抽樣定理實(shí)驗(yàn)

1、. 電子科技大學(xué)中山學(xué)院電子信息學(xué)院 學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告 課程名稱 通信原理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱 實(shí)驗(yàn)一 抽樣定理實(shí)驗(yàn) 班級，姓名 實(shí)驗(yàn)時間 2015年 月 日 學(xué)號 指導(dǎo)教師李飛鵬 報 告 內(nèi)容 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) 1了解抽樣信號和抽樣保持信號的形成； 2驗(yàn)證抽樣定理； 3了解多路抽樣路際串話的原因。 二、實(shí)驗(yàn)原理簡介 1、抽樣定理 抽樣定理指出，一個頻帶受限信號m（t），如果它的最高頻率為f（即m（t）的頻H譜中沒有f以上的分量），可H以唯一地由頻率大于2f的列來表示，抽樣頻率fs和語音信號m（t）的頻譜如圖2和圖3所示。由頻譜可知，用截止頻率為f的理H想低通濾波器可以無失真地恢復(fù)原始信號m（t），這

2、就說明了抽樣定理的正確性。 實(shí)際上，考慮到低通濾波器特性不可能理想，對最高頻率為3400Hz的語言信號，通常采用8KHz抽樣頻率，這樣可以留出1200Hz的防衛(wèi)帶。見圖4。如果fsfH，就會出現(xiàn)頻譜混迭的現(xiàn)象，如圖5所示。 在驗(yàn)證抽樣定理的實(shí)驗(yàn)中，我們用單一頻率fH的正弦波來代替實(shí)際的語音信號。采用標(biāo)準(zhǔn)抽樣頻率fs8KH。改變音頻信號的頻率fH，分別觀察不同頻率Z時，抽樣序列和低通濾波器的輸出信號，體會抽樣定理的正確性。 H樣值序列所決定。因此，對于一個最高頻率為3400H的Z語音信號m（t），可以用頻率大于或等于6800Hz的樣值序 驗(yàn)證抽樣定理的實(shí)驗(yàn)方框圖如圖6所示。在圖8中，連接（8）和

3、（14），就構(gòu)成了抽樣定理實(shí)驗(yàn)電路。. . 為結(jié)型場抽樣門在抽樣脈沖的控制下以每秒千次的速度開關(guān)，抽樣電路采用場效應(yīng)晶體管開關(guān)電路。T3電壓加在都處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，12V效應(yīng)晶體管，T為驅(qū)動三極管。當(dāng)抽樣脈沖沒來時，9012.3DK22處于截止?fàn)顟B(tài)，場效。抽樣脈沖到來時，9012.3DK場效應(yīng)管柵極，使其處于夾斷狀態(tài)，輸出信號“0”2應(yīng)管柵極電壓升高，使其處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣，抽樣脈沖期間模擬電路負(fù)載是一個電阻，因此抽樣門的輸出端能得到一串脈沖信號。此脈沖信號的幅度與抽樣時輸入信號的瞬時值成正比例，脈沖的寬度與抽樣脈沖的寬度相同。這種脈沖信號就是脈沖調(diào)幅信號。當(dāng)抽樣脈沖寬度遠(yuǎn)小于抽樣周期時，電路

4、可知。用一低通濾波器即可實(shí)現(xiàn)對模擬信號的恢復(fù)。為了便輸出的結(jié)果接近于理想抽樣序列。由圖6于觀察，解調(diào)電路由射隨、低通濾波器和放大器組成， 3400H。低通濾波器的截止頻率為Z 、多路脈沖調(diào)幅系統(tǒng)中的路際串話2中，8多路脈沖調(diào)幅的實(shí)驗(yàn)方框圖如圖7所示。在圖）就構(gòu)成了多路脈沖調(diào)1413）和（8）和（11）、連接（ 幅實(shí)驗(yàn)電路。 將在時間上連續(xù)的語音信號分路抽樣電路的作用是：路抽樣脈N經(jīng)脈沖抽樣形成時間上離散的脈沖調(diào)幅信號。沖在時間上是互不交叉、順序排列的。各路的抽樣信號在多路匯接的公共負(fù)載上相加便形成合路的脈 沖調(diào)幅信號。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了兩路分路抽樣電路。發(fā)送端PAM信號。由分路選通脈沖分離成多路脈沖

