通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)

1、 通信原理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)二 抑制載波雙邊帶的產(chǎn)生（DSBSC generation）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 了解抑制載波雙邊帶（SC-DSB）調(diào)制器的基本原理。2 測(cè)試 SC-DSB 調(diào)制器的特性。二實(shí)驗(yàn)步驟：1 將 TIMS 系統(tǒng)中的音頻振蕩器(Audio Oscillator)、主振蕩器(Master Signals)、緩 沖放大器(Buffer Amplifiers)和乘法器(Multiplier)按圖（1）連接。圖（1） 抑制載波的雙邊帶產(chǎn)生方法一2 用頻率計(jì)來調(diào)整音頻振蕩器，使其輸出為 1kHz，作為調(diào)制信號(hào)，并調(diào)整緩沖放大器的 K1,使其輸出到乘法器的電壓振幅為 1V。3 調(diào)整緩沖放

2、大器的 K2，使主振蕩器輸至乘法器的電壓為 1V，作為載波信號(hào)。4 測(cè)量乘法器的輸出電壓，并繪制其波形。5 調(diào)整音頻振蕩器的輸出，重復(fù)步驟 4。三實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.音頻振蕩器輸出 1KHz 正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)。已調(diào)信號(hào)波形圖：四實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1）圖形分析：從圖中可以清晰的看到有兩種波形，藍(lán)色的是載波信號(hào)，頻率較高，而黃色的是調(diào)制信號(hào)，頻率明顯較低。調(diào)制之后的波形的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)類似。按理來說會(huì)完全重合，但是從圖中卻有很大誤差，接下來解釋誤差緣由。2） 誤差分析：為什么會(huì)產(chǎn)生大的誤差，第一是因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)是定性的，所以我們的調(diào)制信號(hào)并不是1K，也很難調(diào)節(jié)到1K。第二，是因?yàn)闉榱孙@示較為清晰明顯的圖像

3、，我們將兩個(gè)頻道的電壓測(cè)量精度調(diào)節(jié)得并不相同，所以出來的圖必然不會(huì)重合。五思考題：1 如何能使示波器上能清楚地觀察到載波信號(hào)的變化？答：可以通過觀察輸出信號(hào)的頻譜來觀察載波的變化，另一方面，調(diào)制信號(hào)和載波信 號(hào)的頻率要相差大一些，可通過調(diào)整音頻震蕩器來完成。2 用頻率計(jì)直接讀SCDSB 信號(hào)，將會(huì)讀出什么值。 答：頻率計(jì)測(cè)得的是圍繞一個(gè)中心頻率來回?cái)[動(dòng)的值。 實(shí)驗(yàn)三 振幅調(diào)制 (Amplitude modulation)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解振幅調(diào)制器的基本工作原理。2.了解調(diào)幅波調(diào)制系數(shù)的意義和求法。二、 實(shí)驗(yàn)步驟：1 將 Tims 系統(tǒng)中的音頻振蕩器（Audio Oscillator）、

4、可變直流電壓（Variable DC）、 主振蕩器（Master Signals）、加法器（Adder）和乘法器（Multiplier）按圖(3)連接。圖（3）振幅調(diào)制的產(chǎn)生方法一2 音頻振蕩器輸出為 1kHZ，主振蕩器輸出為100kHZ，將乘法器輸入耦合開關(guān)置 DC 狀態(tài)。3 將可變直流器調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)至最小，此時(shí)輸出為-2.5V 加法器輸出為+2.5V。4 分別調(diào)整加法器增益 G 和 g，使加法器交流振幅輸出為 1V，DC 輸出也為 1V。5 用示波器觀察乘法器的輸出，讀出振幅的最大值和最小值，用公式aM = U m max-U m minU m max+U m min計(jì)算調(diào)制系數(shù)。6

5、分別調(diào)整 AC 振幅和 DC 振幅，重復(fù)步驟 5，觀察超調(diào)的波形。7. 用圖（4）的方法，產(chǎn)生一般調(diào)幅波。8 將移相器置“HI”。9先不加加法器B 輸入端的信號(hào)，調(diào)整緩沖放大器的增益和加法器的G 增益。使加法器輸出為振幅1V 的SC-DSB 信號(hào)。10移去加法器A 輸入端的信號(hào)，將B 輸入端信號(hào)加入，調(diào)整加法器的g 增益，使加法器輸出為振幅1V 的正弦值。11將A 端信號(hào)加入，調(diào)整移相器的相移，使加法器輸出為調(diào)幅波，觀察其波形，計(jì)算調(diào)制系數(shù)。 圖（4）振幅調(diào)制的產(chǎn)生方法二3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1）方法一的實(shí)驗(yàn)圖像： 2） 方法二的實(shí)驗(yàn)圖像：3） 超調(diào)波形：四實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1）正常調(diào)制情況下，已調(diào)信號(hào)的

