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时间:2018-07-30
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1、实验七脉冲幅度调制与解调实验一、实验目的1.理解脉冲幅度调制的原理和特点。2.了解脉冲幅度调制波形的频谱特性。二、实验内容1.观察基带信号、脉冲幅度调制信号、抽样时钟的波形,并注意观察它们之间的相互关系及特点。2.改变基带信号或抽样时钟的频率,重复观察波形。3.观察脉冲幅度调制波形的频谱。三、实验器材1.信号源模块2.PAM、AM模块3.终端模块(可选)4.频谱分析模块5.20M双踪示波器一台6.频率计(可选)一台7.音频信号发生器(可选)一台8.立体声单放机(可选)一台9.立体声耳机一副10.连接线若干四、实验原理抽样定理表明:
2、一个频带限制在(0,)内的时间连续信号,如果以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7-1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:7—5乘法器低通滤波器图7-1抽样与恢复假设、和的频谱分别为、和。按照频率卷积定理,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
3、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7-2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。7—500(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7-2采用不同抽样频率时抽样信号的频谱所谓脉冲振幅调制,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
4、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7-3所示的原理方框图。具体的电路原理图如图7-4所示。7—5图7-3脉冲幅度调制原理框图图7-4脉冲幅度调制电路原理图图中,被抽样的信号从S201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S202输入,其频率大于或等于输入音频信号频率的2倍即可,
5、但至少应高于3400Hz。该抽样脉冲送到U201(4066)的13脚作为控制信号,当该脚为高电平时,U201的1脚和2脚导通,输出调制信号;当U201的13脚为低电平时,U201的1脚和2脚断开,无波形输出。因此,在U201的2脚就可以观察到比较理想的脉冲幅度调制信号。若要解调出原始语音信号,则将调制信号送入截止频率为3400Hz的低通滤波器。因为抽样脉冲的频率远高于输入的音频信号的频率,因此通过低通滤波器之后高频的抽样时钟信号已经被滤除,因而,只需通过一低通滤波器便能无失真地还原出原音频信号。解调电路如图7-5所示。图7-5脉冲
6、幅度调制信号解调电路原理图7—5五、实验步骤1.将信号源模块、PAMAM模块、终端模块、频谱分析模块小心地固定在主机箱中,确保电源接触良好。2.插上电源线,打开主机箱右侧的交流开关,再分别按下四个模块中的开关POWER1、POWER2、S2、S3,对应的发光二极管LED001、LED002、D200、D201、LED600、L1、L2发光,按一下信号源模块的复位键,四个模块均开始工作。3.将信号源模块产生的2KHz(峰-峰值在2V左右,从信号输出点“模拟输出”输出)的正弦波送入PAMAM模块的信号输入点“PAM音频输入”,将信号源
7、模块产生的62.5KHz的方波(从信号输出点64K输出)送入PAMAM模块的信号输入点“PAM时钟输入”,观察“调制输出”和“解调输出”点的波形。4.将点“PAM音频输入”和“调制输出”的波形分别送入频谱分析模块,观察其频谱并比较之。5.将单放机(或音频信号发生器)输出的信号经信号源模块放大之后送入PAMAM模块的信号输入点“PAM音频输入”(方法同实验五的实验步骤9),引入适当时钟信号(从“PAM时钟输入”点输入),重复上述观察。(可选)6.将“解调输出”引入终端模块(方法同实验五的实验步骤10),用耳机听还原出来的声音,与单放
8、机直接输出的声音比较,判断该通信系统性能的优劣。(可选)六、输入、输出点参考说明1.输入点参考说明PAM音频:基带信号输入点。PAM时钟输入:抽样时钟信号输入点。2.输出点参考说明调制输出:PAM调制信号输出点。解调输出:PAM解调信号输出点。七、
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