5、調(diào)幅信號進(jìn)入接收端后，n路，亦即還原出單路分路抽樣與接收端分路選通是一一對應(yīng)的，這是依靠他們所使用的定時脈沖的對應(yīng)關(guān)系決定的。為簡化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)的分路選通脈沖直接利用該路的分路抽樣脈沖經(jīng)適當(dāng)延遲獲得。接收端的選通電路也采用結(jié)型場效應(yīng)晶體管作開關(guān)元件，但輸出負(fù)載不是電阻而是電容。采用這種類似與平頂抽樣的是很窄的。當(dāng)占解調(diào)信號的幅度問題。由于時分多路的需要，分路脈沖的寬度電路是為了解決PAMS 的脈T空比為SS 7 多路脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn)框圖圖沖通過話路低通濾波器后，低通濾波器輸出信號的幅度很小。這樣大的衰減帶來的后果是嚴(yán)重的。的占空比，從而解決信號幅度100信號展寬到但是，在分路選通后加入保持電容

6、，可使分路后的PAM 衰減大的問題。但我們知道平頂抽樣將引起固有的頻率失真。信只有在被量化和編系統(tǒng)里，信號在時間上是離散的，但是幅度上趨勢連續(xù)的。而在PAMPAMPAM 碼后才有傳輸?shù)目赡?。本?shí)驗(yàn)僅提供一個PAM系統(tǒng)的簡單模式。 3、多路脈沖調(diào)幅系統(tǒng)中的路標(biāo)串話某一路或某幾路路際串話是指在同一時分多路系統(tǒng)中，路際串話是衡量多路系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。的通話信號串?dāng)_到其它話路上去，這樣就產(chǎn)生了同一端機(jī)中各路通話之間的串話。串話分可懂串話和不可懂串話，前者造成失密或影響正常通話；后者等于噪聲干擾。對路標(biāo)話必須設(shè)法防止。一個實(shí)用 的通話系統(tǒng)必須滿足對路標(biāo)串話規(guī)定的指標(biāo)。但是如果傳輸各路在一個理想的傳輸系

7、統(tǒng)中，PAM信號應(yīng)是嚴(yán)格地限制在本路時隙中的矩形脈沖。. . 信號就會出現(xiàn)“拖尾”的現(xiàn)象。當(dāng)“拖尾”嚴(yán)重，以至入侵鄰路信號的通道頻帶是有限的，則PAMPAM 時隙時，就產(chǎn)生了路標(biāo)串話。所示的低通網(wǎng)絡(luò)，它的上截止頻率為：在考慮通道頻帶高頻譜時，可將整個通道簡化為圖9?) Rf=1/(2C111 圖9 通道的低通等效網(wǎng)絡(luò)）所示9（a為了分析方便，設(shè)第一路有幅主為V的PAM脈沖，而其它路沒有。當(dāng)矩形脈沖通過圖時間常數(shù)指數(shù)下降。這樣，就有了RCb的低通網(wǎng)絡(luò)，輸出波形如圖9（）所示。脈沖終了時，波形按11第一路脈沖在第二路時隙上的殘存電壓串話電壓。這種由于信道的高頻響應(yīng)不夠引起的路標(biāo)串話 就叫高頻串話。

8、=1/(2所示的高通網(wǎng)絡(luò)。它的下截止頻率為：f當(dāng)考慮通道頻帶的低頻端時，可將通道簡化為圖102) CR22所示，長長的10(b)，所以當(dāng)脈沖通過圖10(a)所示的高通網(wǎng)絡(luò)后，輸出波形如圖C由于R22路以這一路分別產(chǎn)“拖尾”影響到相隔很遠(yuǎn)的時隙。若計(jì)算某一話路上的串話電壓，則需要計(jì)算前n生的串話電壓，積累起來才是總的串話電壓。這種由于信道的低頻響應(yīng)不夠引起的路標(biāo)串話就叫做低 頻串話。解決低頻串話是一項(xiàng)很困難的工作。 通道的高頻等效網(wǎng)絡(luò)圖10 限于實(shí)驗(yàn)條件，本實(shí)驗(yàn)只模擬可高頻串話的信道。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)記錄 準(zhǔn)備工作： 1、按實(shí)驗(yàn)板上所標(biāo)的電源電壓開機(jī)，調(diào)準(zhǔn)所需電壓，然后關(guān)機(jī)； 2、把實(shí)驗(yàn)板電

