PAM调制
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第1章总体设计思路
1.1 PAM的概念
PAM即脉冲幅度调制，它是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量和波形的一种调制方式，其主要是对于抽样定理的应用。
用调制信号控制脉冲序列的幅度，使脉冲幅度在其平均值上下随调制信号的瞬时值变化。
因为人发出的语音信号的频率是介于300Hz--3.4kHz之间，而根据奈奎斯特抽样定理----抽样频率应大于或是等于信号最高频率的两倍，通过计算抽样频率可得到6.8KHZ频率即可满足要求，这里我们取8KHZ,这是因为频率越高抽样的效果越好失真度越小，还原出来的信号最能符合原语音信号
如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所得的取样信号，
实际上就是PAM信号，不过那是一种理想情况。
由于理想取样信
号的频谱占据了从-∞到∞的整个带宽，不可能产生真正的理想冲
激，因此实际上并不可能实现理想取样；使用非理想取样，信号
也能无失真的恢复，因此取样通常使用有限宽度的窄脉冲来实现。
因此，PAM调制对于载波的产生很重要。
故这一次的课程设计我们采用555定时器构成方波产生电路，产生16KHZ的低频信号，再用D触发器进行二分频生成8KHz的载波信号，然后再对输入语音信号进行抽样便可得到PAM调制出来的信号。
1.2 总体设计思路与框图
总体设计思路：这里我们采用五个模块进行电路的设计，即方波产生电路，二分频电路，积分单稳态电路，脉冲放大与限幅放大电路，取样门电路。
方波产生电路：由于555定时器产生的方波比较稳定，故我们采用555定时器产生16KHZ的方波信号。
二分频电路：采用D触发器对方波电路进行二分频，产生8KHZ 的方波信号。
积分单稳态电路：对方波的脉宽进行调整，达到抽样效果。
脉冲放大与限幅电路：对方波进行幅度上的调整。
取样门电路：将脉冲信号与语音信号进行调制。
在用低通滤波器还原出语音信号。
总体框图：
图1.1.1 总体设计框图
第2章单元电路设计
2.1方波产生电路
将555定时器的V I1和V I2连在一起接成施密特触发器，然后再将V0经RC积分电路接回输入端就可以变成555定时器构成的多谐振荡器。
电容上的电压V c将在V T+和V T-之间往复振荡。
V C 和V o的波形如下图2.1.1所示。
图2.1.1 电路的电压波形图
方波产生的原理：利用RC振荡电路电容的充放电及逻辑门来实现产生方波信号。
当V C大于1/3V CC而小于2 /3V CC时T D管不导通电容充电，输出为高电平，同理反之则为低电平。
原理图如图2.1.2所示。
图2.1.2 方波产生原理图
2.2分频电路的设计
由于D触发器具有分频功能并且电路比较简单，所以这里采用D触发器对产生的方波信号进行二分频，产生8KHZ的脉冲信
号。
二分频原理：D触发器的特性方程为特征方程Qn+1=D，由于Q非端接到了D端作分频器时，来一个时钟脉冲,D端数据就被送到输出端Q,同时输出一个反向数据到Q非端，下一个时钟脉冲到,重复上面过程,但数据己被取反，由此每二个时钟脉,Q端数被取反一次,得到时钟的二分频。
原理图如图2.2.1所示。
图2.2.1 二分频原理图
图中1CLK接输入信号，1Q接输出信号。
分频器的输入输出波形图如下：
图2.2.2 分频器的输入输出波形图
2.3积分单稳态电路设计
为了使调制出来的波形更接近理论水平，我需要将分频后的8KHz的方波信号进行脉宽调整，将其脉宽变的更窄达到脉冲的效果。
这个电路也可以有多种方法，像555定时器也能构成一个单稳的电路，直接用RC也可以构成积分单稳电路，这里我将使用555定时器构成的单稳态积分电路来进行脉宽变换。
积分单稳态电路原理：这里也是利用电容的充放电的时间来控制脉冲信号的脉宽。
减小电容的充放电时间就可以将脉宽变窄。
原理图如图2.3.1所示。
图2.3.1 积分单稳态电路
2.4脉冲放大与限幅放大电路
