通信原理实验PAM编译码实验.docx

本科实验报告 实验名称： PCM/PAM 编译码实验 课程名称： 通信原理 实验时间： 06.07 任课教师： 李祥明 实验地点： 4-434 实验教师： □ 原理验证 实验类型： □ 综合设计 学生姓名： 高畅 □ 自主创新 学号/ 班级： 1120111445组 号： 34 学 院： 信息与电子学院 同组搭档： 敬汉丹 专 业： 信息工程（本硕博） 成 绩： PAM 编译码实验 一、实验目的 1、 验证抽样定理 2、 观察了解 PAM 信号形成的过程 3、 了解混迭效应形成的原因 二、实验仪器 1、 ZH7001通信原理综合实验系统 一台 2、 20MHz 双踪示波器 一台 3、 函数信号发生器 一台 三、实验原理 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。 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通信设备整个系统的性能指标。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。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 fh，则可以唯一地由频率等于或大于 2fh 的样值序列所决定。 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始信号。通常将语音信号通过一个 3400Hz 低通滤波器（或通过一个 300～3400Hz 的带通滤波器），限制语音信号的最高频率为 3400Hz，这样可以用频率大于或等于 6800 Hz的样值序列来表示。语音信号的频谱和语音信号抽样频谱见图 2.1.1 和图 2.1.2 所示。从语音信号抽样频谱图可知， 用截止频率为 fh 的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号 m(t)。 实际上，设计实现的滤波器特性不可能是理想的， 对限制最高频率为 3400Hz 的语音信号，通常采用 8KHz抽样频率。这样可以留出一定的防卫带（ 1200Hz），参见图 2.1.3 所示。当抽样频率 fs 低于 2 倍语音信号的最高频率 fh，就会出现频 谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的话音质量，原理参见图 2.1.4 所示。 在抽样定理实验中，采用标准的 8KHz抽样频率，并用函数信号发生器产生一个频率为 fh 的信号来代替实际语音信号。 通过改变函数信号发生器的频率 fh， 观察抽样序列和低通滤波器的输出信号， 检验抽样定理的正确性。 抽样定理实验各点波形见图 2.1.5 所示。 电路原理描述： 输入信号首先经过信号选择跳线开关 K701，当 K701 设置在 N 位置时（左 端），输入信号来自电话接口 1 模块的发送话音信号；当 K701 设置在 T 位置时 （右端），输入信号来自测试信号。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试 信号，当设置在交换模块内的跳线开关 KO01设置在 1_2 位置（左端）时，选择 内部 3.2KHz 测试信号；当设置在 2_3 位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从 J005 模拟测试端口输入。抽样定理实验采用外部测试信号输入。运放U701A、U701B（TL084）和周边阻容器件组成一个 3dB 带宽为 3400Hz 的低通滤波器，用于限制最高的语音信号频率。信号经运放 U701C缓冲输出，送到 U703 CD4066）模拟开关。模拟开关 U703（CD4066）通过抽样时钟完成对信号的抽样，形成抽样序列信号。信号经运放 U702B（ TL084）缓冲输出。运放 U702A、 U702C（TL084）和周边阻容器件组成一个 3dB 带宽为 3400Hz 的低通滤波器，用来恢复原始信号。 跳线开关 K702 用于选择输入滤波器， 当 K702 设置在 F 位置时（左端），送入到抽样电路的信号经过 3400Hz的低通滤波器； 当 K702 设置在 NF 位置时（右端），信号不经过抗混迭滤波器直接送到抽样电路，其目的是为了观 测混迭现象。设置在交换模块内的跳线开 KQ02为抽样脉冲选择开关：设置在 H 位置为平顶抽样（左端），平顶抽样是通过采样保持电容来实现的，且τ =Ts；设 置在 NH 为理想抽样（右端），为便于恢复出的信号观测， 此抽样脉冲略宽， 近似于自然抽样。平顶抽样有利于解调后提高输出信号的电平， 但却会引入信号频谱失真。通常在实际设备里，收端必须采用频率响应为的滤波器来进行频谱校准，抵消失真。这种频谱失真称为孔径失真。 该电路模块各测试点安排如下： 1、 TP701：输入模拟信号 2、 TP702：经滤波器输出的模拟信号 3、 TP703：抽样序列 4、 TP704：恢复模拟信号 四、实验步骤 准备工作：将交换模块内的抽样时钟模式开关 KQ02设置在 NH 位置（右端），将测试信号选择开关 KO