本文主要是介绍通信原理抽样定理和PAM调制解调硬件实验,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
一、实验目的
1. 加深理解抽样定理;
2. 加深理解脉冲幅度调制的原理。
二、实验内容
1. 观测PAM平顶抽样波形;
2. 观测PAM自然抽样波形及解码后波形。
三、实验器材
1. 双踪示波器;
2. 通信原理实验箱信号源模块、①号模块。
四、实验步骤
1. 观测PAM平顶抽样波形
(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S1、S2、S3依次设为10000000、10000000、10000000,将S5拨为1000,使NRZ(抽样脉冲)输出速率为128K,抽样频率为16K: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;
(3)将模块1上的K1选到平顶;
(4)关闭电源,按如下方式连线:
源端口 | 目的端口 | 连线说明 |
信号源:2K同步正弦波 | 模块1:PAM-SIN | 提供被抽样信号 |
信号源:NRZ | 模块1:PAMCLK | 提供抽样时钟 |
※检查连线是否正确,检查无误后打开电源
(5)用示波器观察信号源“2K同步正弦波”和“平顶抽样输出”波形,记录波形;
(6)选做:改变S1、S2、S3使抽样频率为32K,观察信号源“2K同步正弦波”和“平顶抽样输出”波形,记录波形;
(7)选做:改变S5,使抽样频率为32K,观察信号源“2K同步正弦波”和“平顶抽样输出”波形,记录波形。
2. 观测PAM自然抽样波形及解码后波形
(1)关闭电源,对照下表完成实验连线:
(2)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;
(3)将信号源S4设为1010,使CLK1输出32K的时钟;
(4)将模块1上的K1选到自然;
(5)关闭电源,按如下方式连线:
源端口 | 目的端口 | 连线说明 |
信号源:2K同步正弦波 | 模块1:PAM-SIN | 提供被抽样信号 |
信号源:CLK1 | 模块1:PAMCLK | 提供抽样时钟 |
※检查连线是否正确,检查无误后打开电源
(6)用示波器观察信号源“2K同步正弦波”和“自然抽样输出”波形,记录波形;
(7)关闭电源,在上述基础上按如下方式继续连线:
源端口 | 目的端口 | 连线说明 |
模块1:自然抽样输出 | 模块1:IN | 将PAM信号进行译码 |
(8)用PAM-SIN信号做示波器的触发源,用示波器观测并记录PAM-SIN和OUT的波形;
(9)改变抽样时钟频率,将S4设置为1101(使CLK1输出4K的时钟),用示波器观测并记录PAM-SIN和OUT的波形;
(10)改变抽样时钟频率,将S4设置为1111(使CLK1输出1K的时钟),用示波器观测并记录PAM-SIN和OUT的波形;
实验结束,关闭电源、拆除连线、整理实验数据完成实验报告。
五、实验数据及结果分析
1. 观测PAM平顶抽样波形
(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)用示波器观察信号源“2K同步正弦波”和“平顶抽样输出”波形,记录波形;
数据分析:平顶抽样可以由理想抽样和脉冲形成得到,原始信号首先与抽样脉冲相乘,形成理想抽样信号,然后通过一个脉冲形成电路,输出即为所需平顶抽样。平顶抽样是一种在抽样时刻将信号保持为抽样值,而在其他时间则将其置为零的抽样方法。这种抽样方式会导致抽样信号中出现一些不连续的跳变,从而引入了高频分量。平顶抽样的优点是简单直观,易于实现,但缺点是可能会引入不必要的噪声和失真。
(3)选做:改变S1、S2、S3使抽样频率为32K,观察信号源“2K同步正弦波”和“平顶抽样输出”波形,记录波形;
数据分析:改变抽样频率为32K,平顶抽样的输出波形频谱为原来的两倍,所以平顶抽样的输出波形与抽样频率有关。
(4)选做:改变S5,使抽样频率为32K,观察信号源“2K同步正弦波”和“平顶抽样输出”波形,记录波形。
2、观测PAM自然抽样波形及解码后波形
(1)用示波器观察信号源“2K同步正弦波”和“自然抽样输出”波形,记录波形;
数据分析:在抽样脉冲的时间内,自然抽样的抽样信号的顶部是“曲形”的,其形成的包络面与原信号完全契合,由此可知自然抽样的顶部保持了原信号的变化规律。自然抽样定理: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。
(2)用PAM-SIN信号做示波器的触发源,用示波器观测并记录PAM-SIN和OUT的波形;
数据分析:解调后的信号与原始信号相比有相位差,是由于原始信号通过低通滤波器时存在滞后产生相位差。解调是调制的逆过程,从已调信号中回复原始信号,即原始信号通过低通滤波器从已调信号中回复原始信号,即原始信号通过低通滤波器,滤除高频分量,恢复出原始信号。
(3)改变抽样时钟频率,将S4设置为1101(使CLK1输出4K的时钟),用示波器观测并记录PAM-SIN和OUT的波形;
数据分析:由实验数据可知,改变抽样时钟频率,能够很好的还原出原始信号,理论上抽样频率越高还原出的信号约接近原始信号。当抽样频率fs远大于两倍的选频信号时,还原的波形与原信号基本一致,并且没有失真。
(4)改变抽样时钟频率,将S4设置为1111(使CLK1输出1K的时钟),用示波器观测并记录PAM-SIN和OUT的波形;
数据分析:改变抽样时钟的频率,会造成系统的失真,原因是抽样频率小于模拟信号最高频率的两倍。为了能够在抽样后不失真地还原出原始信号,抽样频率必须大于两倍信号谱的最高频率。对于系统失真可以增加一个低通滤波器,它采用的是均匀滤波,它的抽样频率fs不小于2fh,就不会存在混叠现象,通过低通滤波器就可以截取出这一段波形,也就可以还原出波形完成调制了。
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