通信原理硬件实验Word文件下载.docx

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三、思考题

1、如何能使示波器上能清楚地观察到载波信号的变化？

答：

可以通过观察输出信号的频谱来观察载波的变化，另一方面，调制信号和载波信号的频

率要相差大一些，可通过调整音频震荡器来完成。

2．用频率计直接读SC—DSB信号，将会读出什么值。

SC-DSB信号实质上时两个不同频率（fc+F，fc-F）的信号相加，所以直接用频率计读出的是来回摆动的值，但两个摆动值的波动较小。

实验三振幅调制（Amplitudemodulation）

一、实验目的：

1、了解振幅调制器的基本工作原理。

2、了解调幅波调制系数的意义和求法。

二、实验步骤：

1、将Tims系统中的音频振荡器（AudioOscillator）、可变直流电压（VariableDC）、

主振荡器（MasterSignals）、加法器（Adder）和乘法器（Multiplier）按图连接。

2．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。

3．将可变直流器调节旋钮逆时针旋转至最小，此时输出为-2.5V，加法器输出为+2.5V。

4．分别调整加法器的增益G和g，使加法器交流振幅输出为1V，DC输出也为1V。

5．用示波器观察乘法器的输出（见图2），读出振幅的最大值和最小值，算出调制系数。

图2（max=1.48v,min=0.28mv）

调制系数

6、分别调整AC振幅和DC值，重复步骤（6），观察超调的波形，如图3。

图3超调的波形

1、当调制系数大于1时，调制系数Ma=（Ummax-Ummin）/（Ummax+Ummin）,此公式是否合

适？

不合适。

因为当调制系数大于1时，包络失真，基带信号电压最小值小于零，在与t轴的交点处有相位翻转，对应下边信号的波峰。

而测量的调幅信号电压最小值大于零，这时计算调制系数将小于1，结果错误。

2、用图五产生一般调幅波，为何载波分量要和SC-DSB信号相同。

若两个相位差90度时，

会产生什么图形？

因为最后的一般调幅信号为：

coswctcoswt+coswt=（1_coswct）*coswt,其中由两部分

组成，为了使这两部分最后能够合并，就要求载波分量和DC-DSB信号同相。

若两个信号

相位相差90度，则：

coswctcoswt+sinwt=sqrt（1+coswct*coswct）cos（wt+θ）,这是一个

振幅不断变化的调频波。

实验四包络和包络再生

了解包络检波器（EnvelopeDetector）的基本构成和原理。

1、利用实验三的方法组成一个调制系数为100%的一般调幅波。

2、将共享模块（UtilitiesModule）中的整流器（Rectifier）和音频放大器（Headphone

Amplifier）中的3KHz低通滤波器按下图2方式连接：

图2包络检波器原理

3、用示波器观察调制系数为0.5的输出波形，见图3，图4。

图3调制系数为0.5的输出波形

图4调制系数为1.5的输出波形

1、是否可用包络检波器来解调“SC--DSB”信号？

请解释原因

不可以，因为DSB—SCAM信号波形的包络并不代表调制信号，在与t轴的交点处

有相位翻转。

2、比较同步检波和包络检波的优缺点。

同步检波的优点：

精确，效率高，检波线性好，在小信号输入时，检波失真小，可用来解调各种调幅信号；

缺点：

复杂，设备较贵，很难获取到完全同频同向信号。

包络检波的优点：

简单，无需获取同步信号，经济；

缺点是：

检波失真较大，不可用于解调抑制载波信号，总的发射功率中的大部分功率被分配给了载波分量，其调制效率相当低。

3.若调制系数大于1，是否可用包络检波来还原信号。

不可以，当调制系数大于1时，调制信号存在相位翻转，波形包络不能反映基带信号，包络检波后不能恢复原来基带信号的波形。

实验十一：

取样与重建（Samplingandreconstruction）

了解取样定理的原理，取样后的信号如何恢复原信号，取样时钟应该如何选取。

1、将Tims系统中，主振荡器（MasterSignal）、音频振荡器（AudioOscillators）、双

脉冲产生器（TwinPulseGenerator）、双模拟开关（DualAnalogSwitch）和音频放

大器（HeadphoneAmplifier）按图1连接：

图1取样信号连接图

2、将主振荡器中的8.3kHz取样信号的输出接到双脉冲产生器的CLK端。

