抽樣定理和PAM

1、河南工學院通信原理課程實驗報告系部： 電子通信工程系 班級： 通技142 姓名： 吳志強 學號： 140413229 實驗 抽樣定理和脈沖調幅實驗一、實驗目的1) 驗證抽樣定理；2) 觀察了解PAM信號形成過程，平頂展寬解調過程。3) 了解時分多路系統(tǒng)中的路際串話現(xiàn)象。2、 基本原理利用抽樣脈沖把一個連續(xù)信號變?yōu)殡x散時間樣值的過程稱為“抽樣”，抽樣后的信號稱為脈沖調幅（PAM）信號。在滿足抽樣定理的條件下，抽樣信號保留了原信號的全部信息。并且，從抽樣信號中可以無失真地恢復出原信號。下圖示意地畫出了傳輸一路語音信號的PCM系統(tǒng)。從圖中可以看出要實現(xiàn)對語音的PCM編碼，首先就要對語音信號進行抽樣，

2、然后才能進行量化和編碼。因此，抽樣過程是語音信號數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)，也是一切模擬信號數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)。單路PCM系統(tǒng)示意圖1、抽樣定理 一個頻帶受限信號m(t)如果它的最高頻率為fH(即m(t)的頻譜中沒有fH以上的分量)，可以唯一地由頻率等于或大于2fH的樣值序列所決定。 對于一個最高頻率為3400Hz的語音信號m(t)，可以用頻率大于或等于6800Hz的樣值序列來表示。抽樣頻率fs和語音信號m(t)的頻譜如圖所示。由頻譜可知，用截止頻率為fH的理想低通濾波器可以無失真地恢復原始信號m(t)， 語音信號的頻譜語言信號的抽樣頻譜和抽樣信號的頻譜實際上，考慮到低通濾波器特性不可能理想，對最高頻率為

3、3400Hz的語音信號，通常采用8KHz抽樣頻率，這樣可以留出1200Hz的防衛(wèi)帶，見下圖。如果fs2fH，就會出現(xiàn)頻譜混迭的現(xiàn)象，如圖所示。留出防衛(wèi)帶的語音信號的抽樣頻譜 fs2fH時語音信號的抽樣頻譜實驗原理圖：抽樣定理實驗方框圖 多路脈沖調幅(PAM信號的形成和解調) 多路脈沖調幅實驗框圖分路抽樣電路的作用： 將在時間上連續(xù)的語音信號經脈沖抽樣形成時間上離散的脈沖調幅信號。n路抽樣脈沖在時間上是互不交叉、順序排列的。各路的抽樣信號在多路匯接的公共負載上相加便形成合路的脈沖調幅信號。本實驗設置了兩路分路抽樣電路。 多路脈沖調幅信號進入接收端后，由分路選通脈沖分離成n路，亦即還原出單路PAM

4、信號。發(fā)送端分路抽樣與接收端分路選通是一一對應的，這是依靠它們所使用的定時脈沖的對應關系決定的。為簡化實驗系統(tǒng)，本實驗的分路選通脈沖直接利用該路的分路抽樣脈沖經適當延遲獲得。 脈沖展寬電路的作用： 接收端的選通電路也采用結型場效應晶體管作為開關元件,但輸出負載不是電阻而是電容。采用這種類似于平頂抽樣的電路是為了解決PAM解調信號的幅度問題。由于時分多路的需要，分路脈沖的寬度S是很窄的。當占空比為S/TS 的脈沖通過話路低通濾波器后，低通濾波器輸出信號的幅度很小。這樣大的衰減帶來的后果是嚴重的。但是，在分路選通后加入保持電容，可使分路后的PAM信號展寬到100%的占空比，從而解決信號幅度衰減過大

5、的問題。但我們知道平頂抽樣將引起固有的頻率失真。多路脈沖調幅系統(tǒng)中的路際串話 路際串話是衡量多路系統(tǒng)的重要指標之一。路際串話是指在同一時分多路系統(tǒng)中，某一路或某幾路的通話信號串擾到其它話路上去，這樣就產生了同一端機中的各路通話之間的串話。串話分可懂串話和不可懂串話,前者造成失密或影響正常通話；后者等于噪聲干擾。對路際串話必須設法防止。一個實用的通話系統(tǒng)必須滿足對路際串話規(guī)定的指標。 在一個理想的傳輸系統(tǒng)中，各路PAM信號應是嚴格地限制在本路時隙中的矩形脈沖。但如果傳輸PAM信號的通道頻帶是有限的，則PAM信號就會出現(xiàn)“拖尾”的現(xiàn)象，當“拖尾”嚴重，以至侵入鄰路隙時，就產生了路際串話。 三、實驗

6、內容(一)、 抽樣和分路脈沖的形成經過抽樣過程，通過示波器和頻率計觀察并核對TP1主振脈沖信號和TP2分路信號的頻率、波形及脈沖寬度。 TP1觀察主振脈沖信號 TP2觀察分路抽樣脈沖(二)、 驗證抽樣定理將低頻正弦信號從TP4輸入（其中fH = 1kHz，幅度約2VP-P）。以TP4作雙蹤同步示波器的同步信號，觀察TP8抽樣后形成的PAM信號。TP4輸入信號波形如圖02 -06所示，同步信號TP1與抽樣信號TP8對比如圖02 -07所示。連接TP8 TP14，用示波器觀察TP15低通濾波器和放大器的解調信號，如圖02 -08所示。當fH = 6k Hz波重復上述步驟2、3。 輸入信號TP4波形 同步信號TP1與抽樣信號TP8對比分析：抽樣次數(shù)：8次，抽樣頻率：250Hz，信號頻率：1000Hz，信號頻率是抽樣頻率的4倍。 TP15