通信原理硬件实验报告北邮.docx

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通信原理硬件实验报告北邮

振幅调制与解调（AM）

实验目的：

1.掌握振幅调制器的基本工作原理；

2.掌握调幅波调制系数的意义和求法；

3.掌握包络检波器的基本构成和原理。

实验原理：

1．调制原理

其中m（t）为一均值为0的模拟基带信号；

C（t）为一正弦载波信号；

DC为一直流分量。

2．解调原理

使用相干解调的方法对调制信号进行解调。

实验设备：

1、AM信号调制

音频振荡器（AudioOscillator）：

产生一低失真，具有500Hz到10KHz范围内频率可调的正弦波信号

可变直流电压（VariableDC）：

可调范围DC输出（正负2.5伏可调）

主振荡器（MasterSignals）：

1.产生100KHz载波振荡器（CarrierOscillator）、正交正弦波输出和数字输出2.8.3KHz取样时钟脉冲（samplingclock）3.2kHz正弦信号

加法器（Adder）：

将两组模拟输入信号A（t）和B（t）相加。

乘法器（Multiplier）：

两组模拟信号相乘

移相器（PhaseShifer）：

产生输入和输出之间相位改变的信号

2、AM信号解调

共享模块（UtilitiesModule）：

含有四种独立的功能

音频放大器（HeadphoneAmplifier）：

将微弱的音频信号通过内部的放大电路将其放大，从而发出响亮的声音

实验过程

AM调制

1．按图进行各模块的连接；

2．音频振荡器输出为1khz，主振荡器为100khz，乘法器处于dc开关状态；

3．调整加法器的增益G及g均为1；

4．逐步增加可变直流电压，使加法器输出波形为正；

5．惯出图形是否为am波形；

6．调整a值，调整可变直流电压使a=0.5，1，1.5;

7.观察不同a值调制与解调信号波形的变化。

AM的解调

1．输入a

2．用示波器观察rectifier输出波形

3．用示波器观察lpf

4．改变am的调幅系数a，观察包络检波器输出波形是否随之变化。

实验结果

调制系数a=1

原信号和AM信号

原信号和解调信号

a=0.8

原信号和AM信号

原信号和解调信号

a=1.2

原信号和AM信号

原信号和解调信号

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。

使用同步检波需要在am调制信号上乘以恢复载波，在进行低通滤波即可；同步检波对调制系数无要求，且增益高但是复杂不经济，包络检波比较简单经济但是抗干扰差。

（2）若调制系数大于1，是否可以用包络检波来还原信号？

不可以，会出现失真现象。

（3）调制系数分别“<1”，“>1”，“=1”时，如何计算已调信号的调制系数？

调制系数通过a=Am/A可得

实验总结

这是我们的第一个实验，实验中出现了不少的问题，如出现了连接完成后不出图像的问题，后来发现是因为我们并没有进行计算，参数错误了，在这次试验后相信我们下次会变得更认真一点，争取自如的做完实验。

SSB信号的调制与解调

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。

实验原理：

实验设备：

SSB信号的调制:

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）。

SSB信号的解调:

主振荡器（MasterSignals），乘法器

（Multiplier），移相器（PhaseShifter），可调低通滤波器

（TunableLPF）。

实验过程

按如图所示连线，注意要通过移相器使载波相移90度。

调整好乘法器的参数，从示波器中观察调制和输出波形。

实验结果

调制信号

解调信号

实验分析

1.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？

下边带信号，如果产生上边带信号需要将正交移相器的其中一路输出加上反相与另一路输出相加即可。

2.实验总结

SSB是一个很繁琐的实验，在实验中我们发现了波形不正确，进行了一系列的调整后终于使波形有了起伏。

在这次的实验中有不少的参数需要调整，这极大的锻炼了我们的耐心，也让我们对这个实验有了更深的了解。

FM的调制

实验目的：

掌握fm调制的基本原理，测试fm调制器的特性

实验原理：

Vco的输入为m，当典雅为0时，vco输入频率为f，当输变化时，vco的震荡频率作相应的变化。

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）。

实验过程

按如图所示连接好，调节vco，使其中心频率为10khz

实验结果

实验分析

1.在FM调频系统中

经过计算

β=1.479

a=1.1

Kf=5.52k

Fm=4k

2.分析频偏对时域频域波形的影响？

频偏会导致时域波形疏密的改变，同时会导致波形幅度出现

变化

3.这次的实验连接较为简单，但是需要进行调波形。

ASK调制与解调

实验目的：

1.掌握2ASK调制器的基本工作原理

2.掌握2ASK解调器的基本工作原理

实验原理：

2ASK调制（解调）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

2ASK调制（解调）原理

2ASK信号解调:

