PAM 调制与抽样定理实验

《信息处理综合实验》

实验报告（一）

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日期：2020-11-15

实验一 PAM 调制与抽样定理实验

一、实验目的

1．掌握自然抽样、平顶抽样特性；

2．理解抽样脉冲脉宽、频率对恢复信号的影响； 3．理解低通滤波器幅频特性对恢复信号的影响； 4．了解混迭效应产生的原理。

二、实验内容及步骤

自然抽样验证

(1). 选择自然抽样功能 在实验框图上通过“切换开关”，选择到“自然抽样”功能； (2). 修改参数进行测量 通过实验框图上的“原始信号”、“抽样脉冲”按钮，设置实验参数，如：设置原始信 号为：“正弦”，2000hz，幅度为 17；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比：4/8（50%）；

(3). 抽样信号时域观测 用双通道示波器，在 3P2 可观测原始信号，在 3P4 可观测抽样脉冲信号，在 3P6 可观 测 PAM 取样信号；

(4). 抽样信号频域观测 使用示波器的 FFT 功能或频谱仪，分别观测 3P2,3P4,3P6 测量点的频谱；

(5). 恢复信号观察 通过实验框图上的“恢复滤波器”按钮，设置恢复滤波器的截止频率为 3K（点击截止 频率数字），在 6P3 观察经过恢复滤波器后，恢复信号的时域波形。 (6). 改变参数重新完成上述测量 修改模拟信号的频率及类型，修改抽样脉冲的频率，重复上述操作。 频谱混叠现象验证

(1). 设置各信号参数 设置原始信号为：“正弦”，1000hz，幅度为 20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空 比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K；

(2). 频谱混叠时域观察 使用示波器观测原始信号 3P2，恢复后信号 6P4。逐渐增加 3P2 原始信号频率:1k，2k， 3k,…,7k，8k；观察示波器测量波形的变化。当 3P2 为 6k 时，记录恢复信号波形及频率； 当 3P2 为 7k 时，记录恢复信号波形及频率；记录 3P2 为不同情况下，信号的波形，并 分析原因，其是否发生频谱混叠？

(3). 频谱混叠频域观察 使用示波器的 FFT 功能或频谱仪观测抽样后信号 3P6，然后重新完成上述步骤（2） 操作。观察在逐渐增加 3P2 原始信号频率时，抽样信号的频谱变化，分析其在什么情况 下发生混叠；

(4). 频谱混叠扩展 根据自己理解，尝试验证其它情况下发生频谱混叠的情况。如：修改原始信号为三角 波，验证频谱混叠。

抽样脉冲占空比恢复信号影响

(1). 设置各信号参数 设置原始信号为：“正弦”，1000hz，幅度为 20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空 比：4/8（50%）；恢复滤波器截止频率：2K

(2). 修改抽样脉冲占空比 使用示波器观测原始信号 3P2，恢复后信号 6P4。点击“抽样脉冲”按钮，逐渐修改 抽样脉冲占空比，为 1/8,2/8,…,7/8（主要观测 1/2,1/4,1/8 三种情况）。在修改占空比过程 中，观察 6P4 恢复信号的幅度变化，并记录波形。分析占空比对抽样定理有什么影响？ 平顶抽样验证

(1). 修改参数进行测量 通过实验框图上的“原始信号”、“抽样脉冲”按钮，设置实验参数；如：设置原始信 号为：“正弦”，1000hz，幅度为 20；设置抽样脉冲：频率：8000hz，占空比：4/8（50%）；

(2). 对比自然抽样和平顶抽样频谱 使用示波器的 FFT 功能或频谱仪观测抽样后信号 3P6。在实验框图上通过“切换开关”， 选择到“自然抽样”功能，观察并记录其频谱；切换到“平顶抽样”，观察并记录器频谱。 分析自然抽样和平顶抽样后，频谱有什么区别？结合理论分析其原因。

三、实验结果

自然抽样验证

频谱混叠现象验证

抽样脉冲占空比恢复信号影响

平顶抽样验证

四、实验结论

通过抽样定理实验，对采样定理的理解更加深刻，及采样频率与待采信号频率的至少为2倍关系，否则会发生频谱混叠。抽样是对信号数字化的关键步骤，抽样的好坏决定了结果。 通过实践参与该次实验，理论联系实际的能力得到加强。