通信原理抽样定理和PAM调制解调实验实验报告

抽样定理和脉冲调幅（PAM）实验抽样定理和脉冲调幅(PAM)实验一、实验目的l 、了解抽样定理;2 、了解PAM 信号形成过程，平顶展宽解调过程；3 、掌握时分多路系统中的路际串话分析解决方法。

二、实验仪器双踪同步示波器SR8 、数字频率计8110A 、低频信号发生器XFD7 、毫伏表GB9、直流稳压表JWY-30-4。

三、实验原理3.1 抽样定理：一个频带受限信号()m t 如果它的最高频率为H f ，则可以唯一地由频率等于或大于2H f 的样值序列所决定。

用截止频率为H f 的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号()m t ，这就说明了抽样定理的正确性。

3.2多路脉冲调幅( PA M 信号的形成和解调) 多路脉冲调幅的实验图如下其中分路抽样电路的作用是将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号；分路选通电路的作用是将进入接收端后的多路脉冲调幅信号分离，还原出单路的PAM 信号。

3.3 多路脉冲调幅系统中的路际串话路际串话指：在同一时分多路系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其他话路上去，这样就产生了同一端机中各路通话之间的串话。

在一个理想的传输系统中，各路PAM 信号应该是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。

但如果传输的PAM 信号的通道频带是有限的，则PAM 信号就会出现"拖尾"，当"拖尾"严重时，一直侵入领路时隙中，就产生了路际串话。

3.3.1 考虑通道频道高频端时，可将整个通道简化成低通网络，见下图：3.3.2 考虑通道频道低频端时，可将整个通道简化成高通网络，见下图：四、实验步骤(一)、用示波器观测各脉冲信号的频率及脉冲宽度，并记录相应的波形。

L 、在( 1 ) 观察主振脉冲信号；2、在( 6) 观察分路抽样脉冲(8KHz )；3、在( 7) 观察分路抽样脉冲(8KHz )。

(二)、抽样定律1 、正弦信号从(4) 输入，1H f KHz =，峰-峰值=2V ；2 、以(4)作为双踪同步示波器的同步信号，观察(8) 抽样信号---PAM ，把输入信号调到1KHz ，计算在一个信号周期内的抽样次数，核对信号频率与抽样频率的关系；3 、连接(8) --- ( 14) ，在(15) 观察经过低通滤波器和放大器的解调信号，R1tt测量其频率，确定和输入信号的关系。

实验二：抽样定理和脉冲调幅（PAM）实验一、实验目的通过本实验，学生应达到以下要求：1、观察并了解PAM信号形成、平顶展宽、解调和滤波等过程；2、验证并理解抽样定理，掌握对频谱混叠现象的分析方法；3、观察时分多路系统中非理想信道之间的路际串话现象，分析并掌握其形成原因。

二、实验内容本实验课完成以下实验内容：采用专用集成抽样保持开关完成对输入信号的抽样；多种抽样时隙的产生；采用低通滤波器完成对PAM信号的解调；测试出入信号频率与抽样频率之间的关系，观察频谱混叠现象，验证抽样定理；多路脉冲条幅（PAM）；观察并测试时分多路PAM信号和高频串话。

三、实验原理在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。

因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。

最常用的多路复用体制是频分多路复用( FDM) 通信系统和时分多路复用( TDM) 通信系统。

频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。

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，抽样后的信号好称为脉冲调幅信号。

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。

抽样定理：fs>2fh,才能从抽样信号中可以无失真的恢复出原信号。

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。

数字通信系统是以此定理作为理论基础的。

在工作设备中，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整个系统的性能指标。

抽样量化编码信道解码滤波收定时发定时PAM语音信号语音信号PAM图2-1 单路PCM系统示意图作为例子，图2-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。

从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。

因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。

为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。

实验四抽样定理与PAM调制解调实验实验内容1.抽样定理实验2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验一.实验目的1. 通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。

2. 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。

二.实验电路工作原理（一）电路组成脉冲幅度调制实验系统如图4-1所示，由输入电路、调制电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成，如图4-2所示。

