通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告(北郵)

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

2、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。6將電壓控制振蕩器（VCO）?？旌涂烧{(diào)低通濾波器（Tuneable LPF）模塊按圖（2）連接。圖（2）抑制載波的雙邊帶產(chǎn)生方法二7VCO 得頻率選擇開關(guān)器至于“LO”狀態(tài)下，調(diào)整VCO 的Vin（控制電壓DC3V3V ）使VCO 的輸出頻率為10kHZ。8將可調(diào)低通濾波器的頻率范圍選擇范圍至“wide” 狀態(tài)，并將頻率調(diào)整至最大，此時(shí)截至頻率大約在12kHz 左右。9將可調(diào)低通濾波器的輸出端連接至頻率計(jì)，其讀數(shù)除360 就為LPF 的3dB 截

3、止頻率。10降低可調(diào)LPF 的截止頻率，使SC-DSB 信號(hào)剛好完全通過低通濾波器，記錄此頻率（fh=fc+F）。11再降低3dB 截止頻率， 至剛好只有單一頻率的正弦波通過低通濾波器，記錄頻率（ fl=fc-F）12變化音頻振蕩器輸出為頻率為800Hz、500Hz，重復(fù)步驟10、11。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 1.5KHz 正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)。已調(diào)信號(hào)波形圖：3. 調(diào)整音頻振蕩器輸出 2KHz 正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)。 已調(diào)信號(hào)波形圖：4. 步驟9：LPF的3DB截止頻率為23.18.（8.326KHz）5. 步驟

4、10、11： 800Hz fl=9.196kHz,fc=10kHz,fh=10.804kHz500Hz fl=9.487kHz,fc=10kHz,fh=10.513kHz四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1 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)相乘得到且幅度為兩信號(hào)幅度的乘積時(shí)，乘法器輸出為乘積的一半，故波形圖中調(diào)制信號(hào)幅度僅為 500mV，而不是 1v，包絡(luò)的波形為載波信號(hào)波形，由調(diào)制信號(hào)為 10KHz 時(shí)的 SC-DSB 波形可看出 SC-DSB 信號(hào)有可能存在相位翻轉(zhuǎn)的問題。此外，SC-DSB 信號(hào)不能用包絡(luò)檢波來解調(diào)！2. 總結(jié)一下：由實(shí)驗(yàn)可知，調(diào)制后的輸

5、出波形是以調(diào)制信號(hào)為包絡(luò)，載波在包絡(luò)里振蕩，100kHz的載波信號(hào)將調(diào)制信號(hào)的低通頻譜搬移到載波頻率上。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。由圖可看出，在調(diào)制信號(hào)的一周期內(nèi)載波的振蕩規(guī)律！3. 對(duì)于該信號(hào)的解調(diào)，在通信原理上學(xué)了很多，可以在接收端將信號(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)測得的是圍繞

6、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）、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

7、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 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

8、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 加法器交流振幅輸出為 1.3V，直流輸出為 0.5V，即調(diào)制系數(shù)為2.6 時(shí)的超調(diào)信號(hào)波形： 四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 幅度調(diào)制是通原課上學(xué)到的最簡單易懂的調(diào)制方法，其解調(diào)也是相當(dāng)簡單。直接用包絡(luò)檢波就可以！當(dāng)帶有大載波分量的幅度調(diào)制信號(hào)超調(diào)的時(shí)候，如圖2和3所示，調(diào)制出來的信號(hào)被解調(diào)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，否則不能正確解調(diào)

9、出信號(hào)。1 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)。2 |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) Ma=(Ummax-Ummin)/(Ummax+Ummin),此公式是否合適？答：不合適，因?yàn)榇藭r(shí)為過渡調(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：coswctcoswt+coswt=(1_cos

10、wct)*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。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（Rectifie

11、r）和音頻放大器（HeadphoneAmplifier）中的3KHz 低通濾波器按下圖2方式連接：2. 用示波器觀察調(diào)制系數(shù)為0.5 和1.5 的輸出波形。3. 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（加法器直流振幅輸出為 1V，交流振幅輸出為 0.5V）。調(diào)制信號(hào)波形：公用模塊(Utilities Module)中的“Rectifier”的輸出端信號(hào)波形：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

12、器直流振幅輸出為 1V，交流振幅輸出為 1.5V）。 調(diào)制信號(hào)波形：公用模塊(Utilities Module)中的“Rectifier”的輸出端信號(hào)波形：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： 對(duì)于不同方式檢波輸出的分析：普通二極管整流： 由于二極管有0.7v（硅）左右或0.3v(鍺)的導(dǎo)通壓降，并且在截止時(shí)的延時(shí)，導(dǎo)致通過低通濾波器輸出的波形有些許失真。精密半波整流：使用運(yùn)放結(jié)構(gòu)的半波整流，克服了導(dǎo)通壓降，并且速度更快，所以波形幾乎無失真。 注：當(dāng)調(diào)制系數(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)，調(diào)幅波不能用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。五

13、、思考題：1 是否可用包絡(luò)檢波器來解調(diào)“SC-DSB”信號(hào)？請解釋原因。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

14、 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AS

15、K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)。b)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： 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。用乘法器組成的ASK調(diào)制電路10主振蕩器2kHz正弦信

16、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，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，移相器的輸出加至乘法器的Y輸入端（切換開關(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再通過共享

17、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控制正弦載波的開啟和關(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)字微波通信中沒被采用，但是由于其調(diào)制方式的實(shí)現(xiàn)簡單，在光纖通信系統(tǒng)中， 振幅鍵控方式卻獲得廣泛應(yīng)用。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控制正弦載波的開啟與關(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。大總結(jié)：通原實(shí)驗(yàn)為期比較短，只有兩次課，我們是分兩周上