Transcript 通信原理实验一脉冲幅度调制（PAM）

实验一
脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
提
示
1 请同学们按学号就座,每个实验台坐2名同学
2 请检查实验台上的仪器:双踪示波器,低频信号源
,实验箱各一台;仪器所用附件:信号源探头一根,示
波器探针两根分别放在其相应仪器所对应的抽屉里
面.
3 请做完实验后检查上述所有仪器及附件是否完整
无缺并按原来位置放好.将实验凳放回实验台下.
4 实验中保持实验室卫生,下课时将自己产生的垃圾
带走,保持实验台面整洁,特别是实验台抽屉里不得
存有垃圾!
5 每位同学请自觉遵守上述要求,实验结束后指导
教师要对此做相应检查.请同学们爱护实验室!
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实验一
脉冲脉冲幅度调制 PAM及系统实验
实验一 脉冲幅度调制
(PAM)及系统实验
【实验性质】：验证性实验
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一、实验目的
1、加深对取样定理的理解。
2、了解脉冲幅度调制PAM系统的
工作过程
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二、实验预习要求
主要预习通信系统原理教材中关
于“脉冲模拟调制系统”这—章
中的“低通信号的取样定理”、
“脉冲幅度调制”等主要章节，
其次预习一下PPM、PDM调制系统
。
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三、实验仪器仪表
1、双踪示波器
2、低频信号源
3、通信系统实验箱
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一台
一台
一套
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四、实验原理知识点1:低通抽样定理
一个频带限制在(0, fH)赫内的时间连续信号
m(t)，如果抽样频率fs大于或等于2fH,则可以由样
值序列m(nTs)无失真地重建原始信号 m(t).
此定理告诉我们：若m(t)的频谱在某一角频
率ωH以上为零，则m(t)中的全部信息完全包含在
其间隔不大于1/(2fH)秒的均匀抽样序列里。换句
话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码
应抽样两次，或者说，抽样速率fs（每秒内的抽
样点数）应不小于2fH ，若抽样速率fs ＜2fH ，则
会产生失真，这种失真叫混叠失真。
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四、实验原理知识点2:脉冲调制
以时间上离散的脉冲串作为载波，用模拟基带
信号m(t)去控制脉冲串的某参数， 使其按m(t)的
规律变化的调制方式。通常，按基带信号改变脉
冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调
制又分为脉幅调制(PAM)、脉宽调制(PDM)和脉
位调制(PPM)。 下面介绍脉冲振幅调制，它是脉
冲编码调制的基础。
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四、实验原理知识点2:脉冲调制
x(t)
假设信 号波形
O
t
脉冲高 度在变化
PAM波形
O
t
脉冲位 置不变宽 度变化
PDM波形
O
t
脉冲宽 变不变脉
冲位置 在变化
PPM波形
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O
PAM、 PDM、 PPM
t
信号波形
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四、实验原理知识点3: PAM
PAM是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。若脉
冲载波是冲激脉冲序列，则前面讨论的抽样定理就是脉冲振幅调制
的原理。也就是说，按抽样定理进行抽样得到的信号就是一个PAM
信号。
但是，用冲激脉冲序列进行抽样是一种理想抽样的情况，是不
可能实现的。因为冲击序列在实际中是不能获得的，即使能获得，
由于抽样后信号的频谱为无穷大， 对有限带宽的信道而言也无法传
递。因此，在实际中通常采用脉冲宽度相对于抽样周期很窄的窄脉
冲序列近似代替冲激脉冲序列，从而实现脉冲振幅调制。我们介绍
用窄脉冲序列进行实际抽样的一种脉冲振幅调制方式：自然抽样的
脉冲调幅。
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自然抽样的脉冲调幅
自然抽样又称曲顶抽样，它是指抽样后的脉冲幅度（顶部）随被抽样信
号m(t)变化，或者说保持了m(t)的变化规律。 自然抽样的脉冲调幅原理框图
如下图 所示。
m(t)
ms (t)
理想
低通
m(t)
s(t)
设模拟基带信号m(t)的波形及频谱如图 (a)所示，脉冲载波以s(t)表示，
它是宽度为τ，周期为Ts的矩形窄脉冲序列，其中Ts是按抽样定理确定的，这
里取Ts=1/(2 fH)。s(t)的波形及频谱如图 (b)所示，则自然抽样PAM信号(波形
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及频谱见图（c）)为m(t)与s(t)的乘积，即
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M()
m(t)
t
(a)
s(t)
A

£-H O H
T
t
(b)

|S()|
£ 2
- 
£-2H O
£ 2
- 
£-2H O
2H
|Ms()|
2

2


ms(t)
t
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(c)
2H

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五、实验原理电路图
脉冲幅度调制实验系统图见下图所示，主要由输入电路、调制电
路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成
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六、实验内容
1、脉冲幅度调制实验
a 观察被调制信号正弦波形、取样脉冲波形和已调信号波形的相
互之间的关系及特点，特别是音频带内各频率点的情况。(测1个
测量点)
b 观察验证抽样定理，并加以理论分析和必要的说明。
2、PAM通信系统实验
观察整个系统收发各点信号的特点并测量其参数，0～4K音频段
测2个频率点。
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七、实验步骤
1、脉冲幅度调制实验步骤
在S201处，用外加信号源送0—4KHZ音频
带内的频率为800HZ的信号fsr，然后用示波器
在TP601处观察测量，以该点信号输出幅度不
失真时较大为好，如有削顶失真则减小外加信
号源的输出幅度，达到上述要求。TP606处观
察其方波取样脉冲信号。在TP602处观察并用
示波器测量该点波形。并做详细记录、绘图。
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2、脉冲幅度调制实验注意事项
a、+5V工作
b、按下按键开关：K2、K3、K100、K600
c、按一下“复位”、“开始”与“PAM”功能
键，显示代码“8”
d、外加800Hz的信号从S201进入
e、验证取样定理时，有时会产生不同步现象，
在示波器中观察不到稳定的信号。此时可适当
调整外加信号频率，使之同步，有时需要反复
耐心地调整才能观察到。特别当观察fc≤2fsr
时，注意判断区别临界状态时的波形及频率，
并记下奈氏(Nyquist)速率。
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3、PAM通信系统实验步骤
在 s20l 处 ， 分 别 送 fsr=800Hz 、
4KHz信号。分别用示波器观测TP601
、TP606、TP602、TP605各点波形，
并做详细记录、绘图。
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波形的正确画法：
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八、讨论思考题
1、结合实验简述取样定理
2、记录所看到的TP601的陷幅
波形，并说明其产生原因
3、结合实验计算本组实验箱的
输入信号最高频率
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九、实验报告要求
1、结合学过的理论知识简述对本实验原
理的理解，绘出所做实验的电路。
2、列出所测各点的波形、频率、电压(电
平)等有关数据，对所测数据做简要分析
说明。必要时借助于计算公式及推导。
3、请写出思考题答案。
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