图4-1 脉冲振幅调制电路原理框图（二）实验电路工作原理1.输入电路该电路由发送放大、限幅电路等组成。

该电路还用于PCM（一）、PCM （二）、增量调制编码电路中。

由限幅二极管D601、D602组成双向限幅电路，防止外加输入信号幅度过大而损坏后面调制电路中的场效应管器件。

电路电原理图如4-2所示。

2.PAM调制电路调制电路见图4-2中的BG601。

这是一种单管调制器，采用场效应管3DJ6F，利用其阻抗高的特点和控制灵敏的优越性，能很好的满足调制要求。

取样脉冲由该管的S极加入，D极输入音频信号，由于场效应管良好的开关特性，在TP602处可以测到脉冲幅度调制信号，该信号为双极性脉冲幅度信号，不含直流分量。

3DJ6的G极为输出负载端，接有取样保持电路，由R601、C601以及R602等组成，由开关K601来控制，在做调制实验时，K601的2端与3端相连，能观察其取样定理的波形。

在做系统实验时，将K601的1端与2端相连，即与解调滤波电路连通。

3.脉冲发生电路该部分电路详见图4-2所示，主要有两种抽样脉冲，一种由555及其它元件组成，这是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉宽、频率可调的方波信号，可通过改变CA601的电容来实现输出脉冲频率的变化，以便用来验证取样定理，另一种由CPLD产生的8KHz抽样脉冲，这两种抽样脉冲通过开关K602来选择。

可在TP603处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。

实验一抽样定理和PAM调制解调实验组员（姓名学号）成绩gllh631507xxxxx一、实验目的1、通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。

2、通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。

二、实验内容1、观察模拟输入正弦波信号、抽样时钟的波形和脉冲幅度调制信号，并注意观察它们之间的相互关系及特点。

2、改变模拟输入信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。

三、实验器材1、信号源模块一块2、①号模块一块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干四、实验结果PAM自然抽样波形PAM平顶抽样波形改变抽样时钟频率，观测自然抽样信号，验证抽样定理。

观测解码后PAM波形与原信号的区别答：无区别。

所测各点频率、电压等有关数据答：信号源为2kHZ，信号源CLK1为32kHZ，NRZ频率为16kHZ，自然抽样输出频率为25kHZ。

五、实验思考题1、简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法。

答：（1）.平顶抽样原理：抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶部不随信号变化。

实际应用中是采用抽样保持电路来实现的。

（2）.自然抽样原理：抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度不变，每个抽样脉冲顶部随信号幅度变化。

用周期性脉冲序列与信号相乘就可以实现。

平顶抽样和自然抽样是用小矩形进行抽样，即抽样在一小段时间内进行。

2、在抽样之后，调制波形中包不包含直流分量，为什么？答：因为抽样过程实际是相乘的过程，得到的结果还是交流信号，经过调后不包含直流分量。

通信原理实验报告学号：姓名：2012年12月25日实验1抽样定理与PAM通信系统实验一、实验内容样脉冲通过开关J601来选择。

可在TP62处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。

2、PAM解调与滤波电路该电路即为前面介绍的话路终端接收滤波电路，解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。

即一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。

三、实验步骤及注意事项1、脉冲幅度调制实验步骤用示波器在TP61处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W03。

在TP62处观察其抽样时钟信号。

2、PAM通信系统实验步骤分别将J601的第1排、第2排和第3排相连，即改变抽样频率f s，使f c=2f s、f c＞2f s、f c＜2f s，在TP63、TP64处用示波器观测系统输出波形，以判断和验证抽样定理在系统中的正确性，同时做详细记录和绘图。

四、测量点说明TP61：若外加信号幅度过大，则该点信号波形被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些。

