1、绪论 2实验一 AM、DSB 以及 PAM的调制与解调 9实验二 SSB 信号的调制与解调 21实验三 FM 调制与解调 27实验四 数字基带信号实验 32实验五 HDB3 编译码实验 49实验六 时分复用复接与分接实验 59实验七 时域均衡器实验 66实验八 2ASK 调制与解调实验 74实验九 2FSK 调制与解调实验 80实验十 2PSK/2DPSK 调制与相干解调 90实验十一 2DPSK 信号的最佳接收 98实验十二 载波、位时钟提取与提纯实验 105实验十三 同步技术帧同步提取实验 114实验十四 模拟信号的数字化 121实验十五 M 调制实验 135实验十六 基于 PCM基带传输
2、系统综合实验 151实验十七 基于 PCM可通话（全双工）频带传输系统综合实验 153参考文献 156附录 157绪论一、通信基础概论1、通信系统的组成通信按照通常的理解就是信息的传输与交换。通信的目的是传输消息。消息具有不同的形式，例如：符号、文字、语音、音乐、数据、图片、活动图像等等。因此根据所传递消息的不同，目前通信业务可分为电报、电话、传真、数据传输及可视电话等。如果从广义的角度看，则广播、电视、雷达、导航、遥测、遥控等也可列入通信的范畴。实际上，基本的点对点通信，均是把发送端的消息通过某种信道传递到接收端。因而，这种通信系统可由图 0.1 中的模型加以概括。信息源 发送设备 信道 接
3、收设备 受信者噪声源图 0.1 通信系统的一种简化模型各种不同的消息可以分为两类：一类是离散消息，另一类称为连续消息。离散消息也称作数字消息；而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如连续变化的语音，图像等。连续消息也称为模拟消息。为了传递消息，各种消息需要转换成电信号。由图 0.1 的通信过程可知：消息与电信号之间必须建立单一的对应关系，否则在接收端就无法复制出原来的信息。按照信道中传送的是模拟信号还是数字信号，可以相应的通信系统分成两类：模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统正如图 0.1 表明那样，需要两种变换。首先发端的连续消息要变成原始电信号，接收端接收到的信号要反变换成原来的连续信
4、号。于是，一般的模拟通信系统模型可由图 0.1 略加改变而成，如图 0.2 所示。这里的调制器和解调器就代表图0.1 中的发送设备与接收设备。模拟信息源 调制器 信道 解调器 受信者噪声源图 0.2 模拟通信系统模型数字通信系统的模型又是怎样的呢？数字通信的基本特征是，它传输的信号是离散的或者是数字的，从而使数字通信有许多的特点。比如，对于上面提到的变换来说，在模拟通信中强调变换的线性特征，即强调已调参量与基带信号成比例；而在数字通信中则强调已调信号与基带信号之间的一一对应。由于数字通信传输是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，因此接收端必须按照与发送端相同的节拍接收。不然，会因收发节拍不一致
5、而造成混乱，使接收性能变坏。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息内容进行编组的（相当于写文章要用标点符号那样） 。因此编组的规律在收发之间也必须一致，否者接收时消息的正确内容就无法恢复。在数字通信中，通常称为节拍一致为“位同步” 或者“码元同步”，而称编组一致为“ 群同步” 或 “帧同步”。可见数字通信还必须有一个同步问题。综上所述，点对点的数字通信系统模型，一般可用图 0.3(a)来表示。但是在数字基带传输过程中，它的模型就不包括调制和解调环节，如 0.3(b)所示。另外，数字通信系统传送的消息一般都是离散型的，但也可以是连续型的。如果需要在数字通信系统中传送模拟消息，则在发送端的信息
6、源中应包含一个模/数转换装置，而在接收端的受信者中包含一个数/模转换装置。信息源信道受信者噪声源形成器基带信号 滤波器接收（a ）数字频带通信系统模型信息源编码器调制器信道解调器译码器受信者噪声源（b）数字基带传输系统模型图 0.3 数字通信系统模型目前，数字通信日益兴旺，甚至出现了数字通信代替模拟通信的某种趋势。除了计算机的广泛应用需要传输大量数字信息的客观要求外，数字通信迅速法阵的基本原因是他与模拟通信相比，更能适应对通信技术越来越高的要求。第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累。第二，传输差错可以控制，从而改善传输质量。第三，便于使用现代数字信号处理技
