通信原理实验-抽样定理
抽样定理和PAM
河南工学院《通信原理》课程实验报告系部：电子通信工程系班级：通技142姓名：吴志强学号： 140413229实验抽样定理和脉冲调幅实验一、实验目的1)验证抽样定理；2)观察了解PAM信号形成过程，平顶展宽解调过程。
3)了解时分多路系统中的路际串话现象。
二、基本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。
下图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。
单路PCM系统示意图1、抽样定理一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为fH(即m(t)的频谱中没有fH以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2fH的样值序列所决定。
对于一个最高频率为3400Hz的语音信号m(t)，可以用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示。
抽样频率fs和语音信号m(t)的频谱如图所示。
由频谱可知，用截止频率为fH的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)，fHMf语音信号的频谱fHMff s 2f sf H f s +f Hf s +2理想低通滤波器语言信号的抽样频谱和抽样信号的频谱实际上，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，见下图。
如果fs ＜2fH ，就会出现频谱混迭的现象，如图所示。
0fHMff s 2f sfHf s +f Hf s +2一般低通滤波器留出防卫带的语音信号的抽样频谱fHMff s 2f sf H f s +f Hf s +2fs ＜2fH 时语音信号的抽样频谱实验原理图：音频信号抽样门低通滤波抽样脉冲抽样定理实验方框图多路脉冲调幅(PAM信号的形成和解调)音频信号1音频信号2分路抽样1分路抽样2分路3分路2相加信道分路选通1展宽低通分路2'多路脉冲调幅实验框图分路抽样电路的作用：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。
通信原理实验-抽样定理实验
电子与信息工程系《通信原理实验》任务及报告书实验名称抽样定理实验指导教师班级姓名学号总成绩一、实验目的1.掌握抽样定理的概念；2.掌握模拟信号抽样与还原的原理与实现方法；3.了解模拟信号抽样过程的频谱。
二、实验内容1.采用不同频率的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号与还原信号的波形和频谱；2.采用同一频率但不同占空比的方波对同一模拟信号抽样并还原，观测并比较抽样信号与还原信号的波形和频谱。
三、所需设备1.信号源模块；2.模拟信号数字化模块；3.20MHz双踪示波器；4.频谱分析仪（可用数字存储示波器代替）。
四、实验原理1.简述抽样定理的概念及实现方法……2.抽样信号的还原……五、实验步骤1.将所用模块固定在机箱中，确保电源接触良好；2.连线：信号源模块模拟信号数字化模块2K正弦基波—————————————抽样信号DDS-OUT —————————————抽样脉冲模拟信号数字化模块模拟信号数字化模块PAM输出—————————————解调输入3.接通电源（220V AC输入开关、模块电源开关要全部打开）；4.调节信号源模块“2K调幅”旋钮，使“2K正弦基波”输出3V左右；5.不同频率方波抽样：a.信号源模块“DDS-OUT”测试点输出选择“方波A”，调节“DDS调幅”旋钮，使其峰峰值为3V左右；b.示波器双踪观测“抽样信号”与“PAM输出”测试点波形，对比方波A的频率为4KHz、8KHz、116KHz、32KHz等典型频率值时“PAM输出”测试点的波形和频谱；c.示波器双踪观测“抽样信号”与“解调输出”测试点波形，对比各典型频率值时抽样信号还原的效果。
6.同频率但不同占空比方波抽样：a.信号源模块“DDS-OUT”测试点输出选择“方波B”，调节“DDS调幅”旋钮，使其峰峰值为3V左右、输出频率为4KHz；b.示波器双踪观测“抽样信号”与“PAM输出”测试点波形，对比方波B的占空比为5%、20%、35%、50%、80%等值时“PAM输出”测试点的波形和频谱；c.示波器双踪观测“抽样信号”与“解调输出”测试点波形，对比各占空比值时抽样信号还原的效果。
通信原理实验指导书(完整)
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。
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 H(即m(t)的频谱中没有f H以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2f H的样值序列所决定。
通信原理实验-抽样定理(总9页)
通信原理实验-抽样定理(总9页)
实验名称：抽样定理
实验目的：
1.理解抽样定理的意义和应用
2.掌握抽样定理的实验方法
实验原理：
抽样定理是通信原理中非常重要的一个原理，它是指在信号经过理想低通滤波器之后，如果采样频率大于等于信号频率的两倍，就可以完全恢复原始信号，这个定理也称为奈奎
斯特定理。
实验器材：
示波器、函数信号发生器、导线、面包板。
实验步骤：