方法是：减小外加信号幅度或调节通信话路终端发送放大电路中的电位器W03。

TP62：抽样时钟输出，有三种抽样时钟：等于8KHz抽样脉冲、大于8KHz抽样脉冲、小于8KHz抽样脉冲。

由J601的选择决定。

TP63：抽样信号输出。

TP64：收端PAM解调信号输出。

六、实验报告要求绘出三种抽样时钟情况下测得各点的波形、频率，对所测波形做简要分析说明。

各点波形如下：TP61抽样频率：4kHzTP62TP63 TP64抽样频率：8kHzTP62TP63 TP64抽样频率：16kHzTP62TP63 TP64说明：在不同的抽样频率下，可以看见波形的失真程度不同，由抽样频率大于等于２倍的信号最高频率，可以验证，抽样频率在满足条件的基础上，越大，失真程度越小。

、实验目的PAM调制与抽样定理实验1. 掌握自然抽样、平顶抽样特性;2. 理解抽样脉冲脉宽、频率对恢复信号的影响;3. 理解低通滤波器幅频特性对恢复信号的影响;了解混叠效应产生的原理。

餐验模1块:豐时分复用模块A3信源译码与时分解复用模块A63. 100M双通道示波器4•信号连接线三P d原理次开发）设连续信号？???,其最高截止频率为？???如果用频率为？???2????抽样信号对？???进行抽样，样定理???就可以被样值信号唯一地表示。

？也就是说，如果一个连续信号?？？???的频谱中最高频率不超过????这种信号必定是个周期性的信号，当抽样频率????2????，抽样后的信号就包含原始连续信?号的全部信息，而不会有信息丢失，在接收端就可以用一个低通滤波器根据这些抽样信号的样本来还原原来的连续信号??????抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的模拟信号进行抽样，且抽样速率达到一定的数值时，那么根据这些抽样值就可以准确地还原信号。

也就是说，我们在传送模拟信号的时候，不一定要传送模拟信号本身，而是可以只传输按抽样定理得到的抽样值，这样我们在接收端依然可以根据接收到的抽样值还原出原始信号。

图1信号的抽样与恢复、实验目的PAM调制与抽样定理实验图1信号的抽样与恢复2> ????假设??????????对于理想抽样 叶变换的性质，时域的乘积等于频域的卷积，我们可— —????i i???????? [?????)?? ????*???= ? ???????????????上式表明，????"???" 2????? ??……?■??■ 的各?次谐波为中心点相叠加而成， 幅度只利用上图2，我们可以分析出频谱不发生混叠的条件。

我们考虑中心点在 ??=?0和？???的频谱。

中心点在??=?0的频谱的上边带的截止频率为？??？ ，中心点在??=?????频谱傅里心1血.(b>応抽样频率时閑揄坤柑号及和常(不龍』》仍为?冲击序列。

实验5 抽样定理及PAM脉冲幅度调制实验一、实验目的1．通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解；2．通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点；3．学习PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。

二、实验仪器1．PAM脉冲调幅模块，位号：H（实物图片如下）2．时钟与基带数据发生模块，位号：G（实物图片见第3页）3．20M双踪示波器1台4．频率计1台5．小平口螺丝刀1只6．信号连接线3根三、实验原理抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原原信号。

这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。

通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）。

虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此也都属于模拟调制。

关于PDM和PPM，国外在上世纪70年代研究结果表明其实用性不强，而国内根本就没研究和使用过，所以这里我们就不做介绍。

本实验平台仅介绍脉冲幅度调制，因为它是脉冲编码调制的基础。

抽样定理实验电路框图，如图1-1所示。

本实验中需要用到以下5个功能模块。

1．非同步函数信号或同步正弦波发生器模块：它提供各种有限带宽的时间连续的模拟信号，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”，作为脉冲幅度调制器的调制信号。

P03/P04测试点可用于调制信号的连接和测量；另外，如果实验室配备了电话单机，也可以使用用户电话模块，这样验证实验效果更直接、更形象，P05/P07测试点可用于语音信号的连接和测量。

2．抽样脉冲形成电路模块：它提供有限高度，不同宽度和频率的的抽样脉冲序列，并经过连线送到“PAM脉冲调幅模块”，作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲。

