信号源实验和PAM调制解调实验Word文档格式.docx

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关系及特点。

7．改变基带信号或抽样时钟的频率，多次观察波形。

三、实验器材

1．信号源模块

2．PAM模块

3．60M双踪示波器一台

4．频率计（可选）一台

5．PC机（可选）一台

6．连接线若干

四、实验原理

信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。

1．模拟信号源部分

模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（频率变化范围100Hz～

10KHz）、三角波（频率变化范围100Hz～1KHz）、方波（频率变化范围100Hz～10KHz）、

锯齿波（频率变化范围100Hz～1KHz）以及32KHz、64KHz、1MHz的点频正弦波（幅度

可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。

该部分电路原理框图如图

1-1所示。

在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U005（2864）并

存放在固定的地址中。

当单片机U006（89C51）检测到波形选择开关和频率调节开关送入

的信息后，一方面通过预置分频器调整U004（EPM7128）中分频器的分频比（分频后的信

号频率由数码管M001~M004显示）；

另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，

通过地址选择器选中数据存储器U005中对应地址的区间，输出相应的数字信号。

该数字

信号经过D/A转换器U007（TLC7528）和开关电容滤波器U008（TLC14CD）后得到所需

模拟信号。

2．信号源部分

数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ码（可通过拨码开关SW103、

SW104、SW105改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。

绝大部分电路功能由U004

（EPM7128）来完成，通过拨码开关SW101、SW102可改变整个数字信号源位同步信号

和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图1-2所示。

晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1MHz、256KHz、64KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脉冲信号。

可预置分频器的分频比可通过拨码开关SW101、SW102来改变，分频比范围是1~9999。

分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。

数字信号源部分还包括一个NRZ码产生电路，通过该电路可产生以24位为一帧的周期性NRZ码序列，该序列的码型可通过拨码开关SW103、SW104、SW105来改变。

在后继的码型变换、时分复用、CDMA等实验中，NRZ码将起到十分重要的作用。

3.PAM实验

抽样定理表明：

一个频带限制在（0，4kHz）内的时间连续信号m（t），如果以T≤125微秒的间隔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。

假定将信号m（t）和周期为T的冲激函数δT（t）相乘，如图1-3所示。

乘积便是均匀间隔为T秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上m（t）的值，它表示对函数m（t）的抽样。

若用ms（t）表示此抽样函数，则有：

假设m（t）、δT（t）和ms（t）的频谱分别为M（ω）、δT（ω）和Ms（ω）。

按照频率卷积定理，m（t）δT（t）的傅立叶变换是M（ω）和δT（ω）的卷积：

因为

所以

由卷积关系，上式可写成

该式表明，已抽样信号ms（t）的频谱Ms（ω）是无穷多个间隔为ωs的M（ω）相迭加而成。

这就意味着Ms（ω）中包含M（ω）的全部信息。

需要注意，若抽样间隔T变得大于1/fh，则M（ω）和δT（ω）的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦称混叠），因此不能由Ms（ω）恢复M（ω）。

可见T=1/fh是抽样的最大间隔，

它被称为奈奎斯特间隔。

图1-4画出当抽样频率fs≥2B时（不混叠）及当抽样频率fs＜

2B时（混叠）两种情况下冲激抽样信号的频谱。

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一种调制方式。

如果脉冲

载波是由冲激脉冲组成的，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制的原理。

但是，实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。

本实验模

块采用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1-5所示的原理方框图。

具体的电

路原理图如图1-6所示。

五、实验步骤

1．将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2．插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER1、POWER2，发光

二极管LED001、LED002发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。

（注意，此

处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连

线）

3．模拟信号源部分

①观察“32K正弦波”、“64K正弦波”、“1M正弦波”各点输出的正弦波波形，对

应的电位器“32K幅度调节”、“64K幅度调节”、“1M幅度调节”可分别改变各

正弦波的幅度。

②按下“复位”按键使U006复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角

波”、“锯齿波”、“方波”以及发光二极管LED007灭，数码管M001~M004显示

“2000”。

③按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输

出点“模拟输出”的输出波形为三角波。

逐次按下“波形选择”按键，四个波形

指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。

④将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动旋转编码器K001，改变输出

信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形，并用

频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。

转动电位器“幅度调节1”可改变

输出信号的幅度，幅度最大可达3V以上。

（注意:

发光二极管LED007熄灭，转

动旋转编码器K001时，频率以1Hz为单位变化；

按一下K001，LED007亮，此

时旋转K001，频率以50Hz为单位变化；

再按一下K001，LED007熄灭，频率再

次以1Hz为单位变化）

⑤将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。

⑥模拟信号放大通道：

用导线连接“模拟输出”点与“IN”点，观察“OUT”点波

形，转动电位器“幅度调节2”可改变输出信号的幅度（最大可达6V以上）。

⑦电位器W006用来调节开关电容滤波器U008的控制电压，电位器W007用来调

节D/A转换器U007的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调

节。

4．数字信号源部分

①拨码开关SW101、SW102的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对

应十进制数的1位，以BCD码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得

到不同频率的位同步信号。

分频前的基频信号为2MHz，分频比变化范围是1～

9999，所以位同步信号频率范围是200Hz～2MHz。

例如，若想信号输出点“BS”

输出的信号频率为15.625KHz，则需将基频信号进行128分频，将拨码开关

SW101、SW102设置为0000000100101000，就可以得到15.625KHz的方波信号。

拨码开关SW103、SW104、SW105的作用是改变NRZ码的码型。

1位拨码开关

就对应着NRZ码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨

时，对应的码元为0。

②将拨码开关SW101、SW102设置为0000000100000000，SW103、SW104、SW105

设置为011100100011001110101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。

③改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。

④观察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各点波形（由于时钟信号为晶振输出

的24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、

87.8125K信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）。

5．PAM实验部分

①将信号源模块、PAM/AM模块、终端模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良

好。

②插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的开关POWER1、

POWER2、S2、S3，对应的发光二极管LED001、LED002、D200、D201、LED600、

L1、L2发光，按一下信号源模块的复位键，四个模块均开始工作。

（注意，此处只

是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）

③将信号源模块产生的2KHz（峰-峰值在2V左右，从信号输出点“模拟输出”输出）

的正弦波送入PAM/AM模块的信号输入点“PAM音频输入”，将信号源模块产生的

62.5KHz的方波（从信号输出点64K输出）送入PAM/AM模块的信号输入点“PAM

时钟输入”，观察“调制输出”和“解调输出”测试点输出的波形。

④将单放机（或音频信号发生器）输出的信号经信号源模块放大之后送入PAM/AM模

块的信号输入点“PAM音频输入”，引入适当时钟信号（从“PAM时钟输入”点输入），