通信原理实验—— 抽样定理及脉冲振幅调制实验(PAM)

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。

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：抽样定理和脉冲调幅（PAM ）实验 实验时间：班级：通信091 姓名：Jxairy 学号：910705131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 环 境 与 仪 器: 1)抽样定理和脉冲调幅（PAM ）实验模块 2)数字频率计 8110A 3) 低频信号发生器XFD7 4) 直流稳压电源 JWY-30-4 5) 双踪同步示波器 SR8 6) 毫伏表 GB9 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”，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM ）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。

并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。

图02-01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。

图02-01 单路PCM 系统示意图1. 抽样定理：一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H （即m(t)的频谱中没有f H 以上的分量），可以唯一地由频率等于或大于2f H 的样值序列所决定。

图02-02 抽样定理实验方框图2.脉冲幅度调制（PAM）：是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种的调制方式。

若脉冲载波是冲激脉冲m()t就是一个PAM信号。

序列，则按抽样定理进行抽样得到的信号sPAM信号在时间上是离散的，但在幅度上却是连续的。

而在PCM系统里，PAM信号只有在被量化和编码后才有传输的可能。

本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。

图02-03 多路脉冲调幅实验框图实验内容及过程:(一)、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。

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：抽样定理和脉冲调幅（PAM ）实验 实验时间：班级：通信091 姓名：Jxairy 学号：910705131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 环 境 与 仪 器: 1)抽样定理和脉冲调幅（PAM ）实验模块 2)数字频率计 8110A 3) 低频信号发生器XFD7 4) 直流稳压电源 JWY -30-4 5) 双踪同步示波器 SR8 6) 毫伏表 GB9 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”，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM ）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。

并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。

图02-01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。

图02-01 单路PCM 系统示意图1. 抽样定理：一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H （即m(t)的频谱中没有f H 以上的分量），可以唯一地由频率等于或大于2f H 的样值序列所决定。

图02-02 抽样定理实验方框图2.脉冲幅度调制（PAM）：是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种的调制方式。

若脉冲载波是冲激脉冲序列，则按抽样定理进行抽样得到的信号m()t就是一个PAM信号。

sPAM信号在时间上是离散的，但在幅度上却是连续的。

而在PCM系统里，PAM信号只有在被量化和编码后才有传输的可能。

本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。

图02-03 多路脉冲调幅实验框图实验内容及过程:(一)、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。

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。

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。

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。

《通信原理》实验报告系别：信息科学与工程学院专业班级：电信学生姓名：学号：同组学生：成绩：指导教师：实验三 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、 60M 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，Hf ）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 (Tδ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()sMω。

按照频率卷积定理，()m t ()T t δ的傅立叶变换是()Mω和()T δω的卷积：[]1()()()2s T M Mωωδωπ=*因为 2()T T s n n Tπδδωω∞=-∞=-∑Tsπω2=所以1()()()s Ts n M M n T ωωδωω∞=-∞⎡⎤=*-⎢⎥⎣⎦∑ 由卷积关系，上式可写成1()()s sn M M n Tωωω∞=-∞=-∑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。

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。

电子信息工程系实验报告课程名称：现代通信原理与技术实验项目名称：抽样定理和脉冲调幅（PAM ）实验 实验时间：班级：通信092 姓名： 陈萍萍 学号：一、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。

二、实验仪器1. 抽样定理和脉冲调幅（PAM ）实验模块2. 数字频率计 8110A3. 低频信号发生器 XFD74. 直流稳压电源 JWY-30-45. 双踪同步示波器 SR86. 毫伏表 GB9三、实 验 原 理:概述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，而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。

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”，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM ）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。

并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。

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。

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。

图2-1 单路PCM 系统示意图 1. 抽样定理抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H （即m(t)的频谱中没有f H 以上的分量），可以唯一地由频率等于或大于2f H 的样值序列所决定。