北郵電子院通信原理實(shí)驗(yàn)

1、目錄實(shí)驗(yàn)二 抑制載波雙邊帶的產(chǎn)生（DSBSC generation）3一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二實(shí)驗(yàn)步驟3三實(shí)驗(yàn)結(jié)果3四實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析4五思考題5實(shí)驗(yàn)三 振幅調(diào)制5一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二實(shí)驗(yàn)步驟5三實(shí)驗(yàn)結(jié)果7四實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析9五思考題10實(shí)驗(yàn)四 包絡(luò)與包絡(luò)再生（Envelops and envelops recovery）10一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0二實(shí)驗(yàn)步驟10三實(shí)驗(yàn)結(jié)果11四實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析13五思考題13實(shí)驗(yàn)十八 ASK調(diào)制與解調(diào)14一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4二實(shí)驗(yàn)步驟14三實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析19實(shí)驗(yàn)十一 取樣與重建19一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?9二實(shí)驗(yàn)步驟19三實(shí)驗(yàn)結(jié)果20四思考題22實(shí)驗(yàn)總結(jié)22實(shí)驗(yàn)二 抑制載波雙邊帶的產(chǎn)生（DSBSC generati

2、on）一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 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(lái)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

3、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：2. 音頻振蕩器輸出 頻率正弦信號(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. 由實(shí)驗(yàn)可知，包絡(luò)的波形為載波信號(hào)波形，其幅度為1V，而此題中的乘法器的kxy中的k值為0.5，所以SC-DSB信號(hào)為載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)相乘所得，乘法器的輸出為乘積的一半，故波形圖中調(diào)制信號(hào)幅度僅為500mV, 而不是1V。2. 調(diào)制后的輸出波形是以調(diào)制信號(hào)為包絡(luò)，載波在包絡(luò)里振蕩，且當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率不一樣時(shí)，調(diào)制后信號(hào)的波形差別很大。并且不能使用包絡(luò)檢波法來(lái)解

4、調(diào)SC-DSB信號(hào)，而是需要 在接收端將信號(hào)與一個(gè)同頻同相的載波信號(hào)相乘，再通過(guò)低通濾波器，得到調(diào)制信號(hào)的波形。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(guò)觀察輸出信號(hào)的頻譜來(lái)觀察載波的變化，另一方面，調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的頻率要相差大一下，已通過(guò)調(diào)整音頻振蕩器來(lái)完成。2. 用頻率計(jì)直接讀SC-DSB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(lái)回?cái)[動(dòng)的值。實(shí)驗(yàn)三 振幅調(diào)制一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解振幅調(diào)制器的基本工作原理；2. 了解振幅波調(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，可變直流電壓，主振蕩器，加法器和乘法器按圖（

5、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,將乘法輸入耦合開(kāi)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，算出調(diào)制系數(shù)；6. 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-DS

6、B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，是加法器輸出為調(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)生方法二三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 加法器交流振幅輸出為1V，直流輸出為1V，即調(diào)制系數(shù)為1時(shí)的調(diào)制信號(hào)波形：2. 超調(diào)信號(hào)波形：3. 步驟9，加法器輸出為振幅1V的SC-DSB信號(hào)：4. 步驟10，加法器輸出為振幅1V的正弦值：5. 加法器輸出為調(diào)幅波：四 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析幅度調(diào)制是最簡(jiǎn)單的調(diào)制方法，其解調(diào)也是相當(dāng)簡(jiǎn)單?？芍苯佑冒j(luò)檢波。當(dāng)帶有大載波信號(hào)超調(diào)的時(shí)候，調(diào)制出來(lái)的信號(hào)被解調(diào)

7、后會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的失真，進(jìn)行幅度調(diào)制時(shí)，調(diào)制系數(shù)應(yīng)該小于1，否則不能正常解調(diào)出信號(hào)。正常調(diào)制情況下，已調(diào)信號(hào)的包絡(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) 。當(dāng)|m(t)|>a時(shí)，已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)不再是調(diào)制信號(hào)，信號(hào)波形失真，包絡(luò)檢波器無(wú)法從中解調(diào)出正確信號(hào)。五 思考題1. 當(dāng)調(diào)制系數(shù)大于1時(shí)， 調(diào)制系數(shù)，此公式是否合適？答：不合適，因?yàn)榇藭r(shí)為過(guò)度調(diào)制，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)相位差為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：cosctcost+cost=1+cosc*cost

8、，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 要和SC-DSB信號(hào)相同。若兩個(gè)相位差90°，則cosctcost+sint=2(1+cosc*cost)*cost+，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?. 了解包絡(luò)檢波器的基本結(jié)構(gòu)和原理。二 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 Module）中的整流器（Rectifier）和音頻放大器（Headphone Amplifier）中的3KHz 低通濾波器按

