北邮2016通信原理硬件实验报告.docx

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电子工程学院

通信原理硬件实验报告

姓名

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指导教师:

实验日期：

目录

实验一双边带抑制载波条幅............................................................................................................................3

实验二：

具有离散大载波的双边带调幅...........................................................................................................8

实验六：

眼图.....................................................................................................................................................13

实验七：

采样、判决........................................................................................................................................14

实验八：

二进制通断键控.................................................................................................................................17

实验十二：

低通信号的采样与重建..................................................................................................................20

实验总结..........................................................................................................................................................24

实验一双边带抑制载波条幅（DSB-SCAM）

一、实验目的 

（1）了解DSB-SC AM信号的产生以及相干解调的原理和实现方法； 

（2）了解DSB-SC AM信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法； 

（3）了解在发送DSB-SC AM 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其实现方法； 

（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的调试方法。

二、实验原理

AM信号的产生及相干解调原理框图如图1.1

图1.1

由图知，锁相环乘法器的输出为：

经过锁相环反馈，相干解调时与恢复载波想成，则

，经过LPF、隔直流后，输出为.

三、实验框图

四、实验步骤

SC-DSB信号的数学表达式为s（t）=Acm（t）cos（Wct），这个实验产生SC-DSB的方法很简单，就是用载波跟调制信号直接相乘，其中载波是由主振荡器产生为幅度为1V，频率为100KHZ的正弦波，而调制信号由音频振荡器产生的正弦信号再经缓冲放大器组成，幅度为1V，频率为1KHZ。

1）按照图连接，将音频振荡器输出的模拟音频信号及主振荡器输出的100KHz模拟载频信号分别用连接线连至乘法器的两个输出端；

2）用示波器观看音频输出信号的信号波形的幅度以及振荡频率，调整音频信号的输出频率为10kHz,作为均值为0的调制信号m（t）；

3）用示波器观看主振荡器输出信号的幅度以及振幅频谱；

4）用示波器观看乘法器的输出波形，并注意已调信号波形的相位翻转与已调信号波形；

5）测量已调信号的波形频谱，注意其振幅频谱的特点；

6）调整增益G=1:

