PAM编译码器系统.docx

PAM编译码器系统

一、实验原理和电路说明

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。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通信设备整个系统的性能指标。

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。

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，则可以唯一地由频率

h

等于或大于2f的样值序列所决定。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全

h

部信息。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。通常将语音信号通过一个3400Hz低通滤波器（或通过一个300～3400Hz的带通滤波器），限制语音信号的最高频率为3400Hz，这样可以用频率大于或等于6800Hz的样值序列来表示。语音信号的频谱和语音

信号抽样频谱见图3.1.1和图3.1.2所示。从语音信号抽样频谱图可知，用截止频率为f的

h

理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)。

m(t)

m(t)

0 fh

f

图3.1.1语音信号频谱

m(t)

m(t)

理想低通滤波器

f

s

2f

s

0 fh fs+fh 2fs+fh f

图

图3.1.2

f=2f时语音信号的抽样频谱

s h

Mf

M

f

s

2f

s

0 f f+f 2f+f f

h s h s h

图

图3.1.4

f＜2f时语音信号的抽样频谱

s

h

（

（M

实际低通滤波器

f

s

2f

s

0 f f+f 2f+f f

h s h s h

图

图3.1.3留出防卫带（f2f）的语音信号的抽样频谱

s h

实际上，设计实现的滤波器特性不可能是理想的，对限制最高频率为3400Hz的语音信

号，通常采用8KHz抽样频率。这样可以留出一定的防卫带（1200Hz），参见图3.1.3所示。当抽样频率fs低于2倍语音信号的最高频率fh，就会出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的话音质量，原理参见图3.1.4所示。

在抽样定理实验中，采用标准的8KHz抽样频率，并用函数信号发生器产生一个频率为fh的信号来代替实际语音信号。通过改变函数信号发生器的频率fh，观察抽样序列和低通滤波器的输出信号，检验抽样定理的正确性。抽样定理实验各点波形见图3.1.5所示。

输入信号

低通滤波器

抽样 低通

保持 滤波器

8KHz

抽样脉冲

图3.1.5抽样定理实验原理框图

图3.1.6是通信原理综合实验系统所设计的抽样定理实验电路组成框图。

电话1接口

KQ01

内部测试信号

跳

TP701

K701

跳

N 线

器

T

K701

U701A、B

低通滤波器

TP702

K702

F

跳

线

NF 器

U703

抽样

/保持

TP703 TP704

U702A、C

低通滤波器

器外部测试信号 线

器

交换模块内

KQ02

H 开

NH 关

UQ01

抽样脉冲

图3.1.6 抽样定理实验电路组成框图

电路原理描述：

输入信号首先经过信号选择跳线开关K701，当K701设置在N位置时（左端），输入信号来自电话接口1模块的发送话音信号；当K701设置在T位置时（右端），输入信号来自测试信号。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关KQ01设置在1_2位置（左端）时，选择内部1KHz测试信号；当设置在2_3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。抽样定理实验采用外部测试信号输入。

运放U701A、U701B（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400Hz的低通滤波器，用于限制最高的语音信号频率。信号经运放U701C缓冲输出，送到U703（CD4066）模拟开关。

模拟开关U703（CD4066）通过抽样时钟完成对信号的抽样，形成抽样序列信号。信号

经运放U702B（TL084）缓冲输出。

运放U702A、U702C（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400Hz的低通滤波器，用来恢复原始信号。

跳线开关K702用于选择输入滤波器，当K702设置在F位置时（左端），送入到抽样电路的信号经过3400Hz的低通滤波器；当K702设置在NF位置时（右端），信号不经过抗混迭滤波器直接送到抽样电路，其目的是为了观测混迭现象。

设置在交换模块内的跳线开关KQ02为抽样脉冲选择开关：设置在H位置为平顶抽样

（左端），平顶抽样是通过采样保持电容来实现的，且τ=Ts；设置在NH为理想抽样（右端），为便于恢