7、术来对数字信息进行处理。第四，数字信息易于做高保密性的加密处理。第五，数字通信可以综合传输各种消息，使通信系统的功能增强。但是数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带而获得的。在系统频带紧张的场合，数字通信的这个缺点显得很突出，但是在系统频带富余的场合，比如毫米波通信。光通信等场合，数字通信几乎成了唯一的选择。2、通信系统的分类2.1、按调制方式分类根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话；频带传输是对各种信号调制后传输的总称。常用的调制方式有：表 0-1 常用调制方式及用途调制方式 用途双边带调制 AM 广播
8、单边带调制 SSB 载波通信，短波无线电话通信双边带调制 DSB 立体声广播线性调制残留边带调制 VSB 电视广播、传真频率调制 FM 微波中继、卫星通信非线性调制 相位调制 PM 中间调制方式载波调制振幅键控 ASK 数据传输频移键控 FSK 数据传输相位键控 PSK、 DPSK 数据传输数字调制其他数字调制 QAM、MSK 数字微波、空间通信脉幅调制 PAM 中间调制方式、遥测脉宽调制 PDM 中间调制方式脉冲模拟调制脉位调制 PPM 遥测、光纤传输脉码调制 PCM 市话中继线、卫星、空间通信增量调制 DM（M ） 数字电话差分脉码调制 DPCM 电视电话、图像编码脉冲调制 脉冲数字调制其
9、他编码方式 ADPCM 中速数字电话注：代表本通信系统实验已经具有的模块2.2、按照信号特征分类前面已经指出，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应的把通信系统分成模拟通信系统与数字通信系统两类。2.3、按传输媒介分类按照传输媒介，通信系统可分为有线（包括光纤）和无线两类。2.4 按信号复用方式分类传送多路信号有三种复用方式，即频分复用、时分复用和码分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用抽样或者脉冲调制方法使不同信号占据不同的时间区间；码分复用则是用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。传统的模拟通信大都采用频分复用。随着数字通信的发展，时分
10、复用通信系统的应用越来越广泛。码分复用多用于空间扩频通信系统中，目前又开始用于移动通信系统中。3、通信方式对于点对点之间的通信，按照消息传送的方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。所谓的单工通信，是指消息只能单方向传输的工作方式，如图 0.4（a）所示。例如遥测，遥控，就是单工通信方式。所谓半双工通信，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发的工作方式，如图 0.4（b）所示。例如使用同一载频工作的无线电对讲机，就是按这种通信方式工作的。所谓的全双工通信，是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式，如图0.4（c）所示。例如，普通电话就是一种最常见的全双工通信方
11、式。发端 信道发端 发端收端 收端发端 收端收端 发端信道信道信道（a ）单工通信方式（b）半双工通信方式（c）（c ）全双工通信方式图 0.4 通信方式示意图在数字通信中，按照数字信号码元排列方法不同，有串行传输与并行传输之分。所谓串行传输，是将数字信号码元序列安置及按顺序一个接一个地在信道中传输，如图 0.5（a）所示。如果将数字信号码元序列分割成两路或者两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输，则称为并行传输，如图 0.5（b）所示。发送设备接收设备1 0 1 发送设备接收设备.（a）串行传输图 0.5 串行和并行方式传输一般的远距离数字通信大都采用串行传输方式，因为这种方式只需占用一
12、条通路。并行传输在近距离数字通信中有时也会遇到，它需要占用两条或两条以上的通路，使用多条导线传输。（b）并行传输二、实验系统概述通信原理综合实验系统中，涉及到数字调制解调技术、纠错编译码技术、语音编码技术、数字复接技术、基带传输技术、电话接口技术、数字接口技术等。该系统将当今的核心技术和新器件融入通信原理课程，具有以下特点：（1）先进性：实验模块融入了较新的 FPGA 技术。（2）全面性：通过这些测试接口，可以对每一种电路模块的功能和性能有一个全面的了解。（3）系统性：每个电路测试模块可以放入多个系统中进行综合实验。（4）基础性：与当今通信原理课程和教学大纲结合紧密。（5）实用性：便于老师对实
