通信原理实验报告

通信原理实验报告实验二振幅调制与解调一、实验目的掌握振幅调制器的基本工作原理；掌握调幅波调制系数的意义和求法；掌握包络检波器的基本构成和原理。二、实验原理1、AM信号调制对于单音频信号：()sin(2)mmmtAft进行AM调制的结果为：()(sin(2))sin2(1sin(2))sin2AMcmmccmcstAAAftftAAaftft其中调幅系数mAaA，要求1a以免过调引起包络失真。由maxA和minA分别表示AM信号波形包络最大值和最小值，则AM信号的调幅系数为：maxminmaxminAAaAA。如图所示为AM调制的过程和频谱示意图。2、AM信号的解调AM信号由于具有离散大载波，故可以采用载波提取相干解调的方法。其实现类似于实验一中的DSB-SCAM信号加导频的载波提取和相干解调的方法。AM的主要优点是可以利用包络检波器进行非相干解调，可以使得接收设备更加简单。三、实验设备用模块音频振荡器（AudioOscillator），可变直流电压（VariableDC），主振荡器（MasterSignals），加法器（Adder）和乘法器（Multiplier），移相器（PhaseShifer）实现AM信号调制；用共享模块（UtilitiesModule）和音频放大器（HeadphoneAmplifier）实现AM信号解调。四、实验过程1、AM信号调制1)模块连接图2)步骤音频振荡器输出为1kHZ，主振荡器输出为100kHZ，将乘法器输入耦合开关置DC状态。将可变直流器调节旋钮逆时针调至最小，此时输出为-2.5V加法器输出为+2.5V。分别调整加法器增益G和g，使加法器交流振幅输出为1V，DC输出也为1V。用示波器观察乘法器的输出，读出振幅的最大值和最小值，用公式计算调制系数。分别调整AC振幅和DC振幅，重复上一步骤，观察超调的波形。2、AM信号解调1)模块连接图：2)步骤输入的AM信号的调幅系数a=1,0.5,1.5。用示波器观察整流器的输出波形。用示波器观察低通滤波器的输出波形。改变输入AM信号的调幅系数，观察包络检波器输出波形是否随之改变。改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化。五、实验结果1.乘法器输出的调制信号：调幅系数a=1maxminmaxminUmUmMaUmUm用示波器显示低通滤波器输出的解调信号，幅度、相位发生变化2.乘法器输出的调制信号：调幅系数a=0.5用示波器显示低通滤波器输出的解调信号，a=0.53.乘法器输出的调制信号：调幅系数a=1.5用示波器显示低通滤波器输出的解调信号,a=1.5如图，调制信号大于1的情况下，波形有一些失真。六、实验分析1.若用同步检波，如何完成实验？比较同步检波和包络检波的优缺点。同步检波即相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干的参考信号与载频相乘，再经过低通滤波器做解调同步检波原理框图同步检波连接框图比较同步检波和包络检波的优缺点：（1）同步检波也叫相干解调，它适用于所有线性调制信号的解调，设备复杂包络检波也叫非相干解调，就是直接从已调波的幅度中恢复出原调制信号，不需要相干载波,设备简单，AM信号一般都采用包络检波（2）当a1时，相干解调可以恢复原信号，非相干解调不可以恢复，存在相位翻转2.若调制系数大于1，是否可以用包络检波来还原信号。若调制系数大于1，不可以用包络检波来还原信号，这时已经出现失真现象3.调制系数分别“1”，“1”，“=1”时，如何计算已调信号的调制系数？利用公式Ma=(Ummax-Ummin)/(Ummax+Ummin)计算AM信号的调制系数当a1时，因为此时为过度调制，实际最小值Ummin应代入负值实验三SSB调制与解调一、实验目的掌握单边带（SSB）调制的基本原理。掌握单边带（SSB）解调的基本原理。测试SSB调制器的特性。