通信原理課程教案實驗七抽樣定理與PAM調制解調實驗

實驗七抽樣定理與PAM調制解調實驗(理論課:教材第九章P265）實驗內容1.抽樣定理實驗2.脈沖幅度調制（PAM）及系統實驗一、實驗目的通過脈沖幅度調制實驗，使學生能加深理解脈沖幅度調制的特點。通過對電路組成、波形和所測數據的分析，加深理解這種調制方式的優缺點。二、實驗電路工作原理（一）電路組成脈沖幅度調制實驗系統如圖5-1所示，由輸入電路、調制電路、脈沖發生電路、解調濾波電路、功放輸出電路等五部分組成，如圖5-2所示。圖5-1脈沖振幅調制電路原理框圖（二）實驗電路工作原理1.輸入電路該電路由發送放大、限幅電路等組成。該電路還用于PCM（一）、PCM（二）、增量調制編碼電路中。由限幅二極管D601、D602組成雙向限幅電路，防止外加輸入信號幅度過大而損壞后面調制電路中的場效應管器件。電路電原理圖如5-2所示。2.PAM調制電路調制電路見圖5-2中的BG601。這是一種單管調制器，采用場效應管3DJ6F，利用其阻抗高的特點和控制靈敏的優越性，能很好的滿足調制要求。取樣脈沖由該管的S極加入，D極輸入音頻信號，由于場效應管良好的開關特性，在TP602處可以測到脈沖幅度調制信號，該信號為雙極性脈沖幅度信號，不含直流分量。3DJ6的G極為輸出負載端，接有取樣保持電路，由R601、C601以及R602等組成，由開關K601來控制，在做調制實驗時，K601的2端與3端相連，能觀察其取樣定理的波形。在做系統實驗時，將K601的1端與2端相連，即與解調濾波電路連通。3.脈沖發生電路該部分電路詳見圖5-2所示，主要有兩種抽樣脈沖，一種由555及其它元件組成，這是一個單諧振蕩器電路，能產生極性、脈寬、頻率可調的方波信號，可通過改變CA601的電容來實現輸出脈沖頻率的變化，以便用來驗證取樣定理，另一種由CPLD產生的8KHz抽樣脈沖，這兩種抽樣脈沖通過開關K602來選擇?？稍赥P603處很方便地觀測到脈沖頻率變化情況和輸出的脈沖波形。4.PAM解調與濾波電路解調濾波電路由集成運放電路TL084組成。組成了一個二階有源低通濾波器，其截止頻率設計在3.4KHz左右，因為該濾波器有著解調的作用，因此它的質量好壞直接影響著系統的工作狀態。該電路還用在接收通道電路中。5.功放輸出電路功放電路主要用來放大輸出信號，提高解調后的音頻信號輸出功率。該電路選用了常見的小功率運放LM386，配以少量的外圍元件來完成。放大后的音頻信號由喇叭作為負載輸出。三、實驗內容1.抽樣定理實驗2.脈沖幅度調制（PAM）及系統實驗四、實驗步驟及注意事項1.脈沖幅度調制實驗步驟用示波器在TP601處觀察，以該點信號輸出幅度不失真時為好，如有削頂失真則減小外加信號源的輸出幅度或調節W108。在TPP603處觀察其取樣脈沖信號。改變CA601處的電容，再用示波器觀察TP602該點波形。做詳細記錄、繪圖。2.PAM通信系統實驗步驟(1)將K602的2端和3端相連，為CPLD產生的8KHz抽樣時鐘脈沖，用示波器觀測TP601～TP604各點波形，并做詳細記錄、繪圖。(2)將K602的1端和2端相連，然后改變CA601的電容，即改變抽樣頻率fsr，使f＞fsr、fc=2fsr、fc＜2fsr，在TP603處用示波器觀測系統輸出波形，以判斷和驗證取樣定理在系統中的正確性，同時做詳細記錄和繪圖，記下在系統通信狀態下的奈奎斯特速率。并分析比較。(3)在TP111處用示波器觀察話音輸出波形，通過喇叭聽話音，感性判斷該系統對話音信號的傳輸質量。3.脈沖幅度調制實驗注意事項(1)CA601上插電容，可改變抽樣時鐘。電容在5600pf～0.1f(2)驗證取樣定理時，有時會產生不同步現象，在示波器中觀察不到穩定的信號。此時可適當調整外加信號頻率，使之同步，有時需要反復耐心地調整才能觀察到。特別當觀察fc2fsr時，注意判斷區別臨界狀態時的波形及頻率，并記下奈氏（Nyquist）速率。圖圖5－2PAM電路電原理圖五、測量點說明TP601：若外加信號幅度過大，則被限幅電路限幅成方波了，因此信號波形幅度盡量小一些。方法是：調節通信話路終端發送放大電路中的電位器W108。TP602：抽樣脈沖波形輸出，其抽樣脈沖波形由抽樣時鐘電路(在TP603處觀察)決定，在抽樣時鐘電路里，在CA601中插上不同大小的電容，可改變抽樣時鐘的頻率。電容值在5600pf0.1fTP603：抽樣時鐘信號輸出，抽樣頻率由CA601上的電容大小決定，用頻率計測量其頻率的大小。電容值在5600pf～0.1fTP604：收端PAM調制信號，由開關K601的1腳與2腳相接。六、實驗報告要求與所用設備1、實驗設備：試驗箱一臺、示波器一臺、信號發生器一臺2、繪出所做實驗的電路、儀表連接調測圖。并列出所測各點的波形、頻率、電壓等有關數據，對所測數據做簡要分析說明。必要時借助于計算公式及推導。3、若發生實驗事故，請將事故的原因、現象、處理的過程在實驗報告中解釋清楚。注：1、由信號發生器產生頻率為1KHZ、幅值為1V的正弦波信號加至S107,J106接通《模擬輸入》；將J104接通《PAMIN》,用示波器觀察TP601波形，如失真調整W108或幅值。將K602置2－3，K601置1－2，觀察TP601—TP603波形改變輸入信號頻率驗證抽樣定理正確性，同時在TP111觀察波形七、實測個點波形1、開關跳線K6011－2K6022－3（8KHZ抽樣脈沖）K6021－2（電容CA601值在5600pf～0.1fTP601:信號發生器送來的1KHZ1V的正弦波信號上圖：TP602雙極性脈沖幅度調制取樣定理波形下圖：TP6038KHZ抽樣時鐘脈沖上圖TP602K6021-2變更電容值后雙極性脈沖幅度調制取樣定理波形