P09测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。

该模块提供的抽样脉冲有同步和非同步两种，同步的抽样脉冲是频率为8KHz，占空比为50%或近似50%的矩形脉冲；非同步的抽样脉冲由555定时器产生，其频率通过W05连续可调。

实验二：抽样定理和脉冲调幅（PAM）实验一、实验目的通过本实验，学生应达到以下要求：1、观察并了解PAM信号形成、平顶展宽、解调和滤波等过程；2、验证并理解抽样定理，掌握对频谱混叠现象的分析方法；3、观察时分多路系统中非理想信道之间的路际串话现象，分析并掌握其形成原因。

二、实验内容本实验课完成以下实验内容：采用专用集成抽样保持开关完成对输入信号的抽样；多种抽样时隙的产生；采用低通滤波器完成对PAM信号的解调；测试出入信号频率与抽样频率之间的关系，观察频谱混叠现象，验证抽样定理；多路脉冲条幅（PAM）；观察并测试时分多路PAM信号和高频串话。

三、实验原理在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。

因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。

最常用的多路复用体制是频分多路复用( FDM) 通信系统和时分多路复用( TDM) 通信系统。

频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。

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，抽样后的信号好称为脉冲调幅信号。

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。

抽样定理：fs>2fh,才能从抽样信号中可以无失真的恢复出原信号。

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。

数字通信系统是以此定理作为理论基础的。

在工作设备中，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整个系统的性能指标。

抽样量化编码信道解码滤波收定时发定时PAM语音信号语音信号PAM图2-1 单路PCM系统示意图作为例子，图2-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。

从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。

因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。

为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。

脉幅调制(PAM)是数字通信系统最为常用的调制方式之一，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。

如果脉冲载波是由脉冲激脉冲组成的，根据抽样定理，就可以把信号复原，就是脉冲振幅调制的原理。

通过本实验，我对抽样定理和PAM调制解调有更深的了解。

抽样定理与PAM调制解调实验工科实验报告2009-12-14 23:22:16 阅读292 评论0 字号：大中小订阅一、实验目的1、通过对模拟信号抽样的实验，加深对抽样定理的理解。

2、通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。

3、通过对电路组成、波形和所测数据的分析，了解PAM调制方式的优缺点。

二、实验电路的工作原理与分析取样也称抽样、采样，是把时间连续的模拟信号变换为时间离散信号的过程。

抽样定理是指：一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号m(t)，如果以T≤1/2fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。

根据取样脉冲的特性，取样分为理想取样、自然取样（亦称曲顶取样）、瞬时取样（亦称平顶取样）；根据被取样信号的性质，取样又分为低通取样和带通取样。

虽然取样种类很多，但是间隔一定时间，取样连续信号的样值，把信号从时间上离散，这是各种取样共同的作用，取样是模拟信号数字化及时分多路的理论基础。

抽样定理和脉冲幅度调制系统框图如（教材）图3－1所示，实验原理图如（教材）图3－2所示，由输入电路、高速电子开关电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成。

取样电路是用4066模拟门电路实现。

当取样脉冲为高电位时，取出信号样值；当取样脉冲为低电平时，输出电压为0，这样便完成了取样。

本电路属于低通信号的自然取样根据取样定理，取样后的信号还原为原信号要通过理想低通滤波器，本滤波电路系统用有源低通滤波器代替理想低通滤波器完成还原。

数据测量当SP302接入抽样时钟信号为16KHZ抽样时钟方波信号SP108时测量点波形峰峰值(V)频率(KHZ)TP301图11.442．00TP302 3.6416.65TP301图21.44 1.988TP3030.820 1.999TP303图30.840 1.999TP304 3.12 2.002图1图2图3当SP302接入抽样时钟信号为8KHZ抽样时钟方波信号SP109时测量点波形峰峰值(V)频率(KHZ)TP301图41.44 1.953TP302 3.608.064TP301图51.42 2.000TP3030.840 2.012TP303图60.840 2.014TP304 3.16 2.000图4图5图6当SP302接入抽样时钟信号为4KHZ抽样时钟方波信号SP110时测量点波形峰峰值(V)频率(KHZ)TP301图71.44 1.986TP302 3.60 3.968TP301图81.44 1.985TP3030.664 2.005TP303图90.672 2.000TP304 1.84 1.969图7图8图9（二）音乐信号源的PAM调制解调实验将SP302分别接入不同的抽样时钟信号频率（SP108-SP112）可以发现音乐信号的质量随着频率的降低越来越差。

