实验一 抽样定理及脉冲振幅调制实验（PAM）
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及实现方法。 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及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及还原信号的波形和频谱。
三、实验仪器
1、信号源模块 2、模拟信号数字化模块 3、20M双踪示波器 4、带话筒立体声耳机
一块 一块 一台 一副
四、实验原理
1、图8-1是模拟信号的抽样原理框图。
抽样信号PAM输出抽样抽样脉冲
图8-1 模拟信号的抽样原理框图
实际上理想冲激脉冲串物理实现困难，实验中采用DDS直接数字频率合成信源产生的矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串。
抽样信号规定在音频信号300~3400Hz范围内，由信号源模块提供。抽样脉冲的频率根据抽样定理的描述，应大于或等于输入音频信号频率的2倍。
抽样信号和抽样脉冲送入模拟信号数字化模块抽样电路中，产生PAM抽样信号。 3、抽样信号的还原
若要解调出原始语音信号，将抽样信号送入截止频率为3400Hz的低通滤波器即可。
解调输入解调输出低通滤波
图8-2 抽样信号的还原原理框图
五、实验步骤
1、将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，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（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、信号源模块调节“2K调幅”旋转电位器，使“2K正弦基波”输出幅度为3V左右。 4、实验连线如下：
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内连线
PAM输出———————解调输入
5、不同频率方波抽样
（1）信号源模块“DDS-OUT”测试点输出选择“方波A”，调节“DDS调幅”旋转电位器，使其峰峰值为
3V左右。
（2）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、16KHz
等典型频率值时“PAM输出”测试点波形的区别。
（3）示波器双踪观测“抽样信号”和“解调输出”测试点波形，对比方波A的频率为4KHz、8KHz、16KHz
等典型频率值时抽样信号还原的效果。 6、模拟语音信号抽样与还原
用信号源模块模拟语音信源输出的“T－OUT”话音信号代替2K正弦信号输入模拟信号数字化模块中，还原的“解调输出”信号送回信号源模拟语音信源“R－IN”测试点，耳机接收话筒语音信号，完成模拟语音信号抽样与还原的整个过程。
实验二 2PSK调制与解调实验
一、实验目的
1、掌握2PSK调制的原理及实现方法。 2、掌握2PSK解调的原理及实现方法。
二、实验内容
1、分别采用数字键控法、模拟相乘法2PSK调制，观测2PSK调制信号的波形。 2、采用相干解调法2PSK解调。
三、实验仪器
1、信号源模块 2、数字调制模块 3、数字解调模块 4、20M双踪示波器
一块 一块 一块 一台
四、实验原理
1、2PSK调制
2PSK信号产生的方法有两种：模拟调制法和数字调制法。
NRZ输入码型变换双极性NRZ乘法器调制输出载波输入
图16-1 2PSK调制模拟相乘法原理框图
上图16-1是2PSK调制模拟相乘法原理框图。信号源模块提供码速率96K的NRZ码和384K正弦载波。在2ASK中数字基带信号是单极性的，而在2PSK中数字基带信号是双极性的。故先将单极性NRZ码经码型变换电路转换为双极性NRZ码，然后与384K正弦载波相乘，便得2PSK调制信号。乘法器的调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调节。
载波1384K开关电路1调制输出NRZ输入反相器开关电路2
图16-2 2PSK调制数字键控法原理框图
上图16-2是2PSK调制数字键控法原理框图。为便于实验观测，由信号源模块提供码速率为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz正弦载波信号，NRZ码为“1”的一个码元对应0相位起始的正弦载波的4个周期，NRZ码为“0”的一个码元对应π相位起始的正弦载波的4个周期。
实验中采用模拟开关作为正弦载波的输出通/断控制门，数字基带信号NRZ码用来控制门的通/断。当NRZ码为高电平时，模拟开关1导通，模拟开关2截止，0相位起始的正弦载波通过门1输出；当NRZ码为低电平时，模拟开关2导通，模拟开关1截止，π相位起始的正弦载波通过门2输出。门的输出即为2FSK调制信号，如下图16-3所示。
