實驗一  抽樣定理與脈沖調幅（PAM）實驗

一、實驗目的：
1、  驗證抽樣定理；
2、  觀察了解PAM信號形成過程、平頂展寬解調過程；
3、  了解時分路系統中的路際串話現象。

二、實驗原理及電路說明
1、  抽樣定理
一個頻帶受限信號m(t)，如果它的最高頻率為fh(即m(t)的頻譜中沒有fh以上的分量)，可以唯一地由頻率等于或大于2fh的樣值序列所決定。因此，對于一個最高頻率為3400hz的語音信號m(t)，可以用頻率大于或等于6800hz的樣值序列來表示。
實際上考慮到低通濾波器特性不可能理想，對最高頻率為3400HZ的語音信號，通常采用8KHZ抽樣頻率，這樣可以留出1200HZ的防衛帶。
在驗證抽樣定理的實驗中，用單一頻率fh的正弦波來代替實際的語音信號。采用標準抽樣頻率fs＝8KHZ，改變音頻信號的頻率fh，分別觀察不同頻率時，抽樣序列的低通濾波器的輸出信號，理解抽樣定理。

2、  多路脈沖調幅（信號的形成和解調）
在圖1.1中（附本章后），連接測試孔8和11、13和14后就構成了多路脈沖調幅實驗電路。
將在時間上連續的語音信號經脈沖抽樣形成時間上離散的脈沖調幅信號。  n路抽樣脈沖在時間上是互不交叉、順序排列的，各路的抽樣信號在多路匯接的公共負載上相加便形成合路的脈沖調幅信號。

本實驗的分路選通脈沖直接利用該路的分路抽樣脈沖經適當延遲獲得。接收端的選通電路也采用結型場效應為晶體管作開關元件，但輸出負載不是電阻而不是電容。類似于平頂抽樣的電路是為了解決PAM解調信號的幅度問題。由于時分多路的需要，分路脈沖的寬度ts是很窄的。當占空比為τs/Ts的脈沖通過話路低通濾波器后，低通濾波器輸出信號的幅度很小。這樣大的衰減帶來的后果是嚴重的，但是，在分路選通后加入保持電容，可使分路后的PAM信號展寬到100%的占空比，從而解決信號幅度衰減過大的問題，但平頂抽樣將引起固有的頻率失真。

PAM信號在時間上是離散的，但在幅度上是連續的。而在PCM系統里，PAM信號只有在被量化和編碼后才有傳輸的可能。本實驗僅提供一個PAM系統的簡單模式。
3、  多路脈沖調幅系統中的路際串話
在一個理想的傳輸系統中，各路PAM信號應是嚴格地在本路時隙中的矩形脈沖。但如果傳輸PAM信號的通道頻帶是有限的，則PAM信號就會出現“拖尾”的現象，當“拖尾”嚴重，以至侵入鄰路時隙時，就產生了路際串話。

三、實驗儀器
雙蹤同步示波器　　　　　　　　一臺
數字頻率計　　　　　　　　　　一臺
低頻信號發生器　　　　　　　　一臺
毫伏表　　　　　　　　　　　　一臺
直流穩壓電源　　　　　　　　　一臺
PAM教學實驗箱　　　　　　　 一臺
四、實驗內容

在實驗箱中使用了7805，7905各7812芯片來保護實驗板電子元器件，電路板上標著

＋5V，－5V，＋12V的電源輸入端應輸入+7V，-7V，+14V的電源。

（一）、抽樣和分路脈沖的形成
用示波器和頻率計觀察并記錄各脈沖信號的頻率、波形及脈沖寬度。
1、  在測試點1處觀察主振脈沖信號；
2、  在測試點6處觀察分路抽樣脈沖（1-1）（8KHZ）
3、  在測試點7處觀察分路抽樣脈沖（2-1）（8KHZ）

（二）、驗證抽樣定理

1、  正弦信號從測試孔4輸入，fh<3KHZ,幅度約2Vp-p。

2、  以測試點4的信號作雙蹤同步示波器的同步信號，觀察測試點8－抽樣后形成的PAM信號。把輸入信號調整到合適的頻率上，使PAM信號在示波器上顯示穩定，計算在一個信號周期內的抽樣次數，核對信號頻率與抽樣頻率的關系。

3、  連接測試孔8－14，在測試點15觀察經低通濾波器和放大器的解調信號，測量其頻率確定和輸入信號的關系。

4、  改變Fh,   Fh=6KHZ,重復2、3項內容。

（三）、PAM信號的形成和解調
連接測試孔8－11、13－14、2－12，觀察并畫出以下各點的波形。
1、  在測試孔4輸入的正弦信號　，Fh<3HZ,幅度1.5 Vp-p。
2、  以測試孔4處的信號作為比蹤同步示波器的同步信號，在測試點8處觀察單路PAM信號。
3、  在測試點13處觀察選通后的單路解調展信號。用示波器讀出τ的寬度。
4、  在測試點15處觀察經低通濾波器放大后的音頻信號。
5、  改變輸入正弦信號的頻率（fmax≤2.4KHZ），在測試點15處測量整個系統的頻率特性。

（四）、多路PAM系統中的路際串話現象
接通測試孔3－12，即接入分路選通脈沖（2－2）。
1、  在測試孔4處輸入的正弦信號，fh≤3KHZ。
2、  在測試點15處觀察第一路串入第二路的信號，用示波器觀察并測量其頻率和幅度。
3、  連接測試孔8－9、10－11，將開關K置于電容C11處，重復1、2項的內容，并與之比較。
4、  將開關K置于電容C12處，重復1、2項的內容，并與2、3項的結果比較。

五、實驗報告
1、整理實驗數據，畫出相應的曲線和波形。
2、本實驗在測試點8和13處得到的是哪一類抽樣波形？從理論上對理想抽樣、自然抽樣和平頂抽樣進行對比和說明。
3、對實驗內容（二）進行討論。當fs>2fh和fs<2fh時，低通濾波器輸出的波形是什么？試總結一般規律。
4、實驗內容（四）中的2、3、4項內容有什么區別？分析影響串話的主要因素。根據本實驗電路的元件數據計算信道上的截止頻率。
5、  對改進實驗內容和電路有什么建議？