2000HZ，输出电平为2Vp-p。

分别观测并记录PAM信号的抽样点数，说明PAM信号的抽样点数与抽样脉冲的关系。

1.2.2 自然抽样PAM解调信号的观测

测试电路组成框图与信号输入/输出测量点如图1.7所示，请在电路框图中标明各单元电路名称和各测量点用途。

实验步骤：

① 保持以上各开关设置不变。 图1.7 测试电路组成框图 ② 调整函数信号发生器为正弦波输出：频率为1000Hz/电平为2Vp-p，以J005输入信号

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做同步,观测记录TP704端点的信号波形。注意原始信号与解调信号的差异。

1.2.3 平顶抽样PAM信号产生与测量 实验步骤：

① 保持以上设置不变，仅将交换模块（DTMF2）内的抽样时钟模式开关KQ02 设置在H 位置（左端）。

② 方法同1 测量，请同学自拟测量方案。记录测量波形，与自然抽样测量结果做比较。

1.2.4 平顶抽样PAM解调信号的观测 实验步骤

① 保持以上设置不变。

② 调整函数信号发生器为正弦波输出：频率为1000Hz/电平为2Vp-p，以J005输入信号做同步,观测记录TP704端点的信号波形并与自然抽样解调测量结果对比分析平顶抽样的测试结果。

5. 抽样定理的验证与观测

测试电路组成框图与信号输入/输出测量点如图1.8所示，请在电路框图中标明各单元电路名称和各测量点用途。

实验步骤： 图1.8 测试电路组成框图

① 将K702设置在NF（ …… 此处隐藏：2599字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……