13、验内容的组织和实施。（6）安全性：有防止12V 直流电源反接的保护措施，有防止测试孔接地的保护措施。1、实验模块的组成概述在通信原理综合实验系统中，主要由下列功能模块组成：1.模拟调制与解调模块2.数字信源模块3.数字调制模块4.载波、时钟提取提纯模块5.数字解调模块6.帧同步/ 终端模块7.PCM 编译码模块8.增量调制模块9.HDB3/时域均衡模块2、实验模块的连接（1）数字基带信号实验数字信源模块 示波器（2）2FSK 调制与解调实验数字调制模块 数字解调模块（3）2DPSK 调制与解调实验数字调制模块 数字解调模块（4）模拟信号的数字化实验PCM 编译码模块（5）同步技术实验（6）时分
14、复用解复用实验（7）基带传输系统综合实验P C M 编 码话 筒耳 机P C M 译 码数字信源模块H D B3编码时域均衡H D B3译码帧同步提取数字终端模块时码时码码时帧头（8）采用 PCM 的 2 人可通话的频带传输系统实验帧同步/终端模块数字信源模块模块载波、时钟提取与提纯模块数字调制模块PCM模块数字信源模块2DPSK调制载波时钟提取2DPSK 相干解调 帧同步/终端模块实验一 AM、DSB 以及 PAM的调制与解调 一、实验目的1、掌握 AM、DSB 调制的原理和过程，了解 MC1496芯片的作用。2、研究调制系数 m1,m=1和 m1时产生过调幅。过调幅的包络变化不再与调制信号
15、一致，所以普通调幅波要求m 不大于1。2.2、双边带调制（DSB）将AM调制模型中的直流 去掉，即得到抑制载波双边带信号，简称双边带信号0A图 1.5 AM 调制过程 图 1.6 不同调制系数波形直流分量 0载波 tcMC1496调制信号 )(t 已调信号 )(tSm图 1.4 AM调制框图（DSB） 。但是值得注意的是：m=1时的AM调制波和 DSB调制波不是等价的，因为DSB是调幅调相波。在调制电压零点处，DSB 调制波形相位产生变化，而AM调制波形没有产生相位变化。其时域表达式为： ttmScDBos)(2.3、脉冲幅度调制（PAM）脉 冲 幅 度 调 制 （ PAM） 顾 名 思 义
16、就 是 用 信 号 控 制 脉 冲 序 列 的 幅 度 ， 使 脉 冲 幅 度在 其 平 均 值 上 下 随 调 制 信 号 的 瞬 时 值 变 化 。 根据奈奎斯特抽样定理，抽样频率应大于或等于信号最高频率的两倍。频率越高抽样的效果越好。其调制原理与 AM 调制基本相同，只是用抽样脉冲作为载波。3、解调解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。解调可以分为相干解调和非相干解调。3.1、相干解调相干解调也叫同步检波，相干解调器由相乘器和低通滤波器组成。载波 cos基带信号 )(tm已调信号 )(tSDB图 1.7 DSB 调制框图图 1.8 DSB 调制过程图
17、1.9 PAM 调制过程在相干解调时，为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波同频同相的相干载波，它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器即可得到原始基带调制信号。3.2、包络检波由于 AM 信号的包络与调制信号成正比，因此包络检波器适用于 AM 波的解调。包络检波器一般由半波整流器（二极管）和 RC 低通滤波器组成。检波过程就是输入的 AM 信号通过二极管给电容 C 充电，然后电容 C 对电阻 R 放电，如此交替重复。包络检波解调效率高并且结构简单，因此 AM 信号几乎都采用这种解调方式。为了提高检波效率和滤波效果，一般总希望选用较大的 R、C（C 越大，高频波纹就约小；
18、R 越大，检波效率越高），但是放电时间常数 RC 并不是越大越好的。在包络检波中，存在着两种失真：惰性失真和底部切割失真。惰性失真指的是检波器负载时间常数 RC 过大而导致检波器输出电压跟不上输入调幅波的包络变化。避免惰性失真应满足的条件：（其中 为调制频率， 为调制系数） 。mRC21m负峰切割失真（底部切割失真）指的是检波器交流负载电阻与直流负载电阻差异过大时导致检波器输出的交流电压负峰被削平。避免负峰切割失真应满足的条件：)(tSmLPF)(tp)(tSdttccos)(图 1.10 相干解调框图图 1.11 包络检波电路及其原理（其中 为直流负载电阻， 为直流负载电阻） 。RRmL/