1NRZ输入1001PSK调制信号
图16-3 2PSK调制信号波形
2、2PSK解调
2PSK信号的解调通常采用相干解调法，原理框图如下图16-4所示。
调制输入相乘输出滤波输出判压输出解调输出相乘器LPF电压判决PSK/DPSK判决电压调节抽样判决载波输入BS输入
图16-4 2PSK解调相干解调法原理框图
设已调信号表达式为s(t)?A1?cos(?t??(t))（A1为调制信号的幅值），
经过模拟乘法器与载波信号A2cos?t（A2为载波的幅值）相乘，得
1A1A2[cos(2?t??(t))?cos?(t)] 21可知，相乘后包括二倍频分量A1A2cos(2?t??(t))和cos?(t)分量（?(t)为时间的函数）。因此，需经低
2 e0(t)?通滤波器除去高频成分cos(2?t??(t))，得到包含基带信号的低频信号。
然后再进行电压判决和抽样判决。此时，“解调类型选择”拨位开关拨到“PSK”一端。 解调过程中各测试点波形如下图16-5所示。
NRZ输入0110010调制信号相乘输出滤波输出判决电平判压输出0110010解调输出0110010
图16-5 2PSK解调各测试点波形
五、实验步骤
1、将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，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。（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、信号源模块设置
（1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。
24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。
（2）调节“384K调幅”旋转电位器，使“384K正弦载波”输出幅度为3.6V左右。 4、2PSK调制（数字键控法） （1）实验连线如下：
信号源模块 数字调制模块
NRZ ———————— NRZ输入（数字键控法调制） 384K正弦载波————载波1输入（数字键控法调制）
（2）数字调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1001，即选择2PSK调制方式。
（3）以数字调制模块“NRZ输入”的信号为内触发源，示波器双踪观测“NRZ输入”和“调制输出”测试
点波形。
（4）改变信号源模块NRZ码的码型，观察2PSK调制信号波形的相应变化。 5、2PSK解调
（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：
数字调制模块 数字解调模块
调制输出（数字键控法）——调制输入（PSK/DPSK解调）
信号源模块 数字解调模块
384K正弦载波——————载波输入（PSK/DPSK解调） BS —————————— BS输入（PSK/DPSK解调）
（2）“解调类型选择”拨位开关拨到“PSK”一端。
（3）示波器观测“相乘输出”、“滤波输出”测试点波形。
（4）调节“PSK/DPSK判决电压调节”旋转电位器，示波器双踪观测“滤波输出”与“判压输出”测试点
波形，分析随判决电压值的不同，“判压输出”波形的变化。
（5）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与数字解调模块PSK/DPSK解调“解调输出”测试点码型，对比
2PSK解调还原的效果。
（6）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。 6、2PSK调制与解调（模拟相乘法）
（1）信号源模块设置不变，拆除以上所有连线，实验重新连线如下：
信号源模块 数字调制模块
NRZ ———————— NRZ输入（模拟相乘法调制） 384K正弦载波————载波输入（模拟相乘法调制）
（2）示波器双踪观测“NRZ输入”与“双极性NRZ”测试点波形。
（3）以“双极性NRZ”测试点信号为内触发源，示波器双踪观测“双极性NRZ”和“调制输出”测试点波
形。
“调制输出”两不同起始相位的载波幅度如有不同，可通过调节“调制深度调节”旋转电位器P01，使“调制输出”信号幅度平坦。 说明：“双极性NRZ”为正电平时，“调制输出”为π相位起始的384KHz正弦载波信号；“双极性NRZ”为
负电平时，“调制输出”为0相位起始的384KHz正弦载波信号。
10TS011t2TS双极性NRZ3TS4TS0TS2TS3TS4TSt调制输出
（4）改变信号源模块NRZ码的码型，观察2PSK调制信号波形的相应变化。 （5）重复实验步骤5，相干解调2PSK调制信号。
网络工程、信息安全_通信原理实验讲义
