通信实验3抽样定理和PAM调制解调实验

发布时间：2024-11-28

国脉通信原理实验报告

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:

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实验目的：

实验仪器：

实验原理：

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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 ms(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。

话音输入

模拟开关S

自然抽样/平顶抽样选择

PAM解调

抽样脉冲 LF398

图 3-4 脉冲振幅调制电路原理框图E2 +12 V TP2 1 0u F/1 6 V 1 PAM-SIN 1 04 C1 R7 U2 1 04 LF3 9 8 U3 1 -1 2 V 1 2 C2 0 1 04 3 4 5 6 7 INPUT NC VNC NC NC OUTPUT Vo s NC V+ LOGIC LOGIC R EF NC Ch 14 13 12 11 10 9 8 C LK-IN OUTPUT 12 14 15 11 C3 1 TH3 TH 1 PAM 2 22 E1 OUTPUT 1 0u F/1 6 V R4 C LK-IN 2 1K 7 4LS0 4 1 PAMC LK K1 U1 A 1 C D4 05 2 10 9 5 2 4 Y0 Y1 Y2 Y3 X0 X1 X2 X3 A B VDD INH VEE VSS Xo ut Yo ut 3 TH1 TH C2 9 1 04 VEE -1 2 V 1 50 4 .3 V R9 D4

1 PAM

平抽输顶样出13 1 6 VC C 6 7 8 GND VEE GND C2 1 04 C4 1 04

自抽输然样出

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。 LF398 的内部结构如图 3-6 所示；

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OFAD 30K

。

Vi MCTR

。

+ N1C1

+ N2150

。OUT HOC

。 MREF 。

。

LF398

图 3-6 LF398 的内部电路结构 N1 是输入缓冲放大器，N2 是高输入阻抗射极输出器。S 为逻辑控制采样/保持开关，当 S 接通时，开始采样；当 S 断开时，开始保持。 LF398 的引脚功能为： 3、12 脚：正负电源输入端。 1 脚：Vi,模拟电压输入端。 11 脚：MCTR,逻辑控制输入端，高电平为采样，低电平为保持。 10 脚：MREF,逻辑控制电平参考端，一般接地。 8 脚：HOC,采样/保持电容接入端。 7 脚：OUT,采样/保持输出端。如图 3-5 所示，被抽样信号从 PAM-SIN 输入，进入 LF398 的 1 脚 Vi 端，经内部输入缓冲放大器 N1 放大后送到模拟开关 S,此时，将抽样脉冲作为 S 的控制信号，当 LF398 的 11 脚 MCTR 端为高电平时开关接通，为低电平时开关断开。然后经过射极输出器 N2

输出比较理想的脉冲幅度调制信号。K1 为“平顶抽样”“自然抽样”选择开关。、 2、PAM 解调与滤波电路解调滤波电路由集成运放电路 TL084 组成。组成了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。该电路还在后续实验接收部分有用到。电路如图 3-7 所示

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VCC TP1 0 IN R81

+12 V4

C3 5 12

1 0k E10 3

C7 1 52 TP1 1 OUT 5 6 U7B 7 10 9 C22 1 02 TL0 84 U7C 8 C8 2 22 1 0k W1 1 0K R43 1 0k 13 TH 141

U7A 1 R39 3 k3 TL0 8411

R44 8 k2 C21 2 22

C27 2 23

1 0u F/16 VR29 1 0k

R37 1 0k

R34 1 5k

C25 2 22

TH1 4 R41 12 U7D TL0 84

C28 1 02 TL0 84

-1 2V

R42 1 0k

图 3-7 PAM 解调滤波电路

实验步骤及注意事项1、将信号源模块、模块 1 固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。 2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将信号源模块和模块 1 的电源开关拨下，观察指示灯是否点亮，红灯为+5V 电源指示灯，绿灯为-12V 电源指示灯，黄色为+12V 电源指示灯。 (注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，再打开电源做实验，不要带电连线) 。 3、观测 PAM 自然抽样波形 1) 用示波器观测信号源“2K 同步正弦波”输出，调节 W1 改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在 4V 左右。 2) 将信号源上 S4 设为“1010” ,使“CLK1”输出 32K 时钟。

3) 将模块 1 上 K1 选到“自然” 。 4) 关闭电源，按如下方式连线源端口信号源： “2K 同步正弦波” 信号源： “CLK1” 目标端口模块 1:“PAM-SIN” 模块 1:“PAMCLK” 连线说明提供被抽样信号提供抽样时钟

检查连线是否正确，检查无误后打开电源

5) 用示波器在“自然抽样输出”处观察 PAM 自然抽样波形。 4、观测 PAM 平顶抽样波形 a) 用示波器观测信号源“2K 同步正弦波”输出，调节 W1 改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在 4V 左右。

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b) 将信号源上 S1、S2、S3 依次设为“10000000”“10000000”“10000000” 、、 ,将 S5 拨为“1000” ,使“NRZ” 输出速率为 128K,抽样频率为：NRZ 频率/8(实验中的电路，NRZ 为“1”时抽样，为“0”时保持。在平顶抽样中，抽样脉冲为窄脉冲) 。 c) 将 K1 设为“平顶” 。关闭电源，按下列方式进行连线。源端口信号源：同步正弦波 “2K 信号源： “NRZ” 目标端口模块 1: “PAM-SIN” 模块 1: “PAMCLK” 连线说明提供被抽样信号提供抽样脉冲

d) 打开电源，用示波器在“平顶抽样输出”处观察平顶抽样波形。 5、改变抽样时钟频率，观测自然抽样信号，验证抽样定理。 6、观测解码后 PAM 波形与原信号的区别 1) 步

骤 3 的前 3 步不变,按如下方式连线源端口信号源： “2K 同步正弦波” 信号源： “CLK1” 模块 1:“自然抽样输出” 目标端口模块 1:“PAM-SIN” 模块 1:“PAMCLK” 模块 1:“IN” 连线说明提供被抽样信号提供抽样时钟将 PAM 信号进行译码

2) 将 K1 设为“自然” ,用“PAM-SIN”信号做示波器的触发源，用双踪示波器对比观测“PAM-SIN”和“OUT” 波形。 7、将信号源产生的音乐信号输入到模块 1 的“PAM-SIN”“自然抽样输出”和“IN”相连，PAM 解调信号输出，到信号源上的“音频信号输入” ,通过扬声器听语音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。

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思考练习解答

1、简述平顶抽样和自然抽样的原理及实现方法。自然抽样原理图

自然采样时域和频域波形

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采用平顶抽样的PAM调制信号的框图及信号的波形

平顶抽样信号的恢复

2、在抽样之后，调制波形中包不包含直流分量，为什么？

在抽样之后已调的波形并不带有直流分量，这是由于在离散点取值，使得直流分量被滤除。 3、造成系统失真的原因有哪些？

系统失真可以由于是抽样的频率取值的问题，也可以是系统噪音造成的失真。 4、为什么采用低通滤波器就可以完成PAM 解调？

低通滤波器采用的是均匀滤波，它的抽样频率fs不小于2fh，这样就不会发生混叠现象了。通