通信原理实验报告概要

1、通信原理实验实验报告实验二 抑制载波双边带的产生( DSBSC generation)实验目的：1 了解抑制载波双边带（ SC-DSB ）调制器的基本原理。2 测试 SC-DSB 调制器的特性。实验步骤：1 将T IMS 系统中的音频振荡器 （Audio Oscillator） 、主振荡器 （Master S ignals） 、缓 冲 放大器 （Buffer Amplifiers） 和乘法器 （Multiplier） 按图（ 1 ）连接。图（ 1） 抑制载波的双边带产生方法一2用频率计来调整音频振荡器， 使其输出为 1kHz ，作为调制信号， 并调整缓冲放大器 的 K1, 使其输出到乘法器的电

2、压振幅为 1V。3调整缓冲放大器的 K2，使主振荡器输至乘法器的电压为1V ，作为载波信号。4测量乘法器的输出电压，并绘制其波形。5调 整音频振荡器的输出，重复步骤 4。6将电压控制振荡器（ VCO ）模快和可调低通滤波器（ Tuneable LPF）模块按图（ 2）连 接。图（ 2）抑制载波的双边带产生方法7VCO 得频率选择开关器至于“ LO ”状态下，调整 VCO 的Vin（控制电压 DC3V3V ） 使 VCO 的输出频率为 10kHZ 。8将可调低通滤波器的频率范围选择范围至“wide” 状态，并将频率调整至最大，此时截至频率大约在 12kHz 左右。9将可调低通滤波器的输出端连接至

3、频率计，其读数除360 就为 LPF 的3dB 截止频率。10降低可调 LPF 的截止频率，使 SC-DSB 信号刚好完全通过低通滤波器，记录此频率( fh=fc+F )。11再降低 3dB 截止频率， 至刚好只有单一频率的正弦波通过低通滤波器，记录频率 ( fl=fc-F )12变化音频振荡器输出为频率为 800Hz、 500Hz，重复步骤 10、 11。三、实验结果：1. 音频振荡器输出 1KHz 正弦信号作为调制信号。 已调信号波形图：2. 音频振荡器输出 1.5KHz 正弦信号作为调制信号已调信号波形图：3. 调整音频振荡器输出 2KHz 正 弦信号作为调制信号。 已调信号波形图：4.

4、 步骤9： LPF的3DB截止频率为 23.18.(8.326KHz )5. 步骤 10、 11：800Hz fl=9.196kHz,fc=10kHz,fh=10.804kHz500Hz fl=9.487kHz,fc=10kHz,fh=10.513kHz四、实验结果分析：1此题中的乘法器的 kxy 中的k值为0.5 ，所以 SC-DSB 信号为载波信号与调制信号相乘得 到且幅度为两信号幅度的乘积 时，乘法器输出为乘积的一半， 故波形图中调制信号幅度 仅为 500mV ，而不是 1v，包络的波形为载波信号波形，由调制信号为10KHz 时 的SC-DSB 波形可看出 SC-DSB 信号有可能存在相

5、位翻转的问题。 此外， SC-DSB 信号不 能用包络检波来解调！2. 总结一下： 由实验可知， 调制后的输出波形是以调制信号为包络， 载波在包络里振荡， 100kHz 的载波信号将调制信号的低通频谱搬移到载波频率上。 且当调制信号频率不一样时，调制后信号的波形差别很大。由图可看出，在调制信号 的一周期内载波的振荡规律！3. 对于该信号的解调，在通信原理上学了很多，可以在接收端将信号与一个同频同相的 载波信号相乘，再通过低通滤波器，得到调制信号的波形。五、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

6、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。 答：频率计测得的是围绕一个中心频率来回摆动的值。实验三振幅调制 (Amplitude modulation)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。、 实验步骤：1 将 Tims 系统中的音频振荡器 (Audio Oscillator )、可变直流电压 ( Variable DC)、主振荡 器( Master Signals )、加法器( Adder )和乘法器( Multiplier )按图 (3) 连接。2345图（ 3）振幅调制的产生方

7、法一 音频振荡器输出为 1kHZ ，主振荡器输出为 100kHZ ， 态。 将可变直流器调节旋钮逆时针调至最小，此时输出为 分别调整加法器增益 G 和 g，使加法器交流振幅输出 用示波器观察乘法器的输出，读出振幅的最大值和最小值，用公式将乘法器输入耦合开关 置 DC 状-2.5V 加法器输出为 +2.5V 。为 1V，DC 输出也为 1V。U m max U m min 计算调制系数。U m max U m min分别调整 AC 振幅和 DC 振幅，重复步骤 5，观察超调的波形。 用图（ 4）的方法，产生一般调幅波。将移相器置“ HI ”。B 输入端的信号，调整缓冲放大器的增益和加法器的67.

