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1、会计学1通信原理一脉冲幅调制通信原理一脉冲幅调制实验一实验一实验一实验一 脉冲幅度调制脉冲幅度调制脉冲幅度调制脉冲幅度调制(PAM)(PAM)及系统实验及系统实验及系统实验及系统实验【实验性质实验性质】：验证性实验：验证性实验第1页/共19页一、实验目的一、实验目的n n1 1、加深对取样定理的理解。、加深对取样定理的理解。n n2 2、了了解解脉脉冲冲幅幅度度调调制制PAMPAM系系统统的工作过程的工作过程第2页/共19页二、实验预习要求二、实验预习要求 n n主主要要预预习习通通信信系系统统原原理理教教材材中中关关于于“脉脉冲冲模模拟拟调调制制系系统统”这这章章中中的的“低低通通信信号号的
2、的取取样样定定理理”、“脉脉冲冲幅幅度度调调制制”等等主主要要章节，其次预习一下章节，其次预习一下PPMPPM、PDMPDM调制系统。调制系统。第3页/共19页三、实验仪器仪表三、实验仪器仪表 n n1 1、双踪示波器、双踪示波器 一台一台n n2 2、低频信号源低频信号源 一台一台n n3 3、通信系统实验箱、通信系统实验箱 一套一套 第4页/共19页四、实验原理四、实验原理知识点知识点1:低通抽样定理低通抽样定理 n 一一个个频频带带限限制制在在(0,fH)赫赫内内的的时时间间连连续续信信号号m(t)，如如果果抽抽样样频频率率fs大大于于或或等等于于2fH,则则可可以以由由样样值值序序列列
3、m(nTs)无失真地重建原始信号无失真地重建原始信号 m(t).n 此此定定理理告告诉诉我我们们：若若m(t)的的频频谱谱在在某某一一角角频频率率H以以上上为为零零，则则m(t)中中的的全全部部信信息息完完全全包包含含在在其其间间隔隔不不大大于于1/(2fH)秒秒的的均均匀匀抽抽样样序序列列里里。换换句句话话说说，在在信信号号最最高高频频率率分分量量的的每每一一个个周周期期内内起起码码应应抽抽样样两两次次，或或者者说说，抽抽样样速速率率fs（每每秒秒内内的的抽抽样样点点数数）应应不不小小于于2fH，若若抽抽样样速速率率fs2fH，则则会会产产生生失失真真，这这种种失失真真叫叫混叠失真。混叠失真
4、。第5页/共19页四、实验原理四、实验原理知识点知识点2:脉冲调制脉冲调制n 以时间上离散的脉冲串作为载波，以时间上离散的脉冲串作为载波，用模拟基带信号用模拟基带信号m(t)去控制脉冲串的去控制脉冲串的某参数，某参数，使其按使其按m(t)的规律变化的的规律变化的调制方式。通常，按基带信号改变调制方式。通常，按基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制又分为脉幅调制不同，把脉冲调制又分为脉幅调制(PAM)、脉宽调制、脉宽调制(PDM)和脉位调制和脉位调制(PPM)。下面介绍脉冲振幅调制，下面介绍脉冲振幅调制，它是脉冲编码调制的基础。它是脉冲编码调制的
5、基础。第6页/共19页四、实验原理四、实验原理知识点知识点2:脉冲调制脉冲调制PAM、PDM、PPM信号波形信号波形第7页/共19页四、实验原理四、实验原理知识点知识点3:PAMn PAM是是脉脉冲冲载载波波的的幅幅度度随随基基带带信信号号变变化化的的一一种种调调制制方方式式。若若脉脉冲冲载载波波是是冲冲激激脉脉冲冲序序列列，则则前前面面讨讨论论的的抽抽样样定定理理就就是是脉脉冲冲振振幅幅调调制制的的原原理理。也也就就是是说说，按按抽抽样样定定理理进进行行抽抽样样得得到到的的信信号号就就是是一一个个PAM信号。信号。n 但但是是，用用冲冲激激脉脉冲冲序序列列进进行行抽抽样样是是一一种种理理想想
6、抽抽样样的的情情况况，是是不不可可能能实实现现的的。因因为为冲冲击击序序列列在在实实际际中中是是不不能能获获得得的的，即即使使能能获获得得，由由于于抽抽样样后后信信号号的的频频谱谱为为无无穷穷大大，对对有有限限带带宽宽的的信信道道而而言言也也无无法法传传递递。因因此此，在在实实际际中中通通常常采采用用脉脉冲冲宽宽度度相相对对于于抽抽样样周周期期很很窄窄的的窄窄脉脉冲冲序序列列近近似似代代替替冲冲激激脉脉冲冲序序列列，从从而而实实现现脉脉冲冲振振幅幅调调制制。我我们们介介绍绍用用窄窄脉脉冲冲序序列列进进行行实实际际抽抽样样的的一一种种脉脉冲冲振振幅幅调调制制方方式式：自自然然抽抽样样的脉冲调幅。
7、的脉冲调幅。第8页/共19页n自然抽样的脉冲调幅自然抽样的脉冲调幅 n 自自然然抽抽样样又又称称曲曲顶顶抽抽样样，它它是是指指抽抽样样后后的的脉脉冲冲幅幅度度（顶顶部部）随随被被抽抽样样信信号号m(t)变变化化，或或者者说说保保持持了了m(t)的的变变化化规规律律。自自然然抽抽样样的的脉脉冲冲调调幅幅原原理理框框图如下图图如下图 所示。所示。nn n 设设模模拟拟基基带带信信号号m(t)的的波波形形及及频频谱谱如如图图(a)所所示示，脉脉冲冲载载波波以以s(t)表表示示，它它是是宽宽度度为为，周周期期为为Ts的的矩矩形形窄窄脉脉冲冲序序列列，其其中中Ts是是按按抽抽样样定定理理确确定定的的，这