2ASK信号的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

实验设备:

音频振荡器:

产生一低失真，具有500Hz到10KHz范围内频率可调的正弦波信号

主振荡器:

振荡器是指不需要输入信号控制就能自动地将直流电转换为特定频率和振幅的正弦交变电压（电流）的电路。

序列码产生器:

产生两组独立的伪随机序列X和Y，有模拟与TTL准位两种信号模式

双模开关:

由准位数字信号控制，产生单极模拟信号。

加法器:

将两组模拟输入信号A（t）和B（t）相加

乘法器:

两组模拟信号相乘

可变直流电压:

提供可调节大小的直流电压

共享模块：

（1）信号比较器和信号限幅器（clipper）/限幅器（limiter）；

（2）精密半波整流器；

（3）简易二极管和RC低通滤波器（LPF）；

（4）单极RC低通滤波器。

可调低通滤波器：

产生低频信号两种频率范围：

WIDE（2KHzto10KHz）和NORMAL（900Hzto5KHz），由面板开关控制。

移相器：

产生输入和输出之间相位改变的信号

实验过程：

．

1.将Tims系统中主振荡器（Master Signals）、音频振荡器（Audio Oscillator）、序列码产生器（Sequence Generator）和双模拟开关（Dual Analog Switch），按上图的方式连接。

2.将主振荡器模块2 kHz正弦信号加至序列码产生器的CLK输入端并将其输出的TTLX加至又模拟开关control 1，作为数字信号序列。

3.将主振荡器模块8.33 kHz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。

1.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。

2.整流器的输出加到可调低通滤波模块的输入端，从低通滤波的输出端可以得到ASK解调信号。

3. 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。

实验结果：

2ASK信号调制

ASK信号解调:

实验分析：

1.比较相干解调和非相干解调的相同点、不同点？

相同点是都可以对2ASK进行解调，不同点是相干解调需要载波提取电路，非相干解调不需要。

相干解调的抗噪声性能更好。

2.ASK信号是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开启和关闭的。

3.实验调制过程中发现调制信号中噪声较多，说明ASK信号抗噪声性能不是特别好，在目前的卫星通信、数字微波通信中没被采用，但是由于其调制方式的实现简单，在光纤通信系统中，振幅键控方式却获得广泛应用。

FSK信号的调制

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。

实验原理：

FSK调制（解调）原理

方法一：

相位连续

方法二：

相位不连续

实验设备：

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）。

实验过程：

1）相位连续FSK调制系统中，使VCO的输出中心频率为5KHz；

（2）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）；

实验结果：

实验分析：

1.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？

FSK信号调制中，双模开关用来产生相位不连续的2FSK信号，可以用VCO代替

2.频偏会使波形产生相位的偏差，同时会对波形的疏密产生影响。

3.中心频率是vco在输入电压为0时的输出信号的频率。

输入信号绝对值越大，频偏就越大

BPSK调制与解调

实验目的：

1.掌握BPSK调制器的基本工作原理；

2.掌握BPSK解调器的基本工作原理。

实验原理：

BPSK调制（解调）原理

BPSK信号波形：

BPSK调制信号的产生:

BPSK信号解调:

实验设备：

1、BPSK信号调制:

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）。

2、BPSK信号解调:

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）组成。

实验过程：

（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，通过线性编码器中除4电路，输出（2KHz）TTL信号至序列码产生器的时钟TTL.CLK。

（3）序列码产生器的输出端，接至线性编码器的DATA输入端。

由线性编码器NRZ-L输出双极性不归零码序列信号，加到乘法器的输入端。

实验结果：

实验分析：

1.该系统在高斯白噪声环境下应加入哪些模块？

由于有高斯白噪声的存在，应该在只使用比较器的方案中加入输入时钟，加入判决模块和线性码编码器。

2.移相键控系统出现了相位模糊现象，是由于在用平方环或者科斯塔斯环进行载波提取时，两方案都是用锁相环，锁定在0或者π的平衡点上，因此产生相位模糊，当相位差为0时解调信号与发送的一致，相位差为π时，信号反相。