将加法器的B输出端接地，A输入端接已调信号，用示波器观看加法器的输出波形以及振幅频谱，使加法器输入与加法器输出幅度一致；

7）调整增益g；加法器A端接已调信号，B接导频信号。

用频谱仪观看加法器输出信号的振幅频谱，调节增益g旋钮，使导频信号振幅频谱的幅度为已调信号的边带频谱幅度的0.8倍。

此导频信号功率为已调信号功率的0.32倍。

五、实验结果

1.音频振荡器输出1KHz正弦信号作为调制信号。

VCO的输出频率为10kHZ的信号：

100khz主振荡器波形

已调信号波形图及其振幅：

在调制信号的过零点处有明显的相位反转：

加法器输出振幅与输入一致：

已调信号的频谱

加法器输出信号频谱：

导频信号振幅频谱的幅度为已调信号的便带振幅频谱幅度的0.8倍，此导频信号功率为已调信号功率的0.32倍。

思考题

（1）整理实验记录波形，说明DSB-SCAM信号的波形特点。

答：

DSB-SCAM信号波形的频率是恒定的，振幅是随时间变化的，而且关于即X轴上下对称,包络为余弦函数。

其单边功率谱为三个冲击。

在中心频率上冲击幅值大，边带的冲击幅值较小。

（2）整理试验记录振幅频谱画出已调信号加导频的振幅频谱。

根据此振幅频谱计算导频信号功率与已调信号功率之比。

答：

0.82/（1+1）=0.32导频信号功率为已调信号功率的0.32倍

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信号的产生原理及实现方法。

2、了解AM的信号波形及振幅频谱的特点，并掌握调幅系数的测量法法。

3、了解AM信号的非相干解调原理和实现方法。

二、实验原理

1、AM信号的产生

音频信号为m（t）=sin

（2），则单音频调幅的AM信号表达式为：

sin=sin

其中调幅系数a=，并要求a，本次采用的原理框图为图2.1

图2.1产生AM信号

2、AM信号的解调

用包络检波的方法进行解调

三、实验系统框图

AM信号产生系统框图

AM信号非相干解调系统框图

四、实验步骤：

1、AM信号的产生

本实验采用包络检波方案产生AM波。

1）按图表进行各模块之间的连接；

2）音频振荡器输出为5KHz，主振荡器输出为100KHz，乘法器输

入耦合开关置于DC状态；

3）分别调整加法器的增益G及g均为1；

4）逐步增大可变直流电压，使得加法器数出波形是正的；

5）观察乘法器输出波形是否为AM波形；

6）测量AM信号的调幅系数a值，调整可变直流电压，使a=0.8；

7）测量a=0.8的AM信号振幅频谱。

2、AM信号的解调

由于AM信号的振幅频谱具有离散大载波，所以收端可以从AM信号中提取载波进行相干解调，其实现类似于DSB-SCAM信号加导频的载波提取及相干解调的方法。

AM的主要优点时可以实现包络检波器进行非相干解调。

本实验就采用非相干解调方案。

1）输入的AM信号的调幅系数a=0.8；

2）用示波器观察整流器（RECTIFIER）的输出波形；

3）用示波器观察低通滤波器（LPF）的输出波形；

4）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变化；

5）改变发端调制信号的频率，观察包络检波器的输出波形的变化。

四、实验结果：

1、AM信号的产生

（1）音频输出波形（f=5kHz）和AM调制结果：

（2）加法器输出波形是正的：

（3）测量AM信号的条幅系数a值，调整可变电流电压，使得a=0.8

2、AM信号的解调

（4）a=0.8的AM信号振幅频谱

思考题

（1）在什么情况下，会产生AM信号的过调现象？

答：

当载波信号的振幅比调制信号小的时候，即a>1时，会产生过调现象。

（2）对于a=0.8的AM信号，请计算载频功率与边带功率之比值。

（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：

不能。

因为DSB-SCAM信号为双边带抑制载波调幅信号，顾名思义，DSB-SCAM信号抑制了载波的存在，使得其信号的表达式中的包络与调制信号没有简单的正比关系，其信号波形有相位反转，包络没有反映出调制信号的特征，故不适合用包络检波，宜采取相干解调。

实验六：

眼图

一、实验目的

了解数字基带传输系统中“眼图”的观察方法及其作用。

二、实验系统框图：

三、实验步骤

1）将可调低通滤波器模板前面板上的开关置于NORM位置。

2）将主信号发生器的8.33khzTTL电平的方波输入于线路码编码器的M.CLK端，经四分频后，由B.CLK端输出2.083khz的时钟信号。

3）将序列发生器模块的印刷电路板上的双列直插开关选择“10”，产生长为256的序列码。

4）用双踪示波器同时观察可调低通滤波器的输出波形及2.083khz的时钟信号。

并调节可调低通滤波器的TUNE旋钮及GAIN旋钮，以得到合适的限带基带信号波形，观察眼图。

四、实验结果

实验七：

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、并对限带基带信号进行采样、判决、恢复数据的实验方案，完成实验任务。

二、实验框图

三、实验步骤

1. 自主设计图中的提取时钟的实验方案，完成恢复时钟（TTL电平）的实验任务。

2. 按图所示，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，并将判决模块印刷电路板上的波形选择开关SW1拨到NRZ-L位置（双极性不归零码），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。

四、实验结果

（1）在眼图睁开最大处进行采样、判决:

（2）解调前后对比：

两个信号稍有相位差

思考题

（1）对于滚降系数为1剩余弦滚降眼图，请画出眼图，标出最佳取样时刻和最佳判决门限。

当滚降系数为时，眼图由余弦信号叠加而成。

最佳采样时刻是眼图睁开最大的时刻，最佳判决门限是眼图的中间位置

最佳判决门限

最佳判决时刻

实验八：

二进制通断键控（OOK）

一、实验目的

1.了解OOK信号的产生及其实现方法。

2.了解OOK信号波形和功率谱的特点及其测量方法。

3.了解OOK信号的解调及其实现方法。

二、实验原理

OOK的产生原理图：

OOK的相干解调：

OOK的非相干解调：

将OOK信号整流，再经过低通，