脉冲幅度调制与解调实验

一. 实验目的

1.理解脉冲幅度的原理特点

2.了解脉冲幅度调制波形的频谱特点

二.实验内容

1.观察基带信号，脉冲幅度调制信号，抽样时钟的波形，并注意观察他们的关系及特点

2.改变基带信号或抽样信号的频率，重复观察波形 3.观察脉冲幅度调制波形的频谱

三.实验器材

信号源模块 PAN AM模块 终端模块 频谱分析模块 20M双踪示波器 频率计 音频信号发生器 立体声单放机 立体声耳机 连接线

四.实验原理

抽样定理表明：一个频带限制在(0,1fH)内的时间联系信号m(t)，如果以

2f秒的时间对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确

H定。

假设将信号m(t)和周期为T的冲激函数

T(t)相乘，如图7-1所示。乘积

便是均匀间隔为T秒的的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上 m(t)的值，他表示对函数m(t)的抽样。若用ms(t)表示此抽样函数，则用：

mtm(t)sT(t)

假设m(t)、

T(t)、和ms(t)的频谱分别为M()、T()和Ms()。按

照频率卷积定理，m(t)T(t)的傅里叶变换是M()和 因为

T()的卷积：

Ms()2Tn12TMsT

s2 TTn ， 1MTT所以

MSS*n

ns则

M1MTnn

s该式表明，已抽样信号ms(t)的频谱Ms()是无穷多个间隔为相迭加而成。这就意味着Ms()中包含M()的全部信息。 需要注意，若抽样间隔T变得大于T1s的M()

2f，则M()和

HT(t)的卷积

1在相邻的周期内存在重叠，因此不能由Ms()恢复M()。可见，

2f是

H抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。

所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的调制方式。如

果脉冲载波是由脉冲组成的，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制原理。

但是，实际上理想的冲激串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。本

实验模板采用32K或64K或1MHz的窄矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串，当然，也可以采用外接抽样脉冲对输入信号进行脉冲幅度调制，本实验采用图7-3所示的原理方框图。

具体的电路原理如图7-4所示

图中，被抽样的信号从S201输入，若此信号为音频信号（300~340），则

它经过TL084构成的电压跟随器隔离之后，被送到模拟开关4066的第1脚。此时，将抽样脉冲由S202输入，其频率大于或等于输入音频信号频率的2倍即可，但至少应高于3400Hz。该抽样脉冲送到U201(4066)的13脚作为控制信号；当该脚为高电平时U201的1脚和2脚导通，输出调制信号；当U201的13脚为低电平，U201的1脚和2脚断开，无波形输出。当U201的2脚就可以观察到比较理想的脉冲幅度调制信号。

若要调制出原始信号，则将调制信号送入截止频率为3400Hz的低通滤波

器。因为脉冲信号的频率远高于输入的音频信号的频率，因此通过低通滤波器之后高频的抽样时钟信号已经被滤除，因此，只需通过一低滤波器便能无失真地还原出原音频信号。

五、实验步骤

1. 将信号源模块、PAM AM模块、频谱分析模块小心地固定在主机箱中，确

保电源接触良好。

2. 插上电源，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下各模块的开关，再

按一下信号源模块的复位键，各模块均开始工作。 3. 将信号模块产生的2KHz（峰-峰值在2左右V，从信号输出点“模拟输出”

输出）62.5KHz的方波（从信号输出点64KHz输出）送入PAMAM模块的信号输入点“PAM时钟输入”，观察“调制输出”和“解调输出”点的波形。

4. 将点“PAM音频输入和“调制输出”的波形分别送入频谱分析模块，观

察其频谱并比较之。

六、实验结果

调制输出

解调输出

PAM音频输入FFT

调制输出FFT

七、实验感想

通过本实验让我们理解脉冲幅度的原理 特点及脉冲幅度调制波形的频谱特点。也验证了采样定理：一个频带限制在(0,fH)内的时间联系信号m(t)，如果以

12f秒的时间

H对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。以及意识到自己的不足，和与同学合作讨论的重要性。