2022年通信原理实验报告 2.pdf

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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）一、实验目的：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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。二、实验步骤：1将TIMS 系统中的音频振荡器(Audio Oscillator) 、主振荡器 (Master Signals) 、缓 冲放大器 (Buffer Amplifiers)和乘法器

2、 (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二7VCO 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

3、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，记录此频率名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - （fh=fc+F ）。11再降低 3dB 截止频率，至刚好只有单一频

4、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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - 4.步骤 9：LPF的3DB

5、截止频率为 23.18.（8.326KHz ）5. 步骤 10、11：800Hz fl=9.196kHz,fc=10kHz,fh=10.804kHz 500Hz 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 信号有可能存在相位翻转的问题。此外，SC-DSB

6、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

7、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。二、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -

8、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - a图（ 3）振幅调制的产生方法一2 音频振荡器输出为1kHZ ，主振荡器输出为100kHZ ，将乘法器输入耦合开关置 DC 状态。3 将可变直流器调节旋钮逆时针调至最小，此时输出为-2.5V 加法器输出为 +2.5V 。4 分别调整加法器增益G 和 g，使加法器交流振幅输出为 1V，DC 输出也为 1V。5 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M U m maxU m minU m maxU m min计算调制系数。6 分别调整AC 振幅和DC

9、振幅，重复步骤5，观察超调的波形。7. 用图（ 4）的方法，产生一般调幅波。8 将移相器置“ HI ”。9先不加加法器B 输入端的信号，调整缓冲放大器的增益和加法器的G 增益。使加法器输出为振幅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1V 的正弦值。11将 A 端信号加入，调整移相器的相移，使加法器输出为调幅波，观察其波形，计算调制系数。图（ 4）振幅调制的产生方法二三、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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

10、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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，其解调也是相当简单。直接用包络检波就可以！当带有大载波分

11、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

12、 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 17 页 - - -

13、- - - - - - 实验四包络与包络再生 (Envelops and envelops recovery) 一、实验目的：1 了解包络检波器（Envelop Detector）的基本构成和原理。二、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

14、+LPF ”的输入端，用示波器观察其输出的波形。图（5）包络检波器原理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - 三、实验结果：1 调制系数为0.5 的调幅波（加法器直流振幅输出为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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

15、 - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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

16、LPF 模块还原出的调制信号波形：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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

17、 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

18、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调制信号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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） ，

19、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 非同步解调名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

20、第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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（Rectifier）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

21、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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 17 页 - - - - - - - - - 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

22、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解调信号最名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 17 页 - - - - - - - -

23、 - 大，并用示波器观察。三、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， 我们是分两周上完的。课上的任务也是比较简单的，只是对照实验书上的仪器连接图

24、，用实验室提供的接口线在实验箱上完成搭建即可。每个实验都是先搭建，再观察记录名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - 示波器波形输出，通过输出图形对比自己知道的理论图形来加深对课本知识的了解。我们在搭建实验箱的过程中也会详细的琢磨实验书上的连接图，在理解的基础上再去完成实验内容，这样不仅使我们实验进行的很快，效率明显，一次性实验搭建的正确率很高，而且还能举一反三，想出连接图的其他接法，甚至能自己去设计连接图，达到与实验目的殊途同归的效果。我想这样的实验方法才能真正的学到很多东西，才可能真正达到学校安排本次实验的目的！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - -