北邮通原硬件实验报告材料.docx

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北邮通原硬件实验报告材料

信息与通信工程学院

通信原理硬件实验报告

姓名

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指导教师:

实验日期：

实验一双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）

一、实验目的

1）了解DSB-SCAM信号的产生及相干解调的原理和实现方法。

2）了解DSB-SCAM的信号波形及振幅频谱的特点，并掌握其测量方法。

3）了解在发送DSB-SCAM信号加导频分量的条件下，收端用锁相环提取载波的原理及实现方法。

4）掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法，掌握锁相环提取载波调试方法。

二、实验内容及步骤

1.DSB-SCAM信号的产生

1）按照指导书图示，连接实验模块。

2）示波器观察音频振荡器输出调制信号m（t），调整频率10kHz，均值0

3）示波器观察主振荡器输出信号波形和频率；

观察乘法器输出，注意相位翻转。

4）测量已调信号的振幅频谱，调整加法器的G和g，使导频信号的振幅频谱的幅度为已调信号的编带频谱幅度的0.8倍。

2、DSB-SCAM信号的相干解调及载波提取

1）调试锁相环

a）单独测试VCO的性能Vin暂不接输入，调节f0旋钮，改变中心频率，频率范围约为70~130kHz。

Vin接直流电压，调节中心频率100kHz，使直流电压在-2~2V变化，观察VCO线性工作范围；由GAIN调节VCO灵敏度，使直流电压变化正负1V时VCO频偏为10kHz。

b）单独测试相乘和低通滤波工作是否正常。

锁相环开环，LPF输出接示波器。

两VCO经过混频之后由LPF输出，输出信号为差拍信号。

c）测试同步带和捕捉带：

锁相环闭环，输出接示波器，直流耦合。

将信号源VCO的频率f0调节到比100kHz小很多的频率，使锁相环失锁，输出为交变波形。

调节信号源VCO频率缓慢升高，当波形由交流变直流时说明VCO锁定，记录频率f2=96.8kHz，继续升高频率，当直流突变为交流时再次失锁，记录频率f4=115.6kHz。

缓慢降低输入VCO频率，记录同步时频率f3=106.9kHz和再次失锁时频率f1=90.7kHz。

同步带Δf1=f4-f1=24.9kHz

捕捉带Δf2=f3-f2=20.1kHz

2）恢复载波

a）将图中的锁相环按上述过程调好，在按照指导书图示实验连接，将加法器输出信号接至锁相环的输出端。

将移相器模块印刷电路板上的频率选择开关拨到HI位置。

b）用示波器观察锁相环的LPF输出信号是否是直流信号，以此判断载波提取PLL是否处于锁定状态。

若锁相环锁定，用双踪示波器可以观察发端导频信号cos2πfct与锁相环VCO输出的信号sin（2πfct+φ）是同步的，二者的相应相位差为90°+φ，且φ很小。

若锁相环失锁，则锁相环LPF输出波形是交流信号，可缓慢调节锁相环VCO模块的f0旋钮，直至锁相环LPF输出为直流，即锁相环由失锁进入锁定，继续调接f0旋钮，使LPF输出的直流电压约为0电平。

c）在确定锁相环提取载波成功后，利用双踪示波器分别观察发端的导频信号及收端载波提取锁相环中VCO的输出经移相后的信号波形，调节移相器模块中的移相旋钮，达到移相90°，使输入于相干解调的恢复载波与发来的导频信号不仅同频，也基本同相。

d）用频谱仪观测恢复载波的振幅频谱，并加以分析。

3）相干解调

a）在前述实验的基础上，将信号和恢复载波分别连接至相干解调的乘法器的输入端。

b）用示波器观察相干解调相乘、低通滤波后的输出波形。

c）改变发端音频信号的频率，解调输出信号也随之改变

三、思考题

1.整理实验记录波形，说明DSB-SCAM信号波形特点。

答：

DSB-SCAM信号频率为载波频率10kHz，振幅包络受到调制信号控制，但有180°相位翻转。

2.整理实验记录振幅频谱，画出已调信号加导频的振幅频谱图（标上频率值）。

根据此振幅频谱，计算导频信号功率与已调信号功率之比。

a=0.8ps/pc=0.32

3.实验中载波提取锁相环的LPF是否可用TIMS系统中的“TUNEABLELPF”?

