實驗六 脈沖幅度調制與解調實驗

1、實驗七 脈沖幅度調制與解調實驗一、實驗目的1 理解脈沖幅度調制的原理和特點。2 了解脈沖幅度調制波形的頻譜特性。二、實驗內容1 觀察基帶信號、脈沖幅度調制信號、抽樣時鐘的波形，并注意觀察它們之間的相互關系及特點。2 改變基帶信號或抽樣時鐘的頻率，重復觀察波形。 3 觀察脈沖幅度調制波形的頻譜。三、實驗器材1. 信號源模塊2. PAM、AM模塊3. 終端模塊（可選）4. 頻譜分析模塊5. 20M雙蹤示波器 一臺6. 頻率計（可選） 一臺7. 音頻信號發(fā)生器（可選） 一臺8. 立體聲單放機（可選） 一臺9. 立體聲耳機 一副10. 連接線 若干四、實驗原理抽樣定理表明：一個頻帶限制在（0， ）內的

2、時間連續(xù)信號，如果以 秒的間隔對它進行等間隔抽樣，則將被所得到的抽樣值完全確定。假定將信號和周期為T的沖激函數相乘，如圖7-1所示。乘積便是均勻間隔為T秒的沖激序列，這些沖激序列的強度等于相應瞬時上的值，它表示對函數的抽樣。若用表示此抽樣函數，則有：乘法器低通濾波器圖7-1 抽樣與恢復假設、和的頻譜分別為、和。按照頻率卷積定理，的傅立葉變換是和的卷積：因為 所以 由卷積關系，上式可寫成 該式表明，已抽樣信號的頻譜是無窮多個間隔為s的相迭加而成。這就意味著中包含的全部信息。需要注意，若抽樣間隔T變得大于 ，則和的卷積在相鄰的周期內存在重疊（亦稱混疊），因此不能由恢復?？梢?， 是抽樣的最大間隔，它

3、被稱為奈奎斯特間隔。圖7-2畫出當抽樣頻率2B時（不混疊）及當抽樣頻率2B時（混疊）兩種情況下沖激抽樣信號的頻譜。00(a) 連續(xù)信號的頻譜100 （b） 高抽樣頻率時的抽樣信號及頻譜（不混疊）0 10（c） 低抽樣頻率時的抽樣信號及頻譜（混疊）圖7-2 采用不同抽樣頻率時抽樣信號的頻譜所謂脈沖振幅調制，即是脈沖載波的幅度隨基帶信號變化的一種調制方式。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則上述所介紹的抽樣定理，就是脈沖幅度調制的原理。但是，實際上理想的沖激脈沖串物理實現困難，通常采用窄脈沖串來代替。本實驗模塊采用32K或64K或1MHz的窄矩形脈沖來代替理想的窄脈沖串，當然，也可以采用外接抽樣脈沖

4、對輸入信號進行脈沖幅度調制，本實驗采用圖7-3所示的原理方框圖。具體的電路原理圖如圖7-4所示。圖7-3 脈沖幅度調制原理框圖圖7-4 脈沖幅度調制電路原理圖圖中，被抽樣的信號從S201輸入，若此信號為音頻信號（3003400Hz），則它經過TL084構成的電壓跟隨器隔離之后，被送到模擬開關4066的第1腳。此時，將抽樣脈沖由S202輸入，其頻率大于或等于輸入音頻信號頻率的2倍即可，但至少應高于3400Hz。該抽樣脈沖送到U201（4066）的13腳作為控制信號，當該腳為高電平時，U201的1腳和2腳導通，輸出調制信號；當U201的13腳為低電平時，U201的1腳和2腳斷開，無波形輸出。因此，

5、在U201的2腳就可以觀察到比較理想的脈沖幅度調制信號。若要解調出原始語音信號，則將調制信號送入截止頻率為3400Hz的低通濾波器。因為抽樣脈沖的頻率遠高于輸入的音頻信號的頻率，因此通過低通濾波器之后高頻的抽樣時鐘信號已經被濾除，因而，只需通過一低通濾波器便能無失真地還原出原音頻信號。解調電路如圖7-5所示。圖7-5 脈沖幅度調制信號解調電路原理圖五、實驗步驟1 將信號源模塊、PAMAM模塊、終端模塊、頻譜分析模塊小心地固定在主機箱中，確保電源接觸良好。2 插上電源線，打開主機箱右側的交流開關，再分別按下四個模塊中的開關POWER1、POWER2、S2、S3，對應的發(fā)光二極管LED001、LE

6、D002、D200、D201、LED600、L1、L2發(fā)光，按一下信號源模塊的復位鍵，四個模塊均開始工作。3 將信號源模塊產生的2KHz（峰-峰值在2V左右，從信號輸出點“模擬輸出”輸出）的正弦波送入PAMAM模塊的信號輸入點“PAM音頻輸入”，將信號源模塊產生的62.5KHz的方波（從信號輸出點64K輸出）送入PAMAM模塊的信號輸入點“PAM時鐘輸入”，觀察“調制輸出”和“解調輸出”點的波形。4 將點“PAM音頻輸入”和“調制輸出”的波形分別送入頻譜分析模塊，觀察其頻譜并比較之。5 將單放機（或音頻信號發(fā)生器）輸出的信號經信號源模塊放大之后送入PAMAM模塊的信號輸入點“PAM音頻輸入”（

7、方法同實驗五的實驗步驟9），引入適當時鐘信號（從“PAM時鐘輸入”點輸入），重復上述觀察。（可選）6 將“解調輸出”引入終端模塊（方法同實驗五的實驗步驟10），用耳機聽還原出來的聲音，與單放機直接輸出的聲音比較，判斷該通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。（可選）六、輸入、輸出點參考說明1 輸入點參考說明PAM音頻：基帶信號輸入點。PAM時鐘輸入：抽樣時鐘信號輸入點。2 輸出點參考說明調制輸出：PAM調制信號輸出點。解調輸出：PAM解調信號輸出點。七、實驗思考題1 簡述抽樣定理。2 本實驗是什么方式的抽樣？為什么？3 本實驗的抽樣形式同理想抽樣有何區(qū)別？理論和實驗相結合加以分析。4 在抽樣之后，調制波形中包不包含直流分量，為什么？5 造成系統(tǒng)失真的原