9、下圖(5)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。圖(5) 包絡(luò)檢波器原理三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 調(diào)制系數(shù)為0.5的調(diào)幅波（加法器之流振幅輸出為1V，交流振幅輸出為0.5V）。1) 調(diào)制信號(hào)波形為：2) TUNEABLE LPF 模塊還原出的調(diào)制信號(hào)波形：2. 調(diào)制系數(shù)為1.5的調(diào)幅波（加法器之流振幅輸出為1V，交流振幅輸出為1.5V）。1) 調(diào)制信號(hào)波形為：2) TUNEABLE LPF 模塊還原出的調(diào)制信號(hào)波形：四 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)調(diào)制系

10、數(shù)小于1 時(shí)，調(diào)幅波能用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。當(dāng)調(diào)制系數(shù)大于 1 時(shí)，包絡(luò)不能反映原波形，調(diào)幅波不能用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。五 思考題1. 是否可用包絡(luò)檢波器來(lái)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(lái)還原信號(hào)？答：不可以，若調(diào)制系數(shù)大于時(shí)，m(t)不是一直為正，解調(diào)

11、出來(lái)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)康牧私夥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 圖（6） 用開(kāi)關(guān)產(chǎn)生ASK調(diào)制信號(hào)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(kāi)關(guān)（Dual Analog Switch），按圖（6）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(kāi)關(guān)control 1，作為數(shù)字信號(hào)序列；3. 將主振蕩器

12、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(kāi)關(guān)模塊的IN1；4. 用示波器觀察ASK信號(hào)。a) 用開(kāi)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)。b) ASK非同步解調(diào)：選擇最佳比較電平VT時(shí)，解調(diào)出

13、完美波形：如圖：9. 用Tims系統(tǒng)中的模塊組成，由下圖所示的用乘法器組成的ASK調(diào)制電路。10. 主振蕩器2kHz正弦信號(hào)輸入到序列碼產(chǎn)生模塊“CLK”輸入端，產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，再將其X輸出端加以加法器A端。11. 將A端信號(hào)拿開(kāi)，在加法器B端加直流電壓，并調(diào)整加法器增益調(diào)整鈕“g”，使加法器輸出直流為1V。12. 將加法器“A”端輸入信號(hào)加上，并把加法器的輸出加到乘法器X端。13. 用示波器觀察加法器輸出信號(hào)，如圖：14. 用Tims系統(tǒng)的模塊組成如下圖所示的ASK同步解調(diào)電路。 圖（8）ASK同步解調(diào)15. 將主振蕩器的100kHz正弦波作為同步檢波的參考電壓加入移相器的輸入，移相器的輸出加

14、至乘法器的Y輸入端（切換開(kāi)關(guān)至AC）。16. 將上述實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生ASK信號(hào)加到乘法器X輸入端。17. 乘法器的輸出加至可調(diào)低通濾波器。18. 再通過(guò)共享模塊中比較器加以整形，形成數(shù)字信號(hào)。19. 在比較器輸入端加一個(gè)可調(diào)的直流電壓，作為比較電平。20. 調(diào)整移相器的相移，可調(diào)低通濾波器的帶寬和直流電平，使ASK解調(diào)信號(hào)最大，并用示波器觀察。三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1. 從調(diào)制信號(hào)圖可以看出，ASK 信號(hào) 是以單極性不歸零碼序列來(lái)控制正弦載波的開(kāi)啟和關(guān)閉的。2. 由于 ASK 的抗噪聲性能不如其他調(diào)制方式，所以該調(diào)制方式在目前的衛(wèi)星通信、數(shù)字微波通信中沒(méi)被采用，但是由于其調(diào)制方式的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在光纖通信系統(tǒng)

15、中， 振幅鍵控方式卻獲得廣泛應(yīng)用。3. 總結(jié)：ASK信號(hào)的原理實(shí)際就是以單極性不歸零碼序列來(lái)控制正弦載波的開(kāi)啟與關(guān)閉.其非同步解調(diào)就是包絡(luò)解調(diào),在相同的信噪比情況下,包絡(luò)檢波的誤比特率比同步檢波大。實(shí)驗(yàn)十一 取樣與重建一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊佣ɡ淼脑恚雍蟮男盘?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(kāi)關(guān)（Dual Analog Switch）和音頻放大器（Headphone Amplifier）按圖(9)

16、連接：圖（9） 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(kāi)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(kāi)關(guān)的ln1 輸入端。5. 用示波器觀察雙模擬開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)。6. 將雙模擬開(kāi)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。7. 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(jiàn)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。三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 雙模擬開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)：2. 最低采樣率重建波形：四 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)。實(shí)驗(yàn)總結(jié)通原實(shí)驗(yàn)雖然只有兩次課，課上的任務(wù)也是比較簡(jiǎn)單的，