6、包絡(luò)是調(diào)制信號(hào)，接收端的包 絡(luò)檢波器可以從中解調(diào)出信號(hào)。可以看出藍(lán)色已調(diào)波形的包絡(luò)與黃色波形對(duì)應(yīng)。可以明顯的看出幅度的最大值和最小值處，由此可以算出調(diào)制系數(shù)。2）超調(diào)波形非常像實(shí)驗(yàn)一的波形，但是黃色載波信號(hào)就完全對(duì)應(yīng)不上，這就是超調(diào)，超調(diào)后無法用包絡(luò)檢波解調(diào)。五思考題：1.當(dāng)調(diào)制系數(shù)大于1 時(shí)，調(diào)制系數(shù) Ma=(Ummax-Ummin)/(Ummax+Ummin),此公式是否合適？答：不合適，因?yàn)榇藭r(shí)為超調(diào)階段，幅度最小值不是實(shí)際最小值，實(shí)際最小值應(yīng)為負(fù)值。2.用圖五產(chǎn)生一般調(diào)幅波，為何載波分量要和SC-DSB 信號(hào)相同。若兩個(gè)相位差90 度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么圖形？答：因?yàn)樽詈蟮囊话阏{(diào)幅信號(hào)為：c

7、oswctcoswt+coswt=(1_coswct)*coswt, 其中由兩部分組成，為了使這兩部分最后能夠合并，就要求載波分量和DC-DSB 信號(hào)同相。若兩個(gè)信號(hào)相位相差90 度，則：coswctcoswt+sinwt=sqrt(1+coswct*coswct)cos(wt+)這是一個(gè)振幅不斷變化的調(diào)頻波。實(shí)驗(yàn)四 包絡(luò)與包絡(luò)再生 (Envelops and envelops recovery)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 了解包絡(luò)檢波器（Envelop Detector）的基本構(gòu)成和原理。2 實(shí)驗(yàn)步驟：1. 利用實(shí)驗(yàn)三的方法組成一個(gè)調(diào)制系數(shù)為 100%的一般調(diào)幅波。2 將共享模塊（Utilities M

8、odule）中的整流器（Rectifier）和音頻放大器（HeadphoneAmplifier）中的3KHz 低通濾波器按下圖2方式連接：3.用示波器觀察調(diào)制系數(shù)為0.5 和1.5 的輸出波形。4.將調(diào)幅波到公用模塊（Utilities Module）中的“DIODE+LPF”的輸入端，用示波器觀察其輸出的波形。 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)三方法一的解調(diào)：1 調(diào)制系數(shù)為100%的調(diào)幅波調(diào)制信號(hào)波形：2. 調(diào)制100%信號(hào)的解調(diào)圖像：3. 調(diào)制系數(shù)0.5的調(diào)制波：4. 調(diào)制系數(shù)0.5調(diào)制波解調(diào)：5. 超調(diào)波解調(diào)：實(shí)驗(yàn)三方法二調(diào)制波解調(diào)： 四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1）正常調(diào)制：在調(diào)制系數(shù)小于1的調(diào)制波中，解調(diào)是

9、非常正常的，并且我們組進(jìn)行了100%和系數(shù)0.5的解調(diào)，效果都是非常理想的。2）超調(diào)：在調(diào)制系數(shù)大于1的情況下，利用包絡(luò)檢波是無法還原調(diào)制信號(hào)的，實(shí)驗(yàn)圖像證明了這一點(diǎn)。 五、思考題：1 是否可用包絡(luò)檢波器來解調(diào)“SC-DSB”信號(hào)？請(qǐng)解釋原因。答：不可以，因?yàn)?SC-DSB 信號(hào)波形的包絡(luò)并不代表調(diào)制信號(hào)，在與 t 軸的交點(diǎn)處 有相位翻轉(zhuǎn)。2 比較同步檢波和包絡(luò)檢波的優(yōu)缺點(diǎn)。答：包絡(luò)檢波的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)是：總的發(fā)射功率中的大部分功率被分配 給了載波分量，其調(diào)制效率相當(dāng)?shù)?。同步檢波的優(yōu)點(diǎn)是：精確、效率高；缺點(diǎn)是：復(fù)雜、設(shè)備較貴。3. 若調(diào)制系數(shù)大于，是否可以用包絡(luò)檢波來還原信號(hào)？答：不

10、可以，若調(diào)制系數(shù)大于時(shí)，m(t)不是一直為正，解調(diào)出來的包絡(luò)不是原信號(hào)。實(shí)驗(yàn)十八 ASK調(diào)制與解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夥孺I控（Amplitude-shift Keying ASK）調(diào)制與解調(diào)的基本組成和原理。二、實(shí)驗(yàn)步驟： 1將Tims系統(tǒng)中主振蕩器（Master Signals）、音頻振蕩器(Audio Oscillator)、序列碼產(chǎn)生器（Sequence Generator）和雙模擬開關(guān)（Dual Analog Switch），按上圖的方式連接。2將主振蕩器模塊2 kHz正弦信號(hào)加至序列碼產(chǎn)生器的CLK輸入端并將其輸出的TTLX加至又模擬開關(guān)control 1，作為數(shù)字信號(hào)序列。3 將主

