信号的抽样与恢复（PAM）

实验  信号的抽样与恢复（PAM）

一、 实验目的

1、验证抽样定理。

2、观察了解PAM信号形成的过程。

二、 实验仪器

1、信号与系统实验箱一台。

2、40MHz示波器一台。

3、频谱仪一台

4、信号源一台

三、 预备知识

1、学习“从抽样信号恢复连续时间信号”。

2、理想低通滤波器的冲击响应形式。

3、冲击函数的性质。

四、 实验原理

利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。在满足抽样定理条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且从抽样信号中可以无失真的恢复出原始信号。

抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。
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fh，则可以唯一的由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。抽样信号的时域与频域变化过程如下图所示:

图5－1  抽样信号的时域与频域变化过程

图5－2  一个完整的PAM电路组成

记在输入、输出端需要加一低通滤波器。前一个低通滤波器是为了滤除高于fg/2的输入信号，防止出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的信号质量。后面一低通滤波器是为了从抽样序列中恢复出信号，滤除抽样信号中的高次谐波分量。

五、 实验步骤

1、采样冲激串的测量：

（1）  用示波器观察插孔“抽样频率”的输出，同时测量插孔“抽样频率”输出信号的频率。

（2）调节电位器W 501（抽样频率调节），改变脉冲信号的输出频率，重复上一步。

2、模拟信号的加入：

（1）通过函数信号发生器模块产生一频率为1KHz的正弦信号（具体的操作：按下函数信号发生器模块的开关电源S3，通过跳线K302选择“正弦波”，跳线  K301选择“中”，调节电位器W301，进行频率细调）。

（2）用导线将函数信号发生器模块的输出端与此模块的插孔“模拟输入”端相连。

3、    信号采样的PAM观察：用示波器观察插孔“抽样信号”的输出，可测量到输入信号的采样序列，用示波器比较采样序列与原始信号的关 系，及采样序列与采样冲激串之间的关系。在测量过程中注意，由于信号采样串为高频脉冲串，由于实际电路的频响范围有限在采样冲激串上会观察到过冲现象。

4、PAM信号的恢复：用示波器观察并测量插孔“模拟输出”端的信号，用示波器比较恢复出的信号与原始信号的关系与差别。

5、改变抽样频率（调节电位器W501）重复上述4步（用三种不同的抽样频率）。

6、用信号源调出20kHZ的抽样信号测量其频谱特性。

六、实验报告要求

1、整理并绘出原信号、抽样信号以及恢复信号的波形，你能得出什么结论？

2、整理在三种不同抽样频率情况下，波形，比较后得出结论。

3、实验调试中的体会。

七、思考题

   1、若连续时间信号为50HZ的正弦波，开关函数为TS=0.5ms的窄脉冲，试求抽样后信号。

   2、设计一个二阶RC低通滤波器，截止频率为5KHZ。

   3、若连续时间信号取频率为200HZ~300HZ的方波和三角波，计算其有效的频带宽度。该信号经频率为的周期脉冲抽样后，若希望通过低通滤波后的信号失真较小，则抽样频率和低通滤波器的截止频率应取多大，试设计一满足上述要求的低通滤波器。