二、实验原理1、信号调制上图为SSB信号的调制框图，原理是利用公式：对m(t)进行调制，求和器加法为下边带调制，减法为上边带调制。2、信号解调SSB信号的解调与DSB一样，使用同步解调的方式，提取载波，与调制信号相乘，经过低通滤波，可解调出原信号。三、实验设备用音频振荡器（AudioOscillator），主振荡器（MasterSignals），加法器（Adder），乘法器（Multiplier）2个，移相器（PhaseShifer），正交分相器（QuadraturePhaseSplitter）实现信号调制；用主振荡器（MasterSignals），乘法器（Multiplier），移相器（PhaseShifter），可调低通滤波器（TunableLPF）实现信号解调。四、实验过程1、信号调制1.模块连接图2、信号解调1)模块连接图：步骤将Tims系统中的音频振荡器（AudioOscillator）、主振荡器（MasterSignals）、正交分相器（QuadraturePhaseSplitter）、两个乘法器（Multiplier）、移相器（PhaseShifer）和加法器（Adder）按上图连接，正交分相器输出两路正交信号。主振荡器输出为100kHz，电路板上的开关置于“HI”。音频振荡器输出为1kHz。用示波器检查两个乘法器输出的（SC-DBC）信号，使它们的幅度相等，同时调整移相器的相移，使加法器的输出为最大。从主振荡器中输出100kHz的余弦信号作为参考信号加入乘法器Y输入端。将可调低通滤波器的频率选择范围设定在“Notm”的范围。此时低通滤波的截止频率为5kHz，调整截止频率，使输出信号能通过。观察记录实验波形五、实验结果1.通过移相器使载波相移，输出如图：2.移相后信号通过乘法器输出的DSB信号：3.两路正交DSB信号通过加法器输出SSB调制信号：六、实验分析问：请判断SSB调制信号是上边带还是下边带，若输出为另一边带，如何连接？分析：下边带信号。若要产生上边带信号，将余弦信号移相π/2,即只需将正交移相器的其中一路输出再加上一个反向后与另一路输出相加即可。上边带连接模块图如下：实验四调频波FM的产生一、实验目的掌握调频波调制器的基本工作原理；掌握调频波的特点。二、实验原理振荡频率随输入信号的电压改变。当输入电压为零时，振荡器产生一个中心频率的正弦波；当输入基带信号的电压变化时，该振荡频率做相应的变化。可利用压控振荡器（VCO）实现直接调频。FM信号的系统框图如图所示。调制信号为单音频信号tfatmm2cos)(，FM的表达式为)](2cos[)(ttfAtsccFM，tftffaKdmKtmmmftfsin2sin)(2)(m(t)输入于VCO，当输入电压为0时，VCO的输出频率为fc。当输入模拟基带信号的电压变化时，VCO的振荡频率作相应变化。三、实验设备音频振荡器（AudioOscillator），电压控制振荡器（VCO）和缓冲放大器（BufferAmplifiers）。四、实验过程1、模块连接图2、步骤采用音频振荡器和VCO模块按上图连接。测量VCO的V-f曲线和电压控制振荡器的灵敏度，方法：在VCO的Vin端加入不同极性的电压，在不同电压下用频率计测VCO的输出频率。将VCO的频率选择置于“L0”状态，此时VCO的输出频率为800Hz~17kHz。用频率计来辅助设定VCO在10kHz左右，此为载波频率。调整VCO的增益钮，使VCO的频率偏移在5kHz。将音频振荡器的频率调到1kHz，此信号为调制电压。将音频振荡器的输出加到VCO的输入端（Vin）用示波器观察VCO的输出信号。五、实验结果黄色波是基带信号，蓝色波是调制信号从上图可以看出，当输入电压大于0时，VCo输出电压频率加快，当输入电压小于0时，VCo输出电压频率减慢，与实验预期一致。实验5ASK调制与解调一、实验目的1)掌握2ASK信号的调制方法。2)掌握2ASK信号的解调方法。