实验四 抽样定理和PAM 调制解调实验一、实验目的1．通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。

2．通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。

二、实验内容1．观察模拟输入正弦波信号、抽样时钟的波形和脉冲幅度调制信号，并注意观察它们之间的相互关系及特点。

2． 改变模拟输入信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。

三、实验器材1．信号源模块 一块 2．①号模块 一块 3．20M 双踪示波器 一台 4．连接线 若干四、实验原理（一）基本原理 1．抽样定理抽样定理表明：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T≤Hf 21秒的间隔对它进行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。

假定将信号()m t 和周期为T 的冲激函数）t (T δ相乘，如图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()m t 的值，它表示对函数()m t 的抽样。

若用()m t s 表示此抽样函数，则有：()()()s T m t m t t δ=图1 抽样与恢复假设()m t 、()T t δ和()s m t 的频谱分别为()M ω、()T δω和()s M ω。

有1()()s s n M M n T ωωω∞=-∞=-∑该式表明，已抽样信号()m t s 的频谱()M s ω是无穷多个间隔为ωs 的()M ω相迭加而成。

这就意味着()M s ω中包含()M ω的全部信息。

上面讨论了低通型连续信号的抽样。

如果连续信号的频带不是限于0与H f 之间，而是限制在L f （信号的最低频率）与H f （信号的最高频率）之间（带通型连续信号），那么，其抽样频率sf 并不要求达到H f 2，而是达到2B 即可，即要求抽样频率为带通信号带宽的两倍。

2．脉冲振幅调制（PAM ）所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。

电子信息工程学系实验报告课程名称：通信原理实验项目名称：实验2 抽样定理和脉冲调幅（PAM）实验实验时间：2012.5.21班级：电信091 姓名：林杨亮学号：910706104实验目的:1、验证抽样定理；2、观察了解PAM信号形成过程，平顶展宽解调过程。

实验原理: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，抽样后的信号好称为脉冲调幅信号。

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。

抽样定理：fs>2fh,才能从抽样信号中可以无失真的恢复出原信号。

分路抽样电路的作用是：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。

N路抽样脉冲在时间上是互不相交，顺序排列的，各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号，本实验设置了两路抽样电路。

多路脉冲调幅系统中的路际串话，在一个理想的传输系统中，各路PAM 信号应是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。

但如果传输PAM信号的通道频带是有限的，则PAM信号就会出现拖尾现象。

实验内容及过程：1.抽样和分路脉冲的形成用示波器和频率计观察并核对各脉冲信号的频率、波形及脉冲宽度，并记录相应的波形。

（1）在TP1观察主振脉冲信号。

（2）在TP2观察分路抽样脉冲（8kHz）。

抽样和分路脉冲的形成波形如图1、图2所示。

由图1可知，主振脉冲信号的频率为2.048KHz，脉冲宽度为240ns。

由图2可知，分路抽样脉冲频率为8KHz，其脉冲宽度为10us。

图1 主振脉冲信号波形图2 分路抽样脉冲波形2.验证抽样定理连接TP2–TP6，观察并画出以下各点的波形。

（1）低频正弦信号从TP4输入，f H = 1kHz，幅度约2V P-P。

（2）以TP4作双踪同步示波器的同步信号，观察TP8——抽样后形成的PAM信号。

把输入信号调整到一合适的频率上，使PAM信号在示波器上显示稳定，计算在一个信号周期内的抽样次数。

核对信号频率与抽样频率的关系。

《通信原理》实验报告实验三：抽样定理和PAM调制解调实验系别：信息科学与工程学院专业班级：通信1003 班学生姓名：揭芳073同组学生：杨亦奥成绩：指导教师：***（实验时间：20 12 年12 月7 日——20 12 年12 月7 日）华中科技大学武昌分校一、实验目的1、 通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。

