通信原理实验指导书(完整).pdf
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实验一:抽样定理实验
一、实验目的
1、熟悉TKCS—AS型通信系统原理实验装置;
2、熟悉用示波器观察信号波形、测量频率与幅度;
3、验证抽样定理;
二、实验预习要求
1、复习《通信系统原理》中有关抽样定理的内容;
2、阅读本实验的内容,熟悉实验的步骤;
三、实验原理和电路说明
1、概述
在通信技术中为了获取最大的经济效益,就必须充分利用信道的传输能力,扩大通信容量。因此,采取多路
化制式是极为重要的通信手段。最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)
通信系统。频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制,把各路基带信号频谱搬移到不同的频
段上,在同一信道上传输。而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样,把抽样后的脉冲信
号按时序排列起来,在同一信道中传输。
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。在满足抽样定理的条件下,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地恢复出原
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的。
在工作设备中,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整个系统的性能指标。
作为例子,图1-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。从图中可以看出要实现对语音的PCM编
码,首先就要对语音信号进行抽样,然后才能进行量化和编码。因此,抽样过程是语音信号数字化的重要环节,
也是一切模拟信号数字化的重要环节。
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图1-1单路PCM系统示意图
为了让实验者形象地观察抽样过程,加深对抽样定理的理解,本实验提供了一种典型的抽样电路。除此,
本实验还模拟了两路PAM通信系统,从而帮助实验者初步了解时分多路的通信方式。
2、抽样定理
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f(即m(t)的频谱中没有f以上的分量),可以
HH
唯一地由频率等于或大于2f的样值序列所决定。因此,对于一个最高频率为3400Hz的语音信号m(t),可以
H
用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示。抽样频率fs和语音信号m(t)的频谱如图1-2和图1-3所示。
由频谱可知,用截止频率为f的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t),这就说明了抽样定理的
H
正确性。
实际上,考虑到低通滤波器特性不可能理想,对最高频率为3400Hz的语音信号,通常采用8KHz抽样频
率,这样可以留出1200Hz的防卫带,见图1-4。如果fs2f,就会出现频谱混迭的现象,如图1-5所示。
H
在验证抽样定理的实验中,我们用单一频率f的正弦波来代替实际的语音信号,采用标准抽样频率
H
fs=8KHz,改变音频信号的频率f,分别观察不同频率时,抽样序列和低通滤波器的输出信号,体会抽样定理
H
的正确性。
图1-