二、实验原理1.2ASK信号波形2.2ASK调制信号的产生实验原理图，如图所示：方法一和方法二方法一方法二3.2ASK信号解调可以采用同步或非同步解调方式。非同步解调同步解调三、实验设备调制（采用方法一或方法二）：音频振荡器（AudioOscillator），主振荡器（MasterSignals），序列码产生器（SequenceGenerator），双模开关（DualAnalogSwitch）和加法器（Adder），乘法器（Multiplier），可变直流电压（VariableDC）。解调（同步或非同步）：共享模块（UtilitiesModule），可调低通滤波器（TunableLPF），可变直流电压和移相器（PhaseShifter），乘法器（Multiplier）。四、实验过程1.采用方法一，按如下所示的连接图连接好产生ASK调制信号的连接图解调连接图2.产生数字信号：利用主振荡器模块的2KHz正弦信号加到序列码产生器的时钟控制端（CLK）产生序列信号。3.数字信号的调制要注意时钟同步问题：在本实验中可利用主振荡器模块的8.33KHz加到音频振荡器的SYNC端，用于时钟同步。4.利用双模开关产生二进制振幅键控信号（2ASK）。5.【解调】在非同步解调中，将ASK已调信号经过整流器，低通滤波器最后通过比较器输出；在同步解调中，载波提取可利用主振荡器和移相器（若有相位偏移）完成；然后再通过低通滤波器最后通过比较器输出五、实验结果1．2ASK信号的调制蓝色波形是二进制序列波形黄色波形是调制的2ASK信号波形2.2ASK信号的解调蓝色波形是原始的二进制序列波形黄色波形是由2ASK波形解调出的二进制序列波形实验62FSK信号的调制一、实验目的掌握频率键控（FrequencyShiftKeyingFSK）调制的基本组成和原理，掌握相位连续和不连续的问题。二、实验原理调制原理图方法一：相位连续的FSK方法二：相位不连续的FSK三、实验设备调制：主振荡器（MasterSignals），序列码产生器（SequenceGenerator），电压控制振荡器（VCO）和音频振荡器（AudioOscillator），加法器（Adder），双模开关（DualAnalogSwitch），可变直流电压（VariableDC）。四、实验步骤1.按如下连接图连接好，输入信号频率为1kHz。如图是相位连续的调制方法。2.相位连续2FSK调制系统中，VCO输出中心频率为5KHz，二进制数字序列信号利用主振荡器的2KHz正弦信号加到序列码产生器的时钟控制端（CLK）；3.观察时域、频域波形。五、实验结果黄色波形是二进制序列波形蓝色波形是调制的2FSK信号波形六、实验分析思考：在FSK信号调制中，双模开关起什么作用，可由哪个模块代替？答：双模开关是通过输入的数字信号来控制载波的输出的选择，可以使用双模开关来产生相位不连续的2FSK信号，实验中用VCO代替双模开关来产生相位连续的2FSK信号。实验7BPSK的调制一、实验目的1)掌握BPSK信号的调制方法。2)掌握BPSK信号的解调方法。二、实验原理二进制移相键控（BPSK）调制的基本原理：1.BPSK信号波形2.BPSK调制信号的产生原理图3.BPSK信号解调原理图三、实验设备调制：音频振荡器（AudioOscillator），移相器（PhaseShiter），序列码产生器（SequenceGenerator），线性编码器（Line-codeEncode）和乘法器（Multiplier）。解调：移相器（PhaseShifter），乘法器（Multiplier），可调低通滤波器（TuneableLPF），定标模块（decision-makermodule）和线性解码器（Line-codeDncode）。四、实验步骤1.按如下连接图连接好二进制移相键控（BPSK）调制的连接框图（1）调整音频振荡器，使其输出为8KHz。（2）音频振荡器TTL输出端的8KHz信号加到线性编码器的M.CLK输入端，通过