3、将双脉冲产生器的Q1的输出端接至双模拟开关的控制1（Control1）的输入端。

4、将主振荡器的Message的输出端的信号（2kHz）接到双模拟开关的ln1输入端。

5、用示波器观察双模拟开关的输出信号。

见图2

图2双模拟开关输出的取样信号

分析：

由图可以看出，在原始信号的一个周期内均匀的取四个值即得到取样信号。

6、将双模拟开关的输出信号接至音频放大器的输入端。

用示波器进行观察。

若输出信号太

小可调整音频放大器放大量。

图3接音频放大器的输出信号

7、用VCO的模拟输出替代主振荡器的取样信号。

接到双脉冲产生器的输入，使VCO

在3kHZ-6Khz只见进行变化，观察音频放大器的输出，并与主振荡器的Message

输出端信号进行比较，得出信号不失真所需的最小取样频率。

图4最低采样率

图5最低采样率重建波形

1．为什么要从取样信号中恢复原信号，需要低通滤波器画出取样信后的频谱？

因为时域上原始信号与取样脉冲信号相乘，频域上为两信号频谱做卷积运算。

因为取样脉冲信号频谱为周期冲击谱，两者卷积就相当于对原始信号进行频谱搬移。

使用低通滤波器滤取一个基带带宽的信号后恢复原来的频谱，就恢复了原始信号。

2、为什么取样脉冲的频率要大于两倍信号频率，而不是等于。

如果取样脉冲的频率等于信号最高频率的两倍，即奈奎斯特取样频率，这时用理想低通滤波器滤波可以恢复原始信号。

但是因为理想低通滤波器不可实现，实际低通滤波器存在过渡带，所以会造成频谱混叠，无法恢复出原始信号。

实验十八：

ASK调制与解调

了解幅度键控（Amplitude-shiftkeyingASK）调制与解调的基本组成和原理。

1、将Tims系统中主振荡器（MasterSignals）、音频振荡器（AudioOscillator）、序列

码产生器（SequenceGenerator）和双模拟开关（DualAnalogSwitch）。

按图1的方式连接。

图1用开关产生ASK调制信号

2、将主振荡器模块2kHz正弦信号加至序列码产生器的CLK输入端并将其输出的

TTLX加至双模拟开关control1，作为数字信号序列。

3、将主振荡器模块8.33kHz输出加至音频振荡模块的同步信号输入端（SYNC），并

将其输出接到双模拟开关模块的IN1。

4、用示波器观察ASK信号。

图22ASK的调制信号

5、将ASK调制信号加到由图3组成的ASK非同步解调器的输入端。

图3

6、将音频振荡器的输出信号调为4kHz，并将ASK信号加至共享模块中整流器

（Rectifier）的输入端。

7、整流器的输出加到可调低通滤波器模块的输入端，从低通滤波的输出端可以得到

ASK解调信号。

8、将可调直流电压加到共享模块的比较器，决定比较电平，比较器输出为原数字信号。

图4ASK的非同步解调

9、用Tims系统中的模块组成，由图5所示的用乘法器组成的ASK调制电路。

10、主振荡器2kHz正弦信号输入到序列码产生模块“CLK”输入端，产生数字信号，

再将其X输出端加以加法器A端。

11、将A端信号拿开，在加法器B端加直流电压，并调整加法器增益调整钮“g”，使

加法器输出直流为1V。

12、加法器“A”端输入信号加上，并把加法器的输出加到乘法器X端。

图5用乘法器组成的ASK调制电路

13、用示波器观察加法器输出信号。

14、用Tims系统的模块组成如图7所示的ASK同步解调电路。

15、将主振荡器的100kHz正弦波作为同步检波的参考电压加入移相器的输入，移相器

的输入加至乘法器的Y输入端（切换开关至AC）。

16、将上述实验中产生ASK信号加到乘法器X输入端。

17、乘法器的输出加至可调低通滤波器。

18、再通过共享模块中比较器加以整形，形成数字信号。

19、在比较器输入端加一个可调的直流电压，作为比较电平。

图7ASK同步解调

20、调整移相器的相移，可调低通滤波器的带宽和直流电平，使ASK解调信号最大，

并用示波器观察。

图8同步解调输出

图9同步解调相位改变

实验总结

这次的通信原理硬件实验的实验内容并不是很多，时间上也比较充裕。

虽然刚开始实验都是靠自己自主慢慢摸索的，但只要理解实验框图的各个部分的作用功能，然后按照实验指导书上的图解，在尝试多次，也大概了解了TIMS教学实验系统和示波器与电脑波形扑捉软件的协作工作。

后面几个实验做起来也顺利了很多。

这次实验主要包括DSC-SB和AM两种调幅信号的调制和解调、ASK信号的调制和解调还有模拟信号的采样与重建。

整个实验下来，不仅巩固了我们以前所学的一些知识，还提升了我们的团队合作能力和动手能力，以及发现问题和解决问题的能力。