2、 通过实验，了解了自然抽样和平顶抽样的区别3、 对抽样定理的更深一步的了解4、 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。

二、实验内容1、 观察模拟输入正弦波信号、抽样时钟的波形和脉冲幅度调制信号，并注意观察它们之间的相互关系及特点。

2、 改变模拟输入信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。

三、实验器材1、 信号源模块 一块2、 ①号模块 一块3、 20M 双踪示波器 一台4、 连接线 若干四、实验原理（一）基本原理 1、抽样定理抽样定理表明：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤Hf 21秒的间隔对它进行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。

假定将信号()m t 和周期为T 的冲激函数）t (T δ相乘，如图3-1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()m t 的值，它表示对函数()m t 的抽样。

若用()m t s 表示此抽样函数，则有：()()()s T m t m t t δ=图3-1 抽样与恢复假设()m t 、()T t δ和()s m t 的频谱分别为()M ω、()T δω和()s M ω。

按照频率卷积定理，()m t ()T t δ的傅立叶变换是()M ω和()T δω的卷积：[]1()()()2s T M M ωωδωπ=* 因为 2()T Ts n n Tπδδωω∞=-∞=-∑Ts πω2=所以 1()()()s T s n M M n T ωωδωω∞=-∞⎡⎤=*-⎢⎥⎣⎦∑由卷积关系，上式可写成1()()s s n M M n T ωωω∞=-∞=-∑该式表明，已抽样信号()m t s 的频谱()M s ω是无穷多个间隔为ωs 的()M ω相迭加而成。

《信息处理综合实验》实验报告（一）班级：姓名：学号：日期：2020-11-15实验一 PAM 调制与抽样定理实验一、实验目的1．掌握自然抽样、平顶抽样特性；2．理解抽样脉冲脉宽、频率对恢复信号的影响；3．理解低通滤波器幅频特性对恢复信号的影响；4．了解混迭效应产生的原理。

二、实验内容及步骤自然抽样验证(1). 选择自然抽样功能在实验框图上通过“切换开关”，选择到“自然抽样”功能；(2). 修改参数进行测量通过实验框图上的“原始信号”、“抽样脉冲”按钮，设置实验参数，如：设置原始信号为：“正弦”，2000hz，幅度为17；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比：4/8（50%）；(3). 抽样信号时域观测用双通道示波器，在3P2 可观测原始信号，在3P4 可观测抽样脉冲信号，在3P6 可观测PAM 取样信号；(4). 抽样信号频域观测使用示波器的FFT 功能或频谱仪，分别观测3P2,3P4,3P6 测量点的频谱；(5). 恢复信号观察通过实验框图上的“恢复滤波器”按钮，设置恢复滤波器的截止频率为3K（点击截止频率数字），在6P3 观察经过恢复滤波器后，恢复信号的时域波形。

(6). 改变参数重新完成上述测量修改模拟信号的频率及类型，修改抽样脉冲的频率，重复上述操作。

频谱混叠现象验证(1). 设置各信号参数设置原始信号为：“正弦”，1000hz，幅度为20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K；(2). 频谱混叠时域观察使用示波器观测原始信号3P2，恢复后信号6P4。

逐渐增加3P2 原始信号频率:1k，2k，3k,…,7k，8k；观察示波器测量波形的变化。

当3P2 为6k 时，记录恢复信号波形及频率；当3P2 为7k 时，记录恢复信号波形及频率；记录3P2 为不同情况下，信号的波形，并分析原因，其是否发生频谱混叠？(3). 频谱混叠频域观察使用示波器的FFT 功能或频谱仪观测抽样后信号3P6，然后重新完成上述步骤（2）操作。