1.将函数信号发生器的频率调整至1kHz，并将示波器连接至信号发生器输出端口检测波形。
2.在示波器上观察到正弦波形之后，将频率调整至5kHz，再次观察波形。
5.根据抽样定理的公式计算出采样频率，例如在10kHz时，采样频率应大于等于
20kHz。
6.将采样频率设置为30kHz，并观察波形。
7.继续提高采样频率直至可清晰观察到原始信号的波形。
实验结果：
在采样频率大于20kHz的情况下，可以清晰地观察到原始信号的波形。
在采样频率低
于20kHz的情况下，原始信号的波形会出现明显的径向失真。
实验分析：
在通信系统中，信号传输的过程中可能会发生失真现象，而抽样定理可以帮助我们消
除这种失真。
在本实验中，我们使用函数信号发生器产生不同频率的信号，并通过示波器
观察波形。
通过设置不同的采样频率，可以清晰地观察到原始信号的波形，并验证奈奎斯特定理的正确性。
通过本实验验证了奈奎斯特定理的正确性，即在采样频率大于信号频率的两倍时，可以完全恢复原始信号，避免信号采样带来的失真。
通信原理实验报告
通信原理实验报告实验一抽样定理实验二 CVSD编译码系统实验实验一抽样定理一、实验目的所谓抽样。
就是对时间连续的信号隔一定的时间间隔T 抽取一个瞬时幅度值（样值），即x(t)*s(t)=x(t)s(t)。
在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。
抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原信号。
这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。
二、功能模块介绍1.DDS 信号源：位于实验箱的左侧（1）它可以提供正弦波、三角波等信号，通过连接P03 测试点至PAM 脉冲调幅模块的32P010 作为脉冲幅度调制器的调制信号x(t)。
抽样脉冲信号则是通过P09 测试点连至PAM 脉冲调幅模块。
（2）按下复合式按键旋钮SS01，可切换不同的信号输出状态，例如D04D03D02D01=0010对应的是输出正弦波，每种LED 状态对应一种信号输出，具体实验板上可见。
（3）旋转复合式按键旋钮SS01，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加100Hz,逆时针减小100Hz。
（4）调节调幅旋钮W01，可改变P03 输出的各种信号幅度。
2.抽样脉冲形成电路模块它提供有限高度，不同宽度和频率的抽样脉冲序列，可通过P09 测试点连线送到PAM 脉冲调幅模块32P02，作为脉冲幅度调制器的抽样脉冲s(t)。
P09 测试点可用于抽样脉冲的连接和测量。
该模块提供的抽样脉冲频率可通过旋转SS01 进行调节，占空比为50%。
3.PAM 脉冲调幅模块它采用模拟开关CD4066 实现脉冲幅度调制。
抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出。
抽样定理
第一章信源编码技术实验一抽样定理实验一、实验目的1、了解抽样定理在通信系统中的重要性。
2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。
3、理解低通采样定理的原理。
4、理解实际的抽样系统。
5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。
6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。
7、理解带通采样定理的原理。
二、实验器材1、主控&信号源、3号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图图1-1 抽样定理实验框图2、实验框图说明抽样信号由抽样电路产生。
将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。
平顶抽样和自然抽样信号是通过开关S1切换输出的。
抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。
这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。
反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。
要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。
在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。
四、实验步骤实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。
1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。
调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。
3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。
抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。
4、实验操作及波形观测。
（1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC主控&信号源和抽样输出3#。
