抽样定理和PAM调制解调实验
14页1、通信原理实验报告实验三:抽样定理和PAM调制解调实验系 别:信息科学与工程学院专业班级:通信1003班学生姓名:揭芳 073同组学生:杨亦奥成 绩:指导教师:(实验时间:20 12年12月7日20 12年12月7日)华中科技大学武昌分校一、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、通过实验,了解了自然抽样和平顶抽样的区别3、对抽样定理的更深一步的了解4、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、号模块一块3、20M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1抽样定理表明:一个频带限制在(0,fH )内的时间连续信号m(t),如果以TW 秒 丁 H 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5 t (t)相乘,如图3-1所示。乘积便是均匀间隔 为t秒的冲
2、激序列,这些冲激序列的强度等于相应瞬时上mt)的值,它表示对函数mt)的抽 样。若用岫表示此抽样函数,则有:m (t) - m(t)5 (t)m(t)壶在亚(0rrr临击仆*)乘法器 低厘痣液器 )图3-1抽样与恢复假设岫、榨和m的频谱分别为M(O )、榨。)和Ms (O )。按照频率卷积定理,m(t) 5 (t)的傅立叶变换是M(o )和5 ()的卷积:() = _Lm(o)*5 ()因为5广泠T (E )n =一32兀 = s T所以/、 1M ()= s TM () * 芝n=s5 ( n )Ts由卷积关系,上式可写成() = T 工 M ( 一 n )n =一3该式表明,已抽样信号ms(t)的频谱Ms()是无穷多个间隔为的M()相迭加而成。 这就意味着Ms()中包含M()的全部信息。需要注意,若抽样间隔T变得大于 4,则M ()和5 ()的卷积在相邻的周期内存2 JH1在重叠(亦称混叠),因此不能由Ms()恢复M()。可见,T =-是抽样的最大间隔,2 JH它被称为奈奎斯特间隔。上面讨论了低通型连续信号的抽样。如果连续信号的频带不是限于0与fH之间,而是 限制在fL (信号的最
3、低频率)与fH (信号的最高频率)之间(带通型连续信号),那么, 其抽样频率fs并不要求达到2fH,而是达到2B即可,即要求抽样频率为带通信号带宽的 两倍。图3-2画出抽样频率f N2B (无混叠)和f 2B (有混叠)时两种情况下冲激抽样信 号的频谱。(c) 低抽样频率时的抽样信号及频谱(混叠)图3-2采用不同抽样频率时抽样信号的频谱2、脉冲振幅调制(PAM)所谓脉冲振幅调制,即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。如果脉冲载 波是由冲激脉冲组成的,则前面所说的抽样定理,就是脉冲增幅调制的原理。但是实际上真正的冲激脉冲串并不能付之实现,而通常只能采用窄脉冲串来实现。因而, 研究窄脉冲作为脉冲载波的PAM方式,将具有实际意义。图3-3自然抽样及平顶抽样波形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
4、,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。图3-4脉冲振幅调制电路原理框图C4104PAMCLK图3-5脉冲幅度调制电路原理图INPUTVosNCNCV-V+NCLOGICNCLOGIC REFNCNCOUTPUTCh平131 6VCCGND67VEE(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;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。、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/
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