抽样定理和脉冲调幅(PAM)实验抽样定理，也称为奈奎斯特-香农定理或奈斯凯-香农定理，是信号处理中的一条基本定理，它表明，如果我们想要完全恢复连续的信号，我们必须将信号进行采样，采样频率必须要大于信号中频率最高的成分的两倍。

抽样定理告诉我们，如果我们使用低于两倍信号最高频率的采样频率，则不能完整地恢复原始信号。

因此，抽样定理是数字信号处理的基础之一。

脉冲调幅（PAM）是数字通信的一种基本模式，其通过将模拟信号转换为数字信号来完成模拟通信与数字通信之间的转换。

PAM是一种基本的数字化模拟调制技术，它将模拟信号进行采样并将其转换为数字信号，在数字信号中，每个样本由一个固定数量的二进制数表示。

在PAM中，我们使用一个调制脉冲来调制数据信号，这样可以将数据信号从一个信号空间映射到另一个信号空间，因此可以实现数字化通信。

在实际应用中，抽样定理和脉冲调幅（PAM）通常被用于数字通信和数字信号处理方面。

为了理解抽样定理和脉冲调幅（PAM）如何工作，我们可以进行以下实验：实验1：抽样定理实验在这个实验中，我们需要一个函数生成器（signal generator）和一个示波器（oscilloscope）来生成和观察信号。

设置函数生成器以产生一个正弦波信号，然后使用示波器来查看该信号。

以5kHz的频率采样信号，观察它的样本的数量和质量。

接下来，将抽样频率调整为10kHz并观察示波器上的波形，你会发现它看起来更平滑。

继续增加采样率以尝试找到一个极限值，达到这个极限值之后，再增加采样率不会对信号的质量产生任何显著的改进。

实验2：脉冲调幅实验在这个实验中，我们需要一个数字信号生成器（digital signal generator）、一个数字信号记录仪（digital signal recorder）和一个示波器。

设置数字信号生成器以产生一个正弦波数据信号，然后使用数字信号记录仪来记录该信号。

接下来，使用示波器来查看该记录的数字信号。

实验一常用信号的分类与观察一、实验目的1、观察常用信号的波形特点及其产生方法；2、学会使用示波器对常用波形参数测量；3、掌握JH5004信号产生模块的操作。

二、实验原理对于一个系统的特性进行研究，重要的一个方面是研究它的输入—输出关系，即在特定输入信号下，系统输出的响应信号。

因而对信号进行研究是研究系统的出发点，是对系统特性观察的基本方法和手段。

在本实验中，将对常用信号及其特性进行分析、研究。

信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。

常用的信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa （t ）信号、钟形信号、脉冲信号等。

1、指数信号：指数信号可表示为at Ke t f =)(。

对于不同的a 取值，其波形表现为不同的形式，如下图所示：在JH5004“信号与系统”实验平台的信号产生模块可产生a <0，t>0的Sa(t)函数的波形。

通过示波器测量输出信号波形，测量Sa(t)函数的a 、K 参数。

2、正弦信号：其表达式为)sin()(θω+⋅=t K t f ，其信号的参数有：振幅K 、角频率 ω、与初始相位θ。

其波形如下图所示：通过示波器测量输出信号波形，测量正弦信号的振幅K 、角频率ω参数。

3、衰减正弦信号：其表达式为⎩⎨⎧>⋅<=-)0(sin )0(0)(t t Ke t t f at ω，其波形如下图：4、复指数信号：其表达式为)sin()cos()()(t e jK t e K e K e K t f t t t j st ωωσσωσ⋅⋅+⋅⋅=⋅=⋅=+一个复指数信号可分解为实、虚两部分。

