北邮2016通信原理硬件实验报告.docx
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通信原理硬件实验报告
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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,