实验2 抽样定理及其应用实验

实验2 抽样定理及其应用实验

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

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。

抽样定理实验电路框图，如图1-1所示。

图1-1 抽样的实验过程结构示意图

本实验中需要用到以下5个功能模块。

1．DDS 信号源：它提供正弦波等信号，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。

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。

3．PAM 脉冲调幅模块：它采用模拟开关CD4066实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输DDS

信号源

抽样脉冲

形成电路 信道模拟 信号恢复 滤波器

开关抽样器 32P01 32TP01 32P02 32P03 P15

4SW02控制 P09

P14 P03 32W01

出。因此，本模块实现的是自然抽样。

4．接收滤波器与功放模块：接收滤波器低通带宽有2.6KHZ和5KHZ两种，分别由开关K601上位和中位控制，接收滤波器的作用是恢复原调制信号。

5．时钟与基带数据发生模块：它提供系统工作时钟和接收数字低通滤波器工作时钟。四、实验内容及步骤

1．插入有关实验模块：

在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PAM脉冲幅度调制模块”，插到底板“G、H”号的位置插座上（具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。

2．信号线连接：

用专用铆孔导线将P03、32P01；P09、32P02；32P03、P14连接（注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔）。

3．加电：

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

4．输入模拟信号观察：

将DDS信号源产生的三角波（模拟信号最好用复杂信号，如三角波，根据本实验平台恢复滤波器带宽，三角波频率选1.5KHZ较好）送入抽样模块的32P01点，用示波器在32P01处观察，调节电位器W01，使该点正弦信号幅度约2V（峰一峰值）。

5．取样脉冲观察：

当DDS信号源处于“PWM波”状态(D04D03D02D01=0001)，旋转SS01可改变取样脉冲的频率。示波器接在32P02上，可观察取样脉冲波形。考虑到1.5KHZ三角波有效带宽不低于4.5KHZ(三次谐波)，因此抽样频率要大于9KHZ。

6．取样信号观察：

示波器接在32TP01上，可观察PAM取样信号，示波器接在32P03上，调节“PAM脉冲幅度调制”上的32W01可改变PAM信号传输信道的特性，PAM取样信号波形会发生改变。7．取样恢复信号观察：

PAM解调用的低通滤波器电路（接收端滤波放大模块，信号从P14输入）设有两组参数，其截止频率分别为 2.6KHZ、5KHZ。调节不同的输入信号频率和不同的抽样时钟频率，用示波器观测各点波形，验证抽样定理，并做详细记录、绘图。（注意，调节32W01应使32TP01、32P03两点波形相似，即以不失真为准。）

8．关机拆线：

实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。

五、实验结果

1.抽样后信号经过PAM模拟信道传输及接收数字低通滤波器后，波形可能会出现相位失真和幅度失真。

2.对上述1.5KHZ三角波抽样，分析应选用那种带宽的恢复滤波器，为什么？

答：应选用带宽为1.5KHZ的低通滤波器进行恢复滤波，因为抽样后频谱会进行搬移，最终只需得到三角波的频谱就可以，故带宽应为1.5KHZ。

3.实验所观察到的图：