其中实部包含余弦衰减信号，虚部则为正弦衰减信号。

指数因子实部表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况。

一般0<σ，正弦及余弦信号是衰减振荡。

指数因子的虚部则表示正弦与余弦信号的角频率。

对于一个复信号的表示一般通过两个信号联合表示：信号的实部通常称之为同相支路；信号的虚部通常称之为正交之路。

福建工程学院国脉信息学院Fujian University Of Technology Guomai Information College 学生课程实验报告书专业班级：电子信息工程学号： 0930010357 姓名：张兴旺20 ——20 学年第学期实验项目: 实验时间:实验目的：实验仪器：实验原理：PAM 方式有两种：自然抽样和平顶抽样。

自然抽样又称为“曲顶”抽样，已抽样信号m s (t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变化的规律（如图3-3所示）。

平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。

在实际中，平顶抽样的PAM 信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。

（二) 电路组成脉冲幅度调制实验系统如图3-4所示，主要由抽样保持芯片LF398和解调滤波电路两部分组成，电路原理图如图3-5所示。

LF398N1话音输入模拟开关S 自然抽样/平顶抽样选择抽样脉冲N2PAM 解调图3-4 脉冲振幅调制电路原理框图1TP2PAM-SIN1PAMCLK 1PAMTH3THINPUT 1NC 2V-3NC 4NC 5NC 6OUTPUT 7Vo s 14NC 13V+12LOGIC 11LOGIC REF 10NC 9Ch8U2LF398E210u F/16V C1104C29104C31222R41KC20104+12V-12VR7104Y01Y22Yo ut3Y34Y15INH 6VEE 7VSS8B9A 10X311X012Xo ut 13X114X215VDD16U3CD4052VCC GND GNDC2104E110u F/16V1PAMTH1THOUTPUTOUTPUTC4104VEE D44.3VR9150-12VVEE平顶抽样输出自然抽样输出12U1A74LS04K1CLK-INCLK-IN图3-5 脉冲幅度调制电路原理图（三）实验电路工作原理1、 PAM 调制电路如图3-5所示，LF398是一个专用的采样保持芯片，它具有很高的直流精度和较高的采样速率，器件的动态性能和保持性能可以通过合适的外接保持电容达到最佳。

南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验四抽样定理与PAM系统实训一、实验目的1.熟通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解；2.通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点；3.通过对电路组成、波形和所测数据的分析，了解PAM调制方式的优缺点。

二、实验原理1.取样（抽样、采样）（1）取样取样是把时间连续的模拟信号变换为时间离散信号的过程。

（2）抽样定理一个频带限制在(0,f H) 内的时间连续信号m(t)，如果以≦1/2f H每秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。

（3）取样分类①理想取样、自然取样、平顶取样；②低通取样和带通取样。

2.脉冲振幅调制电路原理（PAM）（1）脉冲幅度调制系统系统由输入电路、高速电子开关电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成。

图 1 脉冲振幅调制电路原理框图（2）取样电路取样电路是用4066模拟门电路实现。

当取样脉冲为高电位时，取出信号样值；当取样脉冲为低电位，输出电压为0。

图 2 抽样电路图 3 低通滤波电路三、实验步骤1.函数信号发生器产生2KHz（2V）模拟信号送入SP301，记fs；2.555电路模块输出抽样脉冲，送入SP304，连接SP304和SP302，记fc；3.分别观察fc>>2fs，fc=2fs，fc<2fs各点波形；4.连接SP204 与SP301、SP303H 与SP306、SP305 与TP207，把扬声器J204开关置到1、2 位置，触发SW201 开关，变化SP302 的输入时钟信号频率，听辨音乐信号的质量.四、实验内容及现象1.测量点波形图 4 TP301 模拟信号输入图 5 TP302 抽样时钟波形(555稍有失真) fc=图 6 TP303 抽样信号输出1图7 TP304 模拟信号还原输出1图8 TP303 抽样信号输出2图9 TP304 模拟信号还原输出2图10 TP303 抽样信号输出3图11 TP304 模拟信号还原输出32.电路Multisim仿真图12 PAM调制解调仿真电路图13 模拟信号输入图14 抽样脉冲波形图15 PAM信号图16 低通滤波器特性图17 还原波形 更多学习资料请见我的个人主页：落寂花溅泪。