8、这里里取取Ts=1/(2 fH)。s(t)的的波波形形及及频频谱谱如如图图(b)所所示示，则则自自然然抽抽样样PAM信信号号(波形及频谱见图（波形及频谱见图（c）)为为m(t)与与s(t)的乘积，即的乘积，即第9页/共19页第10页/共19页五五、实验原理电路图、实验原理电路图n脉脉冲冲幅幅度度调调制制实实验验系系统统图图见见下下图图所所示示，主主要要由由输输入入电电路路、调调制制电电路路、脉脉冲冲发发生生电电路路、解解调调滤滤波波电电路路、功功放放输输出出电电路路等等五五部部分分组成组成第11页/共19页六、实验内容六、实验内容 n1、脉冲幅度调制实验、脉冲幅度调制实验n a 观观察察被被调
9、调制制信信号号正正弦弦波波形形、取取样样脉脉冲冲波波形形和和已已调调信信号号波波形形的的相相互互之之间间的的关关系系及及特特点点，特特别别是是音音频频带带内内各各频频率率点点的的情情况况。(测测1个测量点个测量点)nb 观察验证抽样定理，并加以理论分析和必要的说明。观察验证抽样定理，并加以理论分析和必要的说明。n2、PAM通信系统实验通信系统实验n观观察察整整个个系系统统收收发发各各点点信信号号的的特特点点并并测测量量其其参参数数，04K音音频频段段测测2个频率点。个频率点。第12页/共19页n n1、脉冲幅度调制实验步骤、脉冲幅度调制实验步骤 n n 在在S201处处，用用外外加加信信号号源
10、源送送04KHZ音音 频频 带带 内内 的的 频频 率率 为为800HZ的的信信号号fsr，然然后后用用示示波波器器在在TP601处处观观察察测测量量，以以该该点点信信号号输输出出幅幅度度不不失失真真时时较较大大为为好好，如如有有削削顶顶失失真真则则减减小小外外加加信信号号源源的的输输出出幅幅度度，达达到到上上述述要要求求。TP606处处观观察察其其方方波波取取样样脉脉冲冲信信号号。在在TP602处处观观察察并并用用示示波波器器测测量量该该点点波波形形。并并做详细记录、绘图。做详细记录、绘图。七、实验步骤七、实验步骤第13页/共19页n n 2、脉冲幅度调制实验注意事项、脉冲幅度调制实验注意事
11、项n na、+5V工作工作n nb、按按下下按按键键开开关关：K2、K3、K100、K600n nc、按按一一下下“复复位位”、“开开始始”与与“PAM”功能键，显示代码功能键，显示代码“8”n nd、外加、外加800Hz的信号从的信号从S201进入进入n ne e、验验证证取取样样定定理理时时，有有时时会会产产生生不不同同步步现现象象，在在示示波波器器中中观观察察不不到到稳稳定定的的信信号号。此此时时可可适适当当调调整整外外加加信信号号频频率率，使使之之同同步步，有有时时需需要要反反复复耐耐心心地地调调整整才才能能观观察察到到。特特别别当当观观察察fc2fsrfc2fsr时时，注注意意判判断
12、断区区别别临临界界状状态态时时的的波波形形及及频频率率，并并记记下下奈奈氏氏(Nyquist)(Nyquist)速率。速率。第14页/共19页n n 3、PAM通信系统实验步骤通信系统实验步骤 n n n n 在在 s20l处处，分分 别别 送送 fsr=800Hz、4KHz信信号号。分分别别用用示示波波器器观观测测TP601、TP606、TP602、TP605各各点点波波形形，并并做详细记录、绘图。做详细记录、绘图。第15页/共19页波形的正确画法：波形的正确画法：第16页/共19页n n1、结合实验简述取样定理、结合实验简述取样定理n n2、记录所看到的、记录所看到的TP601的陷幅的陷幅
13、波形，并说明其产生原因波形，并说明其产生原因n n3、结合实验计算本组实验箱的、结合实验计算本组实验箱的输入信号最高频率输入信号最高频率八、讨论思考题八、讨论思考题第17页/共19页 九、实验报告要求九、实验报告要求n n1 1、结结结结合合合合学学学学过过过过的的的的理理理理论论论论知知知知识识识识简简简简述述述述对对对对本本本本实实实实验验验验原原原原理的理解，绘出所做实验的电路。理的理解，绘出所做实验的电路。理的理解，绘出所做实验的电路。理的理解，绘出所做实验的电路。n n2 2、列列列列出出出出所所所所测测测测各各各各点点点点的的的的波波波波形形形形、频频频频率率率率、电电电电压压压压(电电电电平平平平)等等等等有有有有关关关关数数数数据据据据，对对对对所所所所测测测测数数数数据据据据做做做做简简简简要要要要分分分分析析析析说明。必要时借助于计算公式及推导。说明。必要时借助于计算公式及推导。说明。必要时借助于计算公式及推导。说明。必要时借助于计算公式及推导。n n3 3、请写出思考题答案。、请写出思考题答案。、请写出思考题答案。、请写出思考题答案。第18页/共19页