请说明理由。

答：

不能。

恢复载波要滤除高频分量，得到载波，载波频率100kHz，TUNEABLELPF的滤波范围为900Hz~12kHz，带宽不足。

4.若本实验中的音频信号为1kHz，请问实验系统所提供的PLL能否用来提取载波。

为什么？

答：

不能。

因为本实验中回复载波信号的锁相环中使用了截止频率为2.8kHz的RCLPF滤波器，音频信号如果是1KHz，锁相环就会跟踪到音频信息的波形变化，使得信号失真。

5.若发端不加导频，收端提取载波还有其他方法吗？

请画出框图。

答：

不加导频就没有离散的频谱分量，不窄带滤波。

可用平方环法或科斯塔斯环法提取载波。

平方环法

四、心得体会

由于是开头的实验，对于器材不够熟悉，调整G和g时不知道具体作用是什么，调整时间较久，振幅之间0.8倍也仅仅是目测。

载波提取调试锁相环，最开始选用的中心频率不当，总是调不出锁相环的效果，或者只能出现一半，后来改变中心频率小于100kHz，按照课本上原理图连接重新调测，正确测得同步带和捕捉带。

后面恢复载波比较简单

实验二具有离散大载波的双边带调幅（AM）

一、实验目的

1）了解AM信号的产生原理和实现方法。

2）了解AM信号波形和振幅频谱的特点，并掌握调幅系数的测量方法。

3）了解AM信号的非相干解调原理和实现方法。

二、实验内容及步骤

1.AM信号的产生

1）按照书中图示进行模块的连接。

2）分别调整增益G和g均为1。

3）观察乘法器输出是否为AM波形。

4）测量AM信号的条幅系数a的值，并调整可变电压，使得a=0.8，并测量振幅频谱。

2.AM信号的非相干解调

1）用示波器观察整流器的输出波形，观察LPF的输出波形。

2）改变输入AM信号的调幅系数，观察包络检波器输出波形的变化。

3）改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化。

三、思考题

1．在什么情况下，会产生AM信号的过调现象？

答：

当调制系数a>1时，已调信号的包络不再是调制信号，信号波形失真，包络检波器无法从中解调出正确信号。

AM信号产生过调现象。

2．对于a=0.8的AM信号，请计算载频功率与边带功率之比。

答：

pc/ps=1/（0.5×0.8²）=3.125

3．是否可用包络检波器对DSB-SCAM信号进行解调？

请解释原因。

答：

不可以。

因为DSB-SCAM信号的产生由调制信号与载波直接相乘，不具有离散大载波，它的包络无法表征调制信号，故只能用相干解调方式。

实验三调频（FM）

一、实验目的

1）了解用VCO作调频器的原理及实验方法。

2）测量FM信号的波形及振幅频谱。

3）了解利用锁相环作FM解调的原理及实现方法。

二、实验内容及步骤

1.FM信号的产生

1）单独调测VCO，方法同实验一类似。

Vin接直流电压，当直流电压为零时，调节中心频率100kHz；在直流±2V内观察VCO线性工作范围；由GAIN调节VCO灵敏度，使直流电压±2V变化时VCO频偏为±5kHz。

