2013年新编通原实验指导书2013年新编通原实验指导书.doc

实验一 脉冲振幅（PAM）调制与解调系统实验 一、实验目的 1．通过脉冲幅度调制与解调实验，加深理解脉冲幅度调制与解调的特点. 2．通过PAM系统实验，掌握PAM系统的电路组成与工作原理，建立PAM通信系统的概念。 3．通过验证抽样定理实验，加深理解和掌握抽样定理。 二、实验仪器 1．JH5001 通信原理综合实验系统 一台 2．双踪示波器 一台 3．函数信号发生器 一台 三、实验任务与要求 1.基本实验 1.1 实验原理和电路说明 抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。 抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为fh，则可以唯一地由频率等于或大于2fh 的样值序列所决定。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。 通常将语音信号通过一个3400 Hz 低通滤波器（或通过一个300～3400Hz 的带通滤波器），限制语音信号的最高频率为3400Hz，这样可以用频率大于或等于6800 Hz 的样值序列来表示。语音信号的频谱和语音信号抽样频谱见图1.1 和图1.2 所示。从语音信号抽样频谱图可知，用截止频率为fh 的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)。 图 1.1 语音信号频谱 图 1.2 语音信号的抽样频谱 实际上，设计实现的滤波器特性不可能是理想的，对限制最高频率为3400Hz 的语音信号，通常采用8KHz 抽样频率。这样可以留出一定的防卫带（1200Hz），参见图1.3 所示。当抽样频率fs 低于2 倍语音信号的最高频率fh，就会出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的话音质量，原理参见图1.4 所示。 图 1.3 留出防卫带的语音信号的抽样频谱 图 1.4 fs＜2fh 时语音信号的抽样频谱 在抽样定理实验中，采用标准的8KHz 抽样频率，并用函数信号发生器产生一个频率为fh 的信号来代替实际语音信号。通过改变函数信号发生器的频率fh，观察抽样序列和低通滤波器的输出信号，检验抽样定理的正确性。PAM调制与解调系统电路组成如图1.5 所示。 图1.5 PAM调制与解调系统电路原理图 电路原理描述： 输入信号首先经过信号选择跳线开关K701，当K701 设置在N 位置时（左端），输入信号来自电话接口1模块的发送话音信号；当K701 设置在T 位置时（右端），输入信号来自测试信号。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，由交换模块DTMF1内的跳线开关K001控制转换。当设置在1_2 位置（左端）时，选择内部1KHz 测试信号；当设置在2_3 位置（右端）时选择外部测试信号。测试信号从J005 模拟测试端口输入，抽样定理实验采用外部测试信号输入。 运放U701A、U701B（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB 带宽，截止频率为3400Hz 的低通滤波器，用于限制最高的语音信号频率。信号经运放U701C 缓冲输出，送到U703（CD4066）模拟开关。 模拟开关U703（CD4066）通过抽样时钟完成对信号的抽样，形成抽样序列信号。信号经运放U702B（TL084）缓冲输出。 运放U702A、U702C（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB 带宽，截止频率为3400Hz 的低通滤波器，用来恢复原始信号。跳线开关K702 用于选择输入滤波器，当K702 设置在F（左端） 位置时，信号经过3400Hz 的低通滤波器；当K702 设置在NF （右端）位置时，信号不经过抗混迭滤波器直接送到抽样电路，其目的是为了观测混迭现象。 设置在交换模块内的跳线开关KQ02 为抽样脉冲选择开关：设置在H （左端）位置为平顶抽样，平顶抽样是通过采样保持电容来实现的，且τ=Ts；设置在NH （右端）为自然抽样，为便于恢复出的信号观测，此抽样脉冲略宽，只是近似自然抽样。平顶抽样有利于解调后提高输出信号的电平，但却会引入信号频谱失真,τ为抽样脉冲宽度。通常在实际设备里，收端必须采用频率响应为的滤波器来进行频谱校准，抵消失真。这种频谱失真称为孔径失真。 该电路模块各测试点安排如下： 1、 TP701：输入模拟信号 2、 TP702：