由于对脉冲信号不仅要求其脉宽适合，而且还要求其幅度适合，为此我们可以对其幅度进行放大，由于此电路工作在低频，三极管也是要求工作在低频，并且三极管也具有放大作用。
所以我们在这里采用的是三极管进行放大限幅。
放大限幅原理：当Q1输入端为高电平1时，Q1管导通，此时Q2管的输入端则变为低电平而不能导通，从而经R4对+12V分压后可得输出电压为3V—4V左右。
当Q1输入端为低电平0时，Q1管截止，此时Q2管的输入端则变为高电平而能导通，从而经+12V的电压全部通到接地端，于是将得到约-9V的输出电压。
原理图如2.4.1所示。
图2.4.1 脉冲放大与限幅电路
2.5取样门电路
取样门电路其实就是个乘法电路，就是将语音信号与抽样脉冲进行相乘，得到调制信号。
再通过低通滤波器滤除高频信号就可以得到还原的语音信号。
其实乘法器有很多，我们可以采用MC1496,74LS153等等，这里我们采用的是74LS153来实现。
74LS153就是一个四选一选择器。
74LS153选择器的原理如下：
当A=1 B=1时，Y将1*3的信号调制输出，故为正确的抽样信号
当A=1 B=0时，Y将1*1的信号调制输出，故为0电平
当A=0 B=1时，Y将1*2的信号调制输出，故为0电平
当A=0 B=0时，Y将1*0的信号调制输出，故为0电平
原理图如下：
图2.5.1取样门电路图
第3章系统仿真及对比
仿真软件的仿真能够检验所设计的系统是否能达到预计的调制目的。
能够检验你所设计的方案的可行性。
本次仿真我采用的是systenview仿真软件。
仿真图如下3.3.1所示。
图3.3.1系统仿真图
我们采用高斯信号作为语音信号。
语音信号频率设为300HZ-3400HZ,语音信号波形图如下。
产生的方波信号如下，我们采用的是8KHZ的载波。
语音信号与载波信号经调制形成的PAM信号如下图。
调制信号经低通滤波器还原的语音信号如下图。
以上是采用载波信号满足乃奎斯特抽样定理的8KHz的脉冲信号，经过对比调制后再经过解调未出现波形失真现象。
仍然是原语音信号，采用的是高斯噪声，如下图所示：：
产生的方波信号，将其改为2KHz的载波信号，如下图所示：
则经过调制后的语音信号，如下图所示：
而当还原解调后发现图像已经完全失真，如下图所示：
从而抽样定理得到了验证
第4章总结与体会
4.1总结与体会
为期两周的通信原理课程设计结束了，回想这两周以来我的收获是什么，我觉得在这两周的时间里，我还是学到了不少东西，我们这两周做的课设题目是PAM调制，就是脉冲幅度调制，这个课设主要是验证抽样定理。
刚开始我觉得无从下手，后来，经过熊老师对这个课设原理的细心讲解，终于弄懂了PAM的原理也知道了该怎么做，经过熊老师的提示以及我通过对以前数电的复习我了解了555定时器的应用，也了解了方波电路的产生原理，以及用D触发器进行二分频。
为了将语音信号进行调制，并且可以尽可能无失真的还原出语音信号。
我们需对产生的方波信号进行脉宽和幅度的调整。
使脉冲信号尽可能的满足抽样要求从而无失真的还原出语音信号。
在此次课设中我也学会了一个新的仿真软件systemview。
知道怎样运用它对原理图进行仿真。
在仿真过程中我分别用了满足抽样定理的8KHZ对语音信号进行抽样，还原出的信号基本上没失真，再用个不满足抽样定理的6KHZ抽样信号对语音信号进行抽样，还原的信号已完全失真，从而验证了抽样定理。
总的说来，通过这两周的课程设计，我也更加的充实了自己，学到了很多，因为设计毕竟是理论联系实际的过程，在这次课设中，我深刻的体会到要勤于动脑，勤于查找资料，认认真真的对所接收到的信息进行分析的重要性，所以在以后的学习和工作中，我一定会记住今天我所收获的。
第5章附录与参考文献
1、樊昌信主编.《通信原理》电子工业出版社。
2、阎石主编《数字电路技术基础》高等教育出版社。
3、Systemview仿真指导书
4、Proteus软件仿真设设计指导
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第6章整机原理图
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