2）将音频振荡器的频率调为2kHz，作为调制信号输入VCO的Vin端。

3）测量FM输出波形及振幅频谱。

2.FM信号的锁相环解调

1）单独调测VCO，此处同实验一中的调测完全一致.f2=94.2kHzf4=114.5kHzf3=106.3kHzf1=86.5kHz

2）将已经调测好的FM信号输入锁相环，用示波器观察解调信号。

3）改变发端的调制信号频率，观察FM解调的输出波形变化。

频率增大

波形失真

频率减小

频率正常变动

三、思考题

1、实验中FM信号调制指数β是多少？

FM信号的带宽是多少？

答：

由于调节VCO灵敏度为2V时频偏为10kHz，且fm=2kHz

，故可知β=5带宽为20kHz。

2、用VCO产生FM信号的优点是可以产生答频偏的FM信号，缺点是VCO中心频率稳定度差。

为了解决FM信号大频偏及中心频率稳定度之间的矛盾，可以采用什么方案产生FM信号？

答：

可以采用晶振稳幅，使中心频率稳定。

3、对于本实验具体所用的锁相环及相关模块，若发端调制信号频率为10kHz，请问实验三中的锁相环能否解调出原信号？

为什么？

答：

不能。

本实验中使用的RCLPF截止频率是2.8KHz，如果发端频率为10KHz的信号，超出锁相环工作频率段，不能跟踪到此频率。

4、用于调频解调的锁相环与用于载波提取的锁相环有何不同之处？

答：

调频解调的锁相环的输出是LPF的输出，其频率和相位与调频信号相同；恢复载波的锁相环的输出是VCO的输出，其频率与调频信号相同，但有90°的相差。

四、心得体会

有了实验一的基础之后，锁相环的调试比较快速，没有对实验产生影响，虽然对VCO模块仍然不了解原理，但是学过锁相环的反馈原理，理解实验还是可以的，FM信号的产生和解调相对于前面两个实验来说连线都简单很多，也易于调整。

课本上也都给出了所需要的频率等，只需要调整锁相环时细心即可。

实验五时钟恢复

一、实验目的

1）了解从线路码中提取时钟的原理

2）了解从RZ-AMI码中提取时钟的实现方法

3）请学生自主完成从BIP-RZ或UNI-RZ码恢复时钟的实验

二、实验内容及步骤

1.从RZ-AMI码恢复时钟

1）按图连接各模块。

将移相器模块印刷电路板上的波动开关拨到LO位置

2）用示波器观察实验连接图各点波形

3）调节缓冲放大器K的旋钮，使放大器输出波形足够大，经移相器移相之后比较器输出TTL电平的恢复时钟

4）将恢复时钟与发送时钟分别送至双踪示波器，调节移相器的相移，使得恢复时钟与发送时钟的相位一致。

2.从UNI-RZ码恢复时钟

步骤与RZ-AMI码相同，模块选择UNI-RZ码

三、思考题

1.如何从分相码中提取时钟？

答：

利用符号“01”和“10”的中间跳变提取定时，然后分频得到时钟。

2.对于双极性不归零码，如果发送数据中“1”出现的概率为90%，请问如何从这样的信号中提取时钟？

答：

可利用呈现的频谱中的离散分量提取时钟信号。

3.从限带基带信号中提取时钟的原理是什么？

答：

将限带基带信号平方，然后通过锁相环进行提取。

其原理框图如下：

四、心得体会

时钟提取实验对模块原理不太了解，课本上给了详细的连接方式，移相也比较容易调整，没有遇到什么困难，提取结果与系统自带的时钟相比没有较大出入，实验很成功。

试验七、采样、判决

一、实验目的

1）了解采样、判决在数字通信系统中的作用及其实现方法；

2）自主设计从限带基带信号中提取时钟，并对限带信号进行采样、判决、恢复数据的实验方案，完成实验任务。

二、实验内容及步骤

1）.请自主设计提取时钟的实验方案，完成恢复时钟（TTL电平）的试验任务

2）.将恢复时钟输入于判决模块的B.CLK时钟输入端（TTL电平）。

将可调低通滤波器输出的基带信号输入于判决模块，并将判决模块印制电路板上的波形选择开关SW1拨到NRZ-L位置（双极性不归零），SW2开关拨到“内部”位置。

3）.用双踪示波器同时观察眼图及采样脉冲。

调节判决模块前面板上的判决点旋钮，使得在眼图睁开最大处进行采样、判决。

对于NRZ-L码的最佳判决电平是零，判决输出的是TTL电平的数字信号。

三、思考题

对于滚降系数为1的升余弦滚降的眼图，请画出