實驗? 信號的抽樣與恢復（PAM）

一、 實驗目的

1、驗證抽樣定理。

2、觀察了解PAM信號形成的過程。

二、 實驗儀器

1、信號與系統實驗箱一臺。

2、40MHz示波器一臺。

3、頻譜儀一臺

4、信號源一臺

三、 預備知識

1、學習“從抽樣信號恢復連續時間信號”。

2、理想低通濾波器的沖擊響應形式。

3、沖擊函數的性質。

四、 實驗原理

利用抽樣脈沖把一個連續信號變為離散時間樣值的過程稱為抽樣，抽樣后的信號稱為脈沖調幅（PAM）信號。在滿足抽樣定理條件下，抽樣信號保留了原信號的全部信息，并且從抽樣信號中可以無失真的恢復出原始信號。

抽樣定理在通信系統、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位。數字通信系統是以此定理作為理論基礎。抽樣過程是模擬信號數字化的第一步，抽樣性能的優劣關系到通信設備整個系統的性能指標。
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fh，則可以唯一的由頻率等于或大于2fh的樣值序列所決定。抽樣信號的時域與頻域變化過程如下圖所示:

圖5－1? 抽樣信號的時域與頻域變化過程

圖5－2? 一個完整的PAM電路組成

記在輸入、輸出端需要加一低通濾波器。前一個低通濾波器是為了濾除高于fg/2的輸入信號，防止出現頻譜混迭現象，產生混迭噪聲，影響恢復出的信號質量。后面一低通濾波器是為了從抽樣序列中恢復出信號，濾除抽樣信號中的高次諧波分量。

五、 實驗步驟

1、采樣沖激串的測量：

（1）? 用示波器觀察插孔“抽樣頻率”的輸出，同時測量插孔“抽樣頻率”輸出信號的頻率。

（2）調節電位器W 501（抽樣頻率調節），改變脈沖信號的輸出頻率，重復上一步。

2、模擬信號的加入：

（1）通過函數信號發生器模塊產生一頻率為1KHz的正弦信號（具體的操作：按下函數信號發生器模塊的開關電源S3，通過跳線K302選擇“正弦波”，跳線? K301選擇“中”，調節電位器W301，進行頻率細調）。

（2）用導線將函數信號發生器模塊的輸出端與此模塊的插孔“模擬輸入”端相連。

3、??? 信號采樣的PAM觀察：用示波器觀察插孔“抽樣信號”的輸出，可測量到輸入信號的采樣序列，用示波器比較采樣序列與原始信號的關 系，及采樣序列與采樣沖激串之間的關系。在測量過程中注意，由于信號采樣串為高頻脈沖串，由于實際電路的頻響范圍有限在采樣沖激串上會觀察到過沖現象。

4、PAM信號的恢復：用示波器觀察并測量插孔“模擬輸出”端的信號，用示波器比較恢復出的信號與原始信號的關系與差別。

5、改變抽樣頻率（調節電位器W501）重復上述4步（用三種不同的抽樣頻率）。

6、用信號源調出20kHZ的抽樣信號測量其頻譜特性。

六、實驗報告要求

1、整理并繪出原信號、抽樣信號以及恢復信號的波形，你能得出什么結論？

2、整理在三種不同抽樣頻率情況下，波形，比較后得出結論。

3、實驗調試中的體會。

七、思考題

???1、若連續時間信號為50HZ的正弦波，開關函數為TS=0.5ms的窄脈沖，試求抽樣后信號。

???2、設計一個二階RC低通濾波器，截止頻率為5KHZ。

???3、若連續時間信號取頻率為200HZ~300HZ的方波和三角波，計算其有效的頻帶寬度。該信號經頻率為的周期脈沖抽樣后，若希望通過低通濾波后的信號失真較小，則抽樣頻率和低通濾波器的截止頻率應取多大，試設計一滿足上述要求的低通濾波器。