19、R4、实验电路4.1、信号产生电路74LS161 是 同 步 加 法 计 数 器 ， 计 数 器 的 四 个 输 出 Q0、 Q1、 Q2、 Q3 分 别 对 输入 的 计 数 脉 冲 进 行 2、 4、 8、 16 分 频 。 74HC74 包 含 了 两 个 可 以 将 信 号 进 行 2 分频 的 D 触 发 器 。 方波由 1MHz 振荡器产生。经过滤波器得到 1MHz 的正弦载波。1MHz 方波经过 128 分频得到 8KHz 方波，然后经过微分电路得到 8KHz 抽样窄脉冲。方波经过两个 74LS161 的 16 分频和 74HC74 的两个 D 触发器的 2 分频得到 1KHz
20、音频信号，最后经过窄带滤波得到 1KHz 音频信号。图 1.12 信号产生电路4.2、AMPAMDSB 调制电路MC1496 是相当于原理框图中的乘法器。载波从芯片的 10 管脚入，音频信号从 1管脚入，在音频信号上附加的一个直流电压从管脚 4 入，当这个电压差大于调制信号的振幅时，就可以实现振幅调制。调节变位器 R73 可改变输入的直流电压，从而改变调制系数。已调信号从 6 管脚出，经 RC 低通滤波器滤除高次谐波。4.3、AM 包络检波电路开关 S1 和开关 S2 分别是检波负载电容和负载电阻的选择开关。电容的值从左到右分别为 0.47uF（C82） ， 0.01u（C83 ） ，0.1u
21、（C17） ，电阻的值左为 10k（R140） ，右为 100k（R139） 。图 1.13 调制电路图 1.14 包络检波电路4.4、相干解调电路相干解调电路由 MC1496 相乘器和二阶无源 RC 滤波器组成。调制信号从 MC1496 芯片的管脚 1 入，载波信号从管脚 10 入，解调信号从管脚12 输出再经二阶无源 RC 滤波器输出。4.5、PAM 解调电路及输出功放电路输出功放电路由 PAM 解调滤波器和放大部分组成。PAM 解调电路采用的是二阶RC 有源滤波器。当进行 PAM 解调实验时，PAM 信号从 P7 入；当通话测试时，解调出的信号从 P7 入。图 1.15 相干解调电路图
22、1.16 PAM 解调及输出功放电路五、实验内容与步骤1、直流稳压电源双电源调节为12V，关闭电源。开启并预热示波器。接上电源线和地线。2、AM 调制输入 1MHz 载波信号和 1KHz 音频信号，通过调节“AMPAM 调制” 中的变位器R73 改变输入的直流分量从而改变调制系数 m，用示波器观察 m1,m=1 和 m1,m=1 和 m1,m=1 和 m1,m=1 和 m1,m=1 和 m1 时 AM 调幅波分别进行包络检波和相干解调出的波形。4、画出 DSB 调制与解调的波形。5、画出负载电容和负载电阻的改变对滤波效果的影响实验中的波形。若没有正常解调出波形，请简述出现的现象并分析产生该现象
23、的原因。6、画出 PAM 调制与解调的波形。7、画出 AM、DSB、PAM 通话波形。8、回答思考题的问题。9、本次实验的实验收获与感想。实验二 SSB 信号的调制与解调一、实验目的1、理解 SSB 信号调制与解调基本原理；2、熟悉 SSB 信号的产生方法和解调方法；3、掌握 SSB 信号的波形及频谱特点。二、实验内容1、SSB 调制、解调系统；2、观察 SSB 信号的波形和频谱；3、SSB 系统的调制性能。三、实验仪器1、模拟调制解调模块 一块 2、示波器 一台 3、直流稳压源 一台 4、连接线 若干四、实验原理单边带调制（SSB）：双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M()的
24、所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带。其上边带、下边带表达式为：综合为1、整体模块框图8KHz抽样脉冲 1MHZ载波 音频移相器 1MHZ方波 1KHZ音频信号产生 加减法器11cossin22mcmcAtAt1()cos()2USBmCstAtiiLS c ct tttttSSSB(t)11()cos()cossini222LSBmCmmcmcstAtAttAtt sFM调制 AM/PAM调制 音频移相器 乘法器 2 乘法器 1音频放大 FM解调 包络检波 相干解调 输出功放图 2.1 模拟调制整体模块框图 3456DCBATitleNumbrR
