抽样定理实验

1、. 电子科技大学中山学院电子信息学院 学生实验报告 课程名称 通信原理实验 实验名称 实验一 抽样定理实验 班级，姓名 实验时间 2015年 月 日 学号 指导教师李飞鹏 报 告 内容 一、实验目的和任务 1了解抽样信号和抽样保持信号的形成； 2验证抽样定理； 3了解多路抽样路际串话的原因。 二、实验原理简介 1、抽样定理 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f（即m（t）的频H谱中没有f以上的分量），可H以唯一地由频率大于2f的列来表示，抽样频率fs和语音信号m（t）的频谱如图2和图3所示。由频谱可知，用截止频率为f的理H想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m（t），这

2、就说明了抽样定理的正确性。 实际上，考虑到低通滤波器特性不可能理想，对最高频率为3400Hz的语言信号，通常采用8KHz抽样频率，这样可以留出1200Hz的防卫带。见图4。如果fsfH，就会出现频谱混迭的现象，如图5所示。 在验证抽样定理的实验中，我们用单一频率fH的正弦波来代替实际的语音信号。采用标准抽样频率fs8KH。改变音频信号的频率fH，分别观察不同频率Z时，抽样序列和低通滤波器的输出信号，体会抽样定理的正确性。 H样值序列所决定。因此，对于一个最高频率为3400H的Z语音信号m（t），可以用频率大于或等于6800Hz的样值序 验证抽样定理的实验方框图如图6所示。在图8中，连接（8）和

3、（14），就构成了抽样定理实验电路。. . 为结型场抽样门在抽样脉冲的控制下以每秒千次的速度开关，抽样电路采用场效应晶体管开关电路。T3电压加在都处于饱和导通状态，12V效应晶体管，T为驱动三极管。当抽样脉冲没来时，9012.3DK22处于截止状态，场效。抽样脉冲到来时，9012.3DK场效应管栅极，使其处于夹断状态，输出信号“0”2应管栅极电压升高，使其处于导通状态。这样，抽样脉冲期间模拟电路负载是一个电阻，因此抽样门的输出端能得到一串脉冲信号。此脉冲信号的幅度与抽样时输入信号的瞬时值成正比例，脉冲的宽度与抽样脉冲的宽度相同。这种脉冲信号就是脉冲调幅信号。当抽样脉冲宽度远小于抽样周期时，电路

4、可知。用一低通滤波器即可实现对模拟信号的恢复。为了便输出的结果接近于理想抽样序列。由图6于观察，解调电路由射随、低通滤波器和放大器组成， 3400H。低通滤波器的截止频率为Z 、多路脉冲调幅系统中的路际串话2中，8多路脉冲调幅的实验方框图如图7所示。在图）就构成了多路脉冲调1413）和（8）和（11）、连接（ 幅实验电路。 将在时间上连续的语音信号分路抽样电路的作用是：路抽样脉N经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。冲在时间上是互不交叉、顺序排列的。各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉 冲调幅信号。本实验设置了两路分路抽样电路。发送端PAM信号。由分路选通脉冲分离成多路脉冲

5、调幅信号进入接收端后，n路，亦即还原出单路分路抽样与接收端分路选通是一一对应的，这是依靠他们所使用的定时脉冲的对应关系决定的。为简化实验系统，本实验的分路选通脉冲直接利用该路的分路抽样脉冲经适当延迟获得。接收端的选通电路也采用结型场效应晶体管作开关元件，但输出负载不是电阻而是电容。采用这种类似与平顶抽样的是很窄的。当占解调信号的幅度问题。由于时分多路的需要，分路脉冲的宽度电路是为了解决PAMS 的脉T空比为SS 7 多路脉冲调幅实验框图图冲通过话路低通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小。这样大的衰减带来的后果是严重的。的占空比，从而解决信号幅度100信号展宽到但是，在分路选通后加入保持电容

6、，可使分路后的PAM 衰减大的问题。但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。信只有在被量化和编系统里，信号在时间上是离散的，但是幅度上趋势连续的。而在PAMPAMPAM 码后才有传输的可能。本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。 3、多路脉冲调幅系统中的路标串话某一路或某几路路际串话是指在同一时分多路系统中，路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。的通话信号串扰到其它话路上去，这样就产生了同一端机中各路通话之间的串话。串话分可懂串话和不可懂串话，前者造成失密或影响正常通话；后者等于噪声干扰。对路标话必须设法防止。一个实用 的通话系统必须满足对路标串话规定的指标。但是如果传输各路在一个理想的传输系