9、源連接線接好接好； 3、開機(jī)注意觀察電流表I180mA 正電流 I60mA 負(fù)電流 若與上述電流差距太大，要迅速關(guān)機(jī)，檢查電源線有無接錯或其它原因。 (一)抽樣和分路脈沖的形成. . 用示波器和頻率計(jì)觀察并核對各脈沖信號的頻率，波形及脈沖寬度，并記錄相應(yīng)的波 CHOP”形頻率，示波器工作方式置“ 觀察位定時信號。P1觀察主振脈沖信號，P21、在 。2）8KH2、用A線觀察分路抽樣脈沖（12 。2）8KH用B線觀察分路抽樣脈沖（22 ）同步測試信號源的波形和頻率。3、觀察（6 PAM信號的形成(二)抽樣信號和 3 即處于單路工作狀態(tài)。K接2、1 2 即處于抽樣保持工作狀態(tài)。K接1、3。記錄波形，

10、），B線接（8）輸入，示波器、同步正弦信號（6）接（4A線接（4）1 。記錄波形，觀察取樣信號的波形。12）然后A線接（ ）觀察抽樣保持的波 B線接（811） A線接（13）接（2、（12）接（12），（8 形并作記錄。 三)抽樣信號的恢復(fù)( )工作狀態(tài)下：在(二）觀察取樣保持信號經(jīng)過濾波1513線接（） B線接（1、把（13）接（14） A ）的波形、頻率。還原的信號，比較（4）和（15，測量濾），幅度IV132、斷開（14）和（）連接，音頻信號發(fā)生器信號接入（14 波器的頻率特性并作記錄，畫出幅頻特性曲線。）（14 6 KH 8 KH4 KH3.4 KH2KH300H 1KH3KH 222

11、222 2 2 IV 0.046 4.40 1.06 6.24 9.8 10.4 10.2 7.52 幅(15) 度. . 驗(yàn)證抽樣定理四)(2 、接1接2、3 KK31 12）12）接（，（13）接（14），（）和（1、斷開（64）連接，（8）接（11），改變音頻信號15），B線接（4），幅度約IV，A線接（）2、外接音頻信號輸入（4）比較，核對信號頻率和取樣頻率的）的波形和頻率并與（4發(fā)生器的頻率，觀察（15信號的波形8 KH6 KH4 KH、2KH、3KH、3.4 KH、關(guān)系，重點(diǎn)觀察300H1KH、22222222?sin 和幅度，并畫出系統(tǒng)頻響特性，觀察抽樣保持的失真現(xiàn)象。? 多路抽

12、樣的路際串話(五) 即處于多路抽樣工作狀態(tài)。1、2 K接1 即處于抽樣保持工作狀態(tài)。1、2 K接3 即模擬信道有串話傳輸特性。、2 K接15 。5），外接音頻信號1V300H，輸入（，（6）接（4）（8）接（111、21KH6）輸入的13，在（13）選通的是（12）時，A線接6，B線接12、當(dāng)（2）接（2 信號。信號，300H，在（13）選通的是5線接（）B線接（13）23、當(dāng)（2）接（12）時，A2 不會發(fā)生串話。，13）5）（122）接（）比較（即信道有積分特性時，（4、8）接9），10）接11），（2 信號，即發(fā)生了串話。信號，串入第二路300H6（13）波形，有第一路的（）1KH）（6Z2 。3、，即加大積分傳輸特性，重做4改接5、把K25 四、結(jié)論與心得進(jìn)行該次試驗(yàn)，組