实验报告三
《通信原理》实验报告实验三：抽样定理和PAM调制解调实验系别：信息科学与技术系专业班级：电子信息工程0902班学生姓名：潘胜同组学生：朱云龙成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：2011年11月17日）华中科技大学武昌分校一、 实验目的1、 通过脉冲幅度调制实验，加深理解脉冲幅度调制的原理。
2、 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。
二、 实验器材1、 通信原理实验箱 一个2、 60M 数字示波器 一台3、 连接线 若干三、 实验原理（一）基本原理 1、抽样定理抽样定理表明：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤Hf 21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）t (T δ相乘，如图3-1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()m t s 表示此抽样函数，则有：()()()s T m t m t t δ=图3-1 抽样与恢复假设()m t 、()T t δ和()s m t 的频谱分别为()M ω、()T δω和()s M ω。
按照频率卷积定理，()m t ()T t δ的傅立叶变换是()M ω和()T δω的卷积：[]1()()()2s T M M ωωδωπ=*因为 2()T T s n n Tπδδωω∞=-∞=-∑，Ts πω2=所以 1()()()s T s n M M n T ωωδωω∞=-∞⎡⎤=*-⎢⎥⎣⎦∑由卷积关系，上式可写成1()()s s n M M n T ωωω∞=-∞=-∑ 该式表明，已抽样信号()m t s 的频谱()M s ω是无穷多个间隔为ωs 的()M ω相迭加而成。
这就意味着()M s 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Hf 21，则()M ω和()T δω的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦称混叠），因此不能由()M s ω恢复()M ω。
通信原理抽样定理实验报告
通信原理抽样定理实验报告通信原理抽样定理实验报告摘要：本实验通过对抽样定理的研究和实践，探究了通信原理中抽样定理的重要性和应用。
通过实验结果的分析，验证了抽样定理的正确性，并得出了一些有关抽样定理的结论。
1. 引言通信原理是现代通信技术的基础，而抽样定理是通信原理中一个重要的理论基础。
抽样定理指出，在进行模拟信号的数字化处理时，为了保证处理结果的准确性，需要对模拟信号进行一定的采样频率。
本实验旨在通过实践验证抽样定理的正确性，并探究其在通信原理中的应用。
2. 实验原理抽样定理是由奈奎斯特（Nyquist）于20世纪20年代提出的，也被称为奈奎斯特定理。
该定理的核心思想是：对于一个带宽有限的信号，如果将其以大于两倍的最高频率进行采样，那么采样后的数字信号可以完全恢复原始信号。
3. 实验步骤3.1 实验仪器与材料准备本实验所需的仪器与材料包括：信号发生器、示波器、电缆、电阻、电容等。
3.2 实验过程首先，通过信号发生器产生一个带宽有限的模拟信号。
然后，将该模拟信号通过电缆连接到示波器上进行观测。
在示波器上观测到的信号即为模拟信号的采样结果。
3.3 实验结果分析通过观察示波器上的信号波形，可以发现，采样后的信号与原始模拟信号非常接近，几乎无法区分。
这表明，抽样定理的预测是正确的，通过足够高的采样频率，可以准确地还原原始信号。
4. 实验讨论4.1 抽样频率的选择根据抽样定理，为了准确还原原始信号，采样频率至少要大于信号带宽的两倍。
实际应用中，为了保证信号的完整性和准确性，通常会选择更高的采样频率。
4.2 抽样定理在通信系统中的应用抽样定理在通信系统中有着广泛的应用。
例如，在数字音频和视频的传输中，通过抽样定理可以将模拟音频和视频信号转换为数字信号，从而实现高质量的传输和存储。
5. 实验结论通过本实验的研究和实践，我们验证了抽样定理的正确性，并得出以下结论：（1）抽样定理是通信原理中一个重要的理论基础，通过足够高的采样频率，可以准确地还原原始信号。
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学生实验报告
图7 多路脉冲调幅实验框图
冲通过话路低通滤波器后，低通滤波器输出信号的幅度很小。
这样大的衰减带来的后果是严重的。
但是，在分路选通后加入保持电容，可使分路后的PAM信号展宽到100％的占空比，从而解决信号幅度衰减大的问题。
但我们知道平顶抽样将引起固有的频率失真。
PAM信号在时间上是离散的，但是幅度上趋势连续的。
而在PAM系统里，PAM
和编码后才有传输的可能。
本实验仅提供一个PAM系统的简单模式。
3、多路脉冲调幅系统中的路标串话
路际串话是衡量多路系统的重要指标之一。
路际串话是指在同一时分多路系统中，某一路或某几
图10 通道的高频等效网络四、实验仪器
5.6V周期为2.4us，频率为0.42MHz 4.8V周期为0.52us, 频率为1.92MHz 线观察分路抽样脉冲（1－2）8KH2。
线观察分路抽样脉冲（2－2）8KH2。
图C 抽样信号的恢复
图E
）接（12）时，A线接（5）B线接（13），在（13）选通的是300H2信号，不会发生串话。