7、统中，PAM信号应是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。. . 信号就会出现“拖尾”的现象。当“拖尾”严重，以至入侵邻路信号的通道频带是有限的，则PAMPAM 时隙时，就产生了路标串话。所示的低通网络，它的上截止频率为：在考虑通道频带高频谱时，可将整个通道简化为图9?) Rf=1/(2C111 图9 通道的低通等效网络）所示9（a为了分析方便，设第一路有幅主为V的PAM脉冲，而其它路没有。当矩形脉冲通过图时间常数指数下降。这样，就有了RCb的低通网络，输出波形如图9（）所示。脉冲终了时，波形按11第一路脉冲在第二路时隙上的残存电压串话电压。这种由于信道的高频响应不够引起的路标串话 就叫高频串话。

8、=1/(2所示的高通网络。它的下截止频率为：f当考虑通道频带的低频端时，可将通道简化为图102) CR22所示，长长的10(b)，所以当脉冲通过图10(a)所示的高通网络后，输出波形如图C由于R22路以这一路分别产“拖尾”影响到相隔很远的时隙。若计算某一话路上的串话电压，则需要计算前n生的串话电压，积累起来才是总的串话电压。这种由于信道的低频响应不够引起的路标串话就叫做低 频串话。解决低频串话是一项很困难的工作。 通道的高频等效网络图10 限于实验条件，本实验只模拟可高频串话的信道。 三、实验内容和数据记录 准备工作： 1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机； 2、把实验板电

9、源连接线接好接好； 3、开机注意观察电流表I180mA 正电流 I60mA 负电流 若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。 (一)抽样和分路脉冲的形成. . 用示波器和频率计观察并核对各脉冲信号的频率，波形及脉冲宽度，并记录相应的波 CHOP”形频率，示波器工作方式置“ 观察位定时信号。P1观察主振脉冲信号，P21、在 。2）8KH2、用A线观察分路抽样脉冲（12 。2）8KH用B线观察分路抽样脉冲（22 ）同步测试信号源的波形和频率。3、观察（6 PAM信号的形成(二)抽样信号和 3 即处于单路工作状态。K接2、1 2 即处于抽样保持工作状态。K接1、3。记录波形，

10、），B线接（8）输入，示波器、同步正弦信号（6）接（4A线接（4）1 。记录波形，观察取样信号的波形。12）然后A线接（ ）观察抽样保持的波 B线接（811） A线接（13）接（2、（12）接（12），（8 形并作记录。 三)抽样信号的恢复( )工作状态下：在(二）观察取样保持信号经过滤波1513线接（） B线接（1、把（13）接（14） A ）的波形、频率。还原的信号，比较（4）和（15，测量滤），幅度IV132、断开（14）和（）连接，音频信号发生器信号接入（14 波器的频率特性并作记录，画出幅频特性曲线。）（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. . 验证抽样定理四)(2 、接1接2、3 KK31 12）12）接（，（13）接（14），（）和（1、断开（64）连接，（8）接（11），改变音频信号15），B线接（4），幅度约IV，A线接（）2、外接音频信号输入（4）比较，核对信号频率和取样频率的）的波形和频率并与（4发生器的频率，观察（15信号的波形8 KH6 KH4 KH、2KH、3KH、3.4 KH、关系，重点观察300H1KH、22222222?sin 和幅度，并画出系统频响特性，观察抽样保持的失真现象。? 多路抽

12、样的路际串话(五) 即处于多路抽样工作状态。1、2 K接1 即处于抽样保持工作状态。1、2 K接3 即模拟信道有串话传输特性。、2 K接15 。5），外接音频信号1V300H，输入（，（6）接（4）（8）接（111、21KH6）输入的13，在（13）选通的是（12）时，A线接6，B线接12、当（2）接（2 信号。信号，300H，在（13）选通的是5线接（）B线接（13）23、当（2）接（12）时，A2 不会发生串话。，13）5）（122）接（）比较（即信道有积分特性时，（4、8）接9），10）接11），（2 信号，即发生了串话。信号，串入第二路300H6（13）波形，有第一路的（）1KH）（6Z2 。3、，即加大积分传输特性，重做4改接5、把K25 四、结论与心得进行该次试验，组