25、vsonSza:0-7hfFcdg.wy8IE+9MUPpWL信V图2.2SSB调制解调原理图2、信号产生框图图 2.3 信号产生框图3、电位器作用模块 电位器 作用信号产生（1MHz 载波） R29 改变载波的幅度信号产生（1KHz 音频） R27、 改变输入信号幅度，信号的大小对调制有影响音频放大 R63 改变输入信号幅度，信号的大小对调制有影响音频移相 R15 调节音频信号的移相及 SSB调制后的波形乘法器 1、2 R74、R75 调节 DSB信号包络的平衡加法器 R66 调节 SSB调制后的幅度大小及平衡输出功放 R121 改变声音的大小4、SSB 调制的方法，最基本的是移相法和滤波法
26、（1）SSB 调制相移法图 2.4 理论模块框图 a、图中的 经过相移网络后，输出为 。而 经过相移网络Error! No bookmark name given.后，将所有的频率成份移相 /2，实际上就是)(h11()cossin22SBmcmcstAtAt1osin2SBcmct SBcttmos)(21h/2 /2)(tosincmctAt11oscsin22mmcAtAt消负脉冲1MHz 方波1MHz 振荡 BPF 放大器/增益控制分频器 微分器LPF 放大器/增益控制1MHz 正弦8KHz 方波 8KHz 窄脉冲1KHz 正弦)(1tS)(tSB一个希尔伯特（Hilbert ）变换（
27、也可以用带宽移相网络代替） 。b、90载波移相器：本质上可理解是信号延迟了四分之一周期，由于是对于单一频率进行移相，自身要求相对于宽频移相低很多，这里我采用一阶延迟均衡节来处理c、90音频移相网络：有源宽带移相电路为一个输入、两个输出的 90音频宽带网络。需要的带宽比是 3400Hz/300 Hz，约等于 11.3:1.根据 90移相网络的归一化零点位置表所设计。(2)SSB 调制滤波法通过理想边带滤波器让一个边带通过，滤除另一个边带。用滤波法形成 SSB 信号，原理框图简洁直观。图 2.5 SSB 滤波法调制框图理想的滤波器不可能做到，实际的滤波器从通带到阻带总有一个过渡带，过渡带的归一化值
28、愈小，分割上下边带就愈难实现。本实验使用的是相移法，对滤波法感兴趣的同学课后查找相关资料进行了解。5、SSB 信号的带宽、功率和调制效率从 SSB 的调制信号原理框图中可以清楚地看出，SSB 信号的频谱为 DSB 信号的频谱的一个边带 ，其带宽为 DSB 信号的一半，与基带信号相同，即BSSB= BDSB=Bm=fH （Bm=fH 为调制信号带宽； fH 为调制信号的最高频率）21由于仅包含一个边带，因此 SSB 信号的功率为 DSB 的一半，即P SSB= PDSB= 2Error! No bookmark name given.4)(t6、SSB 信号的解调从 SSB 信号调制原理图中不难
29、看出，SSB 信号的包络不能直接反映调制信号的变化，故不能用简单的包络检波，需要采用相干解调。SSB 信号解调方法主要有两种，一个是相干解调，另一个是载波插入法。图 2.6 相干解调框图此时，乘法器输出ttmtttmttSt cccB 2sin)(412os)(41os)()(1 mtDSBstct载波HSBst低通滤波器)(2tS1()cssin22SBmcmcstAtAt表示 的希尔伯特变换)(tm)(t经低通滤波器可滤除 2 的分量，所得解调输出为c)(41)(2tmtS由此便可得到无失真的调制信号。7、单频调制时 SSB信号的波形与频谱图图 2.7 单边带信号的波形与频谱图一般的单边带
30、调幅信号波形比较复杂。不过有一点是相同的，即单边带调幅信号的包络已不能反映调制信号的变化。单边带调幅信号的带宽与调制信号带宽相同，是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半，即 BWSSB=Fmax.五、实验步骤1、将仪器、电源和实验电路板连线，注意电源极性和接地线。（1）用导线将 1KHz、Vpp 为 0.51V 音频（P11 ）与音频信号入端口（P22 ）相连,调节电位器电位器 R63，使音频监视 T13 的电平与（ P11）一致 ；（2）用导线将 1MHz、Vpp 为 50100mv 载波信号（P4）与载波入端口（P24）相连；（3）用导线将 SSB 出（ P21）与相干信号入端口（P13）相
