实验一 信号源与脉冲调幅实验

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1、实验一信号源与脉冲调幅实验一、实验目的1、掌握抽样定理的概念。2、理解脉冲幅度调制的原理和特点。3、了解频率连续变化的各种波形的产生方法。4、了解脉冲幅度调制与解调电路的实现。二、实验仪器1、信号源模块2、PAM/AM模块3、万用表4、双踪示波器三、实验原理信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。1、模拟信号源部分模拟信号源部分可以输出频率和幅度任意改变的正弦波（频率变化范围100Hz～10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz～1KHz）、方波（频率变化范围100Hz～10KHz）、锯齿波（频率变化范围100Hz～1KHz）以及32KHz、64KHz的点频正

2、弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图1所示。图1模拟信号源部分原理框图在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U04,并存放在固定的地址中。当单片机U03检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U01中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管SM01～SM04显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U04中对应地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过D/A转换器U05和开关电容滤波器U06后得到所需模拟信号。2、数字信号源部分数字信号源部分可

3、以产生多种频率的点频方波、NRZ码（可通过拨码开关SW01、SW02、SW03改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由U01来完成，通过拨码开关SW04、SW05可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图2所示。图2数字信号源部分原理框图晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1024KHz、256KHz、64KHz、32KHz、8KHz的方波。可预置分频器的分频值可通过拨码开关SW04、SW05来改变，分频比范围是1～9999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。

4、数字信号源部分还包括一个NRZ码产生电路，通过该电路可产生以24位为一帧的周期性NRZ码序列，该序列的码型可通过拨码开关SW01、SW02、SW03来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA等实验中，NRZ码将起到十分重要的作用。3、低通抽样定理抽样定理表明：一个频带限制在（0，）内的时间连续信号，如果以T≤秒的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。假定将信号和周期为T的冲激函数相乘，如图3所示。乘积便是均匀间隔为T秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上的值，它表示对函数的抽样。若用表示此抽样函数，则有：乘法器低通滤波器图3抽样与恢复假设、和的频谱分别为、和。按照频

5、率卷积定理，的傅立叶变换是和的卷积：因为所以由卷积关系，上式可写成该式表明，已抽样信号的频谱是无穷多个间隔为ωs的相迭加而成。这就意味着中包含的全部信息。需要注意，若抽样间隔T变得大于，则和的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦称混叠），因此不能由恢复。可见，是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。图4画出当抽样频率≥2B时（不混叠）及当抽样频率＜2B时（混叠）两种情况下冲激抽样信号的频谱。00(a)连续信号的频谱100（b）高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）010（c）低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠）图4采用不同抽样频率时抽样信号的频谱4、带通抽样定理实际中遇到的许多信号是带通信号。例如

6、超群载波电话信号，其频率在312KHz至552KHz之间。若带通信号的上截止为频率,下截止频率为,此时并不一定需要抽样频率高于两倍上截止频率。带通抽样定理说明，此时抽样频率应满足：其中，，，N为不超过的最大正整数。由此可知，必有。由上式画出曲线。由图可知，带通信号的抽样频率在2B至4B间变动。5脉冲振幅调制与解调1)、脉冲振幅调制实验所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制的原理。但是，实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。本实验模块采用32K或64K或1MHz的窄矩形脉冲

7、来代替理想的窄脉冲串，当然，也可以采用外接抽样脉冲对输入信号进行脉冲幅度调制，本实验采用图5所示的原理方框图。具体的电路原理图如图6所示。图5脉冲幅度调制原理框图图6脉冲幅度调制电路原理图图中，被抽样的信号从H01输入，若此信号为音频信号（300~3400Hz），则它经过TL084构成的电压跟随器隔离之后，被送到模拟开关4066的第1脚。此时，将抽样脉冲由H03输入，其频率大于或等于输入音频信号频率的2倍即可