8、89先不加加法 器 加法器输出为振幅 1V 的 SC-DSB 信号。10移去加法器 A 输入端的信号，将 B 输入端信号加入，调整加法器的 g 增益，使 加法器输出为振幅11将 A 端信号加入， 计算调制系数。G 增益。使1V 的正弦值。调整移相器的相移，使加法器输出为调幅波，观察其波形，图（ 4）振幅调制的产生方法三、实验结果：1 加法器交流振幅输出为 1V，直流输出为 1V，即调制系数为 1 时的调制信号波形：2 加法器交流振幅输出为 1.3V ，直流输出为 0.5V，即调制系数为 2.6 时的超调信号波形：四、 实验结果分析： 幅度调制是通原课上学到的最简单易懂的调制方法，其解调也是相当

9、简单。直接用包络 检波就可以！当带有大载波分量的幅度调制信号超调的时候，如图 2和 3所示，调制出来的信号被 解调后会产生很严重的失真，进行幅度调制时，调制系数应该小于1，否则不能正确解调出信号。1 正常调制情况下，已调信号的包络是调制信号，接收端的包络检波器可以从中解调出信号。2 |m(t)|>a 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。五、 思考题：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？答：不合适，因为此时为过渡调制，幅度最小值不是实际最小值，实际最小值

10、应为负值。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？答：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+ ), 这是一个振幅不断变化的调频波。实验四包络与包络再生 (Envelops and envelops recove)r y实验目的：1 了解包络检波器(

11、 Envelop Detector )的基本构成和原理。实验步骤：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( Utilities Module )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：2. 用示波器观察调制系数为 0.5 和 1.5 的输出波形。3. 将调幅波到公用模块( Utilities Module )中的“ DIODE+LPF ”的输入端，用示波器 观察其输出的波形。图( 5) 包络检波器原理实验结果：1 调制系数为 0.5 的调幅波(加法器直流

12、振幅输出为 1V ，交流振幅输出为 0.5V )。 调制信号波形：公用模块 (Utilities Module) 中的“ Rectifier ”的输出端信号波形：TUNEABLE LPF 模块还原出的调制信号波形：2 调制系数为 1.5 的调幅波(加法器直流振幅输出为 1V ，交流振幅输出为 1.5V )。 调制 信号波形：公用模块 (Utilities Module) 中的“ Rectifier ”的输出端信号波形：TUNEABLE LPF 模块还原出的调制信号波形：四、实验结果分析：对于不同方式检波输出的分析：普通二极管整流： 由于二极管有 0.7v （硅）左右或 0.3v（ 锗） 的导通

13、压降，并且在截止时 的延时，导致通过低通滤波器输出的波形有些许失真。精密半波整流：使用运放结构的半波整流，克服了导通压降，并且速度更快，所以波形几 乎无失真。注：当调制系数小于 1 时，调幅波能用包络检波器进行解调。 当调制系数大于 1 时 ， 调幅波不能用包络检波器进行解调。五、思考题：1 是否可用包络检波器来解调“ SC-DSB ”信号？请解释原因。答：不可以，因为 SC-DSB 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。答：包络检波的优点是： 简单、经济；缺点是： 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

14、效率相当低。 同步检波的优点是： 精确、 效率高； 缺点是： 复 杂、设备较贵。3. 若调制系数大于，是否可以用包络检波来还原信号 答：不可以，若调制系数大于时， m（t） 不是一直为正，解调出来的包络不是 原信号。实验十八 ASK 调制与解调一、实验目的：了解幅度键控（ Amplitude-shift Keying ASK ）调制与解调的基本组成和原理。二、实验步骤：图（ 6） 用开关产生 ASK调制信号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

15、( 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。a) 用开关产生 ASK调制信号，如图：5将 ASK 调制信号加到由下图组成的ASK非同步解调器的输入端图( 7) Ask 非同步解调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 ( R

16、ectifier )的输入端。7 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。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。b)ASK非同步解调：选择最佳比较电平 VT时，解调出完美波形：如图：9用 Tims 系统中的模块组成，由下图所示的用乘法器组成的ASK调制电路。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

17、流为 1V。12将加法器“ A”端输入信号加上，并把加法器的输出加到乘法器 X 端。 13用示波器观察加法器输出信号，如图：14用 Tims 系统的模块组成如下 图所示的 ASK 同步解调电路图（ 8） ASK同步解调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， 移相器的输出加至乘法器的 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。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。实验结果分析：1 从调制信号图可以看出， 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。2 由于 ASK 的抗噪声性能不如其他调制方式， 所以该调制方式在目前的卫星通信、 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。总结： ASK信号的原理实际就是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开 启与关闭 .其非同步解调就是包络解调 ,在相同的信噪比情况下 , 包络检波的误 比特率比同步检波大。大总结：通原实验为期比较短， 只有两次课， 我们是分