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。

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