1、實(shí)驗(yàn)七 脈沖幅度調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 理解脈沖幅度調(diào)制的原理和特點(diǎn)。2 了解脈沖幅度調(diào)制波形的頻譜特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 觀察基帶信號(hào)、脈沖幅度調(diào)制信號(hào)、抽樣時(shí)鐘的波形，并注意觀察它們之間的相互關(guān)系及特點(diǎn)。2 改變基帶信號(hào)或抽樣時(shí)鐘的頻率，重復(fù)觀察波形。 3 觀察脈沖幅度調(diào)制波形的頻譜。三、實(shí)驗(yàn)器材1. 信號(hào)源模塊2. PAM、AM模塊3. 終端模塊（可選）4. 頻譜分析模塊5. 20M雙蹤示波器 一臺(tái)6. 頻率計(jì)（可選） 一臺(tái)7. 音頻信號(hào)發(fā)生器（可選） 一臺(tái)8. 立體聲單放機(jī)（可選） 一臺(tái)9. 立體聲耳機(jī) 一副10. 連接線 若干四、實(shí)驗(yàn)原理抽樣定理表明：一個(gè)頻帶限制在（0， ）內(nèi)的

2、時(shí)間連續(xù)信號(hào)，如果以 秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣，則將被所得到的抽樣值完全確定。假定將信號(hào)和周期為T(mén)的沖激函數(shù)相乘，如圖7-1所示。乘積便是均勻間隔為T(mén)秒的沖激序列，這些沖激序列的強(qiáng)度等于相應(yīng)瞬時(shí)上的值，它表示對(duì)函數(shù)的抽樣。若用表示此抽樣函數(shù)，則有：乘法器低通濾波器圖7-1 抽樣與恢復(fù)假設(shè)、和的頻譜分別為、和。按照頻率卷積定理，的傅立葉變換是和的卷積：因?yàn)?所以 由卷積關(guān)系，上式可寫(xiě)成 該式表明，已抽樣信號(hào)的頻譜是無(wú)窮多個(gè)間隔為s的相迭加而成。這就意味著中包含的全部信息。需要注意，若抽樣間隔T變得大于 ，則和的卷積在相鄰的周期內(nèi)存在重疊（亦稱(chēng)混疊），因此不能由恢復(fù)?？梢?jiàn)， 是抽樣的最大間隔，它

3、被稱(chēng)為奈奎斯特間隔。圖7-2畫(huà)出當(dāng)抽樣頻率2B時(shí)（不混疊）及當(dāng)抽樣頻率2B時(shí)（混疊）兩種情況下沖激抽樣信號(hào)的頻譜。00(a) 連續(xù)信號(hào)的頻譜100 （b） 高抽樣頻率時(shí)的抽樣信號(hào)及頻譜（不混疊）0 10（c） 低抽樣頻率時(shí)的抽樣信號(hào)及頻譜（混疊）圖7-2 采用不同抽樣頻率時(shí)抽樣信號(hào)的頻譜所謂脈沖振幅調(diào)制，即是脈沖載波的幅度隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則上述所介紹的抽樣定理，就是脈沖幅度調(diào)制的原理。但是，實(shí)際上理想的沖激脈沖串物理實(shí)現(xiàn)困難，通常采用窄脈沖串來(lái)代替。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K采用32K或64K或1MHz的窄矩形脈沖來(lái)代替理想的窄脈沖串，當(dāng)然，也可以采用外接抽樣脈沖

