抽樣定理與脈沖調(diào)幅（PAM）實驗

實驗一  抽樣定理與脈沖調(diào)幅（PAM）實驗

一、實驗?zāi)康模?br>1、  驗證抽樣定理；
2、  觀察了解PAM信號形成過程、平頂展寬解調(diào)過程；
3、  了解時分路系統(tǒng)中的路際串話現(xiàn)象。

二、實驗原理及電路說明
1、  抽樣定理
一個頻帶受限信號m(t)，如果它的最高頻率為fh(即m(t)的頻譜中沒有fh以上的分量)，可以唯一地由頻率等于或大于2fh的樣值序列所決定。因此，對于一個最高頻率為3400hz的語音信號m(t)，可以用頻率大于或等于6800hz的樣值序列來表示。
實際上考慮到低通濾波器特性不可能理想，對最高頻率為3400HZ的語音信號，通常采用8KHZ抽樣頻率，這樣可以留出1200HZ的防衛(wèi)帶。
在驗證抽樣定理的實驗中，用單一頻率fh的正弦波來代替實際的語音信號。采用標(biāo)準(zhǔn)抽樣頻率fs＝8KHZ，改變音頻信號的頻率fh，分別觀察不同頻率時，抽樣序列的低通濾波器的輸出信號，理解抽樣定理。

2、  多路脈沖調(diào)幅（信號的形成和解調(diào)）
在圖1.1中（附本章后），連接測試孔8和11、13和14后就構(gòu)成了多路脈沖調(diào)幅實驗電路。
將在時間上連續(xù)的語音信號經(jīng)脈沖抽樣形成時間上離散的脈沖調(diào)幅信號。  n路抽樣脈沖在時間上是互不交叉、順序排列的，各路的抽樣信號在多路匯接的公共負(fù)載上相加便形成合路的脈沖調(diào)幅信號。

本實驗的分路選通脈沖直接利用該路的分路抽樣脈沖經(jīng)適當(dāng)延遲獲得。接收端的選通電路也采用結(jié)型場效應(yīng)為晶體管作開關(guān)元件，但輸出負(fù)載不是電阻而不是電容。類似于平頂抽樣的電路是為了解決PAM解調(diào)信號的幅度問題。由于時分多路的需要，分路脈沖的寬度ts是很窄的。當(dāng)占空比為τs/Ts的脈沖通過話路低通濾波器后，低通濾波器輸出信號的幅度很小。這樣大的衰減帶來的后果是嚴(yán)重的，但是，在分路選通后加入保持電容，可使分路后的PAM信號展寬到100%的占空比，從而解決信號幅度衰減過大的問題，但平頂抽樣將引起固有的頻率失真。

PAM信號在時間上是離散的，但在幅度上是連續(xù)的。而在PCM系統(tǒng)里，PAM信號只有在被量化和編碼后才有傳輸?shù)目赡堋１緦嶒瀮H提供一個PAM系統(tǒng)的簡單模式。
3、  多路脈沖調(diào)幅系統(tǒng)中的路際串話
在一個理想的傳輸系統(tǒng)中，各路PAM信號應(yīng)是嚴(yán)格地在本路時隙中的矩形脈沖。但如果傳輸PAM信號的通道頻帶是有限的，則PAM信號就會出現(xiàn)“拖尾”的現(xiàn)象，當(dāng)“拖尾”嚴(yán)重，以至侵入鄰路時隙時，就產(chǎn)生了路際串話。

三、實驗儀器
雙蹤同步示波器　　　　　　　　一臺
數(shù)字頻率計　　　　　　　　　　一臺
低頻信號發(fā)生器　　　　　　　　一臺
毫伏表　　　　　　　　　　　　一臺
直流穩(wěn)壓電源　　　　　　　　　一臺
PAM教學(xué)實驗箱　　　　　　　 一臺
四、實驗內(nèi)容

在實驗箱中使用了7805，7905各7812芯片來保護(hù)實驗板電子元器件，電路板上標(biāo)著

＋5V，－5V，＋12V的電源輸入端應(yīng)輸入+7V，-7V，+14V的電源。

（一）、抽樣和分路脈沖的形成
用示波器和頻率計觀察并記錄各脈沖信號的頻率、波形及脈沖寬度。
1、  在測試點1處觀察主振脈沖信號；
2、  在測試點6處觀察分路抽樣脈沖（1-1）（8KHZ）
3、  在測試點7處觀察分路抽樣脈沖（2-1）（8KHZ）

（二）、驗證抽樣定理

1、  正弦信號從測試孔4輸入，fh<3KHZ,幅度約2Vp-p。

2、  以測試點4的信號作雙蹤同步示波器的同步信號，觀察測試點8－抽樣后形成的PAM信號。把輸入信號調(diào)整到合適的頻率上，使PAM信號在示波器上顯示穩(wěn)定，計算在一個信號周期內(nèi)的抽樣次數(shù)，核對信號頻率與抽樣頻率的關(guān)系。

3、  連接測試孔8－14，在測試點15觀察經(jīng)低通濾波器和放大器的解調(diào)信號，測量其頻率確定和輸入信號的關(guān)系。

4、  改變Fh,   Fh=6KHZ,重復(fù)2、3項內(nèi)容。

（三）、PAM信號的形成和解調(diào)
連接測試孔8－11、13－14、2－12，觀察并畫出以下各點的波形。
1、  在測試孔4輸入的正弦信號　，F(xiàn)h<3HZ,幅度1.5 Vp-p。
2、  以測試孔4處的信號作為比蹤同步示波器的同步信號，在測試點8處觀察單路PAM信號。
3、  在測試點13處觀察選通后的單路解調(diào)展信號。用示波器讀出τ的寬度。
4、  在測試點15處觀察經(jīng)低通濾波器放大后的音頻信號。
5、  改變輸入正弦信號的頻率（fmax≤2.4KHZ），在測試點15處測量整個系統(tǒng)的頻率特性。

（四）、多路PAM系統(tǒng)中的路際串話現(xiàn)象
接通測試孔3－12，即接入分路選通脈沖（2－2）。
1、  在測試孔4處輸入的正弦信號，fh≤3KHZ。
2、  在測試點15處觀察第一路串入第二路的信號，用示波器觀察并測量其頻率和幅度。
3、  連接測試孔8－9、10－11，將開關(guān)K置于電容C11處，重復(fù)1、2項的內(nèi)容，并與之比較。
4、  將開關(guān)K置于電容C12處，重復(fù)1、2項的內(nèi)容，并與2、3項的結(jié)果比較。

五、實驗報告
1、整理實驗數(shù)據(jù)，畫出相應(yīng)的曲線和波形。
2、本實驗在測試點8和13處得到的是哪一類抽樣波形？從理論上對理想抽樣、自然抽樣和平頂抽樣進(jìn)行對比和說明。
3、對實驗內(nèi)容（二）進(jìn)行討論。當(dāng)fs>2fh和fs<2fh時，低通濾波器輸出的波形是什么？試總結(jié)一般規(guī)律。
4、實驗內(nèi)容（四）中的2、3、4項內(nèi)容有什么區(qū)別？分析影響串話的主要因素。根據(jù)本實驗電路的元件數(shù)據(jù)計算信道上的截止頻率。
5、  對改進(jìn)實驗內(nèi)容和電路有什么建議？