11、振蕩器模塊8.33 kHz輸出加至音頻振蕩模塊的同步信號(hào)輸入端（SYNC），并將其輸出接到雙模擬開關(guān)模塊的IN1。4 用示波器觀察ASK信號(hào)。a) 用開關(guān)產(chǎn)生ASK調(diào)制信號(hào)，如圖： 5將ASK調(diào)制信號(hào)加到由下圖組成的ASK非同步解調(diào)器的輸入端。 圖（7）Ask非同步解調(diào)6將音頻振蕩器的輸出信號(hào)調(diào)為4kHz，并將ASK信號(hào)加至共享模塊中整流器（Rectifier）的輸入端。7 整流器的輸出加到可調(diào)低通濾波模塊的輸入端，從低通濾波的輸出端可以得到ASK解調(diào)信號(hào)。8將可調(diào)直流電壓加到共享模塊的比較器，決定比較電平，比較器輸出為原數(shù)字信號(hào)。ASK非同步解調(diào)：選擇最佳比較電平VT時(shí)，解調(diào)出完美波形：如圖

12、： 三實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1）ASK信號(hào)：記得當(dāng)時(shí)上通原課的時(shí)候，就對(duì)ASK信號(hào)印象非常深刻，通俗的理解就是一半有波形，一半沒有波形，所以ASK叫做開關(guān)信號(hào)。從實(shí)驗(yàn)圖非常明顯得體現(xiàn)了這一點(diǎn)。2） ASK信號(hào)的非同步解調(diào)：可以看出方波出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)沒有規(guī)律可循，有時(shí)候出現(xiàn)一多簇，有時(shí)候則很少。這體現(xiàn)了非同步。實(shí)驗(yàn)十一：取樣與重建一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊佣ɡ淼脑?，取樣后的信?hào)如何恢復(fù)原信號(hào)，取樣時(shí)鐘應(yīng)該如何選取。二、實(shí)驗(yàn)步驟：1、 將Tims 系統(tǒng)中，主振蕩器（Master Signal）、音頻振蕩器（Audio Oscillators）、雙脈沖產(chǎn)生器（Twin Pulse Generator）、雙模擬開關(guān)

13、（Dual Analog Switch）和音頻放大器（Headphone Amplifier）按圖1 連接：圖1 取樣信號(hào)連接圖2、 將主振蕩器中的8.3kHz 取樣信號(hào)的輸出接到雙脈沖產(chǎn)生器的CLK 端。3、 將雙脈沖產(chǎn)生器的Q1 的輸出端接至雙模擬開關(guān)的控制1（Control1）的輸入端。4、 將主振蕩器的Message 的輸出端的信號(hào)（2kHz）接到雙模擬開關(guān)的ln1 輸入端。5、用示波器觀察雙模擬開關(guān)的輸出信號(hào)。見圖2圖2 雙模擬開關(guān)輸出的取樣信號(hào)6、將雙模擬開關(guān)的輸出信號(hào)接至音頻放大器的輸入端。用示波器進(jìn)行觀察。若輸出信號(hào)太小可調(diào)整音頻放大器放大量。圖3 接音頻放大器的輸出信號(hào)7、

14、用VCO 的模擬輸出替代主振蕩器的取樣信號(hào)。接到雙脈沖產(chǎn)生器的輸入，使VCO在3kHZ-6Khz 只見進(jìn)行變化，觀察音頻放大器的輸出，并與主振蕩器的Message輸出端信號(hào)進(jìn)行比較，得出信號(hào)不失真所需的最小取樣頻率。如圖：采樣頻率小于奈奎斯特采樣頻率：調(diào)節(jié)VCO的頻率得到采樣不失真的圖像：三、思考題1為什么要從取樣信號(hào)中恢復(fù)原信號(hào)，需要低通濾波器畫出取樣信后的頻譜？答：因?yàn)槠錇檎{(diào)頻波，其頻譜的變化規(guī)律反映了調(diào)制信號(hào)。2.為什么取樣脈沖的頻率要大于兩倍信號(hào)頻率，而不是等于。答：因?yàn)槿用}沖的頻率要等于兩倍信號(hào)頻率時(shí)，其頻譜是連續(xù)的，不容易用濾波器恰好濾出原信號(hào)?？偨Y(jié)這次實(shí)驗(yàn)分為兩次，在第一次的時(shí)候我們便已經(jīng)將要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做完，第二次則是查漏補(bǔ)