4、對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制，本實(shí)驗(yàn)采用圖7-3所示的原理方框圖。具體的電路原理圖如圖7-4所示。圖7-3 脈沖幅度調(diào)制原理框圖圖7-4 脈沖幅度調(diào)制電路原理圖圖中，被抽樣的信號(hào)從S201輸入，若此信號(hào)為音頻信號(hào)（3003400Hz），則它經(jīng)過(guò)TL084構(gòu)成的電壓跟隨器隔離之后，被送到模擬開(kāi)關(guān)4066的第1腳。此時(shí)，將抽樣脈沖由S202輸入，其頻率大于或等于輸入音頻信號(hào)頻率的2倍即可，但至少應(yīng)高于3400Hz。該抽樣脈沖送到U201（4066）的13腳作為控制信號(hào)，當(dāng)該腳為高電平時(shí)，U201的1腳和2腳導(dǎo)通，輸出調(diào)制信號(hào)；當(dāng)U201的13腳為低電平時(shí)，U201的1腳和2腳斷開(kāi)，無(wú)波形輸出。因此，

5、在U201的2腳就可以觀察到比較理想的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)。若要解調(diào)出原始語(yǔ)音信號(hào)，則將調(diào)制信號(hào)送入截止頻率為3400Hz的低通濾波器。因?yàn)槌闃用}沖的頻率遠(yuǎn)高于輸入的音頻信號(hào)的頻率，因此通過(guò)低通濾波器之后高頻的抽樣時(shí)鐘信號(hào)已經(jīng)被濾除，因而，只需通過(guò)一低通濾波器便能無(wú)失真地還原出原音頻信號(hào)。解調(diào)電路如圖7-5所示。圖7-5 脈沖幅度調(diào)制信號(hào)解調(diào)電路原理圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1 將信號(hào)源模塊、PAMAM模塊、終端模塊、頻譜分析模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2 插上電源線，打開(kāi)主機(jī)箱右側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，再分別按下四個(gè)模塊中的開(kāi)關(guān)POWER1、POWER2、S2、S3，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管LED001、LE

6、D002、D200、D201、LED600、L1、L2發(fā)光，按一下信號(hào)源模塊的復(fù)位鍵，四個(gè)模塊均開(kāi)始工作。3 將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的2KHz（峰-峰值在2V左右，從信號(hào)輸出點(diǎn)“模擬輸出”輸出）的正弦波送入PAMAM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PAM音頻輸入”，將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的62.5KHz的方波（從信號(hào)輸出點(diǎn)64K輸出）送入PAMAM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PAM時(shí)鐘輸入”，觀察“調(diào)制輸出”和“解調(diào)輸出”點(diǎn)的波形。4 將點(diǎn)“PAM音頻輸入”和“調(diào)制輸出”的波形分別送入頻譜分析模塊，觀察其頻譜并比較之。5 將單放機(jī)（或音頻信號(hào)發(fā)生器）輸出的信號(hào)經(jīng)信號(hào)源模塊放大之后送入PAMAM模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PAM音頻輸入”（

7、方法同實(shí)驗(yàn)五的實(shí)驗(yàn)步驟9），引入適當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)（從“PAM時(shí)鐘輸入”點(diǎn)輸入），重復(fù)上述觀察。（可選）6 將“解調(diào)輸出”引入終端模塊（方法同實(shí)驗(yàn)五的實(shí)驗(yàn)步驟10），用耳機(jī)聽(tīng)還原出來(lái)的聲音，與單放機(jī)直接輸出的聲音比較，判斷該通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。（可選）六、輸入、輸出點(diǎn)參考說(shuō)明1 輸入點(diǎn)參考說(shuō)明PAM音頻：基帶信號(hào)輸入點(diǎn)。PAM時(shí)鐘輸入：抽樣時(shí)鐘信號(hào)輸入點(diǎn)。2 輸出點(diǎn)參考說(shuō)明調(diào)制輸出：PAM調(diào)制信號(hào)輸出點(diǎn)。解調(diào)輸出：PAM解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)思考題1 簡(jiǎn)述抽樣定理。2 本實(shí)驗(yàn)是什么方式的抽樣？為什么？3 本實(shí)驗(yàn)的抽樣形式同理想抽樣有何區(qū)別？理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合加以分析。4 在抽樣之后，調(diào)制波形中包不包含直流分量，為什么？5 造成系統(tǒng)失真的原