31、连。（4)）用导线将 1MHz 载波信号（ P4）与相干载波入端口（P5）相连；2、分别用双踪示波器测试载波及音频 90相移前后的波形。 （观察载波移相时必须把音频信号去掉以免音频放大后，对移相存在很大干扰，不便观察）3、 用双踪示波器观察 DSB1、DSB2 的波形时，调整乘法器 1 的电位器可改变 DSB1波形，调整乘法器 2 的电位器可改变 DSB2 波形。4、观测 SSB 调制信号的波形，调整音频移相网络的电位器可改变 SSB 的包络。 （开关S2 上下拨时，测量 T2 并大概画出其波形） 。5、用双踪示波器观察比较 1KHz 音频和 SSB 相干解调后的信号（开关 S2 上下拨，测量
32、 T2 笔记录波形） 。6、用频谱仪测量 SSB 上下边带信号的频谱，并记录（选做） 。7、通过话筒和耳机可以听到采用 SSB 调制解调后的实际音效,必须将相干解调出的信号用导线将 P34 和 P7 相连 ,注意功放部分的电位器 R121，调节其可改变声音的大小。 （选做）七、思考题1、用相移法产生单边带必须满足那两个条件？2、为什么 SSB 不能使用包络检波？八、讨论部分1、分析比较 AM,DSB，SSB 调制解调的优缺点？2、在调制时会在什么情况下会出现包络失真，简述其原因衡量包络失真的指标？八、实验报告要求1、为什么采用 SSB 调制所占用的频带宽度比 AM、DSB 减少一半。2、比较分
33、析 SSB 调制时采用滤波法和相移法的优缺点。3、画出 SSB 上下边带信号的波形图及频谱图。4、比较 1 KHz 音频信号和解调后输出信号有什么差异，记录其波形分析其原因。实验三 FM 调制与解调一、实验目的1、加深理解 FM 调制的基本概念。2、熟悉 FM 调制系统的组成与实现方法。3、学会对 FM 调制系统主要参数的测试方法。二、实验内容1、用锁相环实现调频。2、用锁相环实现调频信号的解调。3、用示波器观察 FM 信号的波形。三、实验仪器1、模拟调制解调模块 1 块2、两路 12A 直流稳压电源 1 台3、双踪示波器 1 台4、频谱仪 1 台（选作）5、连接线 若干四、实验原理在调制时，
34、若载波的频率随调制信号变化，称为频率调制（FM） ；若载波的相位随调制信号而变化则称为相位调制（PM） 。在这两种调制过程中，载波的幅度都未发生变化，而频率和相位的变化都表现为载波相角的变化，故把调频和调相统称为角度调制。调频波的数学表达式和波形：载波： tVmtcos)(调制信号： C瞬时频率： tKtfc瞬时相位偏移： dtKttf0FM波： )sincos(mVCmFM图 3.1 FM调制过程调频的方法主要有两种：直接调频和间接调频。 直接调频就是用调制信号直接去控制载波振荡器的频率，使其按调制信号的规律进行线性的变化。间接调频是先让调制信号积分，然后对载波进行调相，即可产生一个窄带调频
35、信号，再经过 n次倍得到宽带调频信号。在调角信号中，调制信号寄存于已调波信号瞬时频率或瞬时相位的变化中，所以解调的任务就是把已调信号频率或瞬时相位的变化不失真地转变成电压变化，即实现频率-电压转换或相位-电压转换。完成此功能的电路，称为频率解调器或相位解调器，简称鉴频器或鉴相器。调频信号的解调方法，基本上有两类：一类是将调频波进行特定的波形变换，使变换后的波形中，包含有反映调频波瞬时频率变化规律的某种参量（电压、相位或平均分量） ，然后设法检测出这个参量，即可解调输出原始调制信号。一类是利用锁相环路（PLL）实现频率解调。本次实验就是利用 PLL实现频率解调。下面简要介绍 PLL的工作原理。图
36、3.2 锁相环框图锁相环路是一种反馈控制电路，特点是利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。锁相环路通常由鉴相器（PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)组成。鉴相器又称相位比较器，用来鉴别输入信号 与输出信号 之间的相位差 ，并输出误差电iUo压 。 中的噪声和高频分量被低通性质的环路滤波器滤除，形成压控振荡器的控DU制电压 。 作用于压控振荡器的结果是把压控振荡器的输出振荡频率 向环路输C of入信号频率 靠拢 ，当二者相等时，环路就能稳定下来，达到锁定。if1、FM 调频原理图将调制信号加到压控振荡器的控制端，低通滤波器只保证相位误差电压通过，形成控制电压，与调制
37、信号一起用以控制压控振荡器的输出频率，使得压控振荡器的输出频率（在中心频率上下）随调制信号幅度变化而变化，从而产生调频波。图 3.3 FM调制框图图 3.4 FM调制电路图2、FM 解调原理图调频波与压控振荡器的输出信号被送入鉴相器，经鉴相获得变化的相位误差电压，该误差电压通过低通滤波器被滤掉其高频成份，继而获得随调制信号变化而变化的信号，经跟随器得到解调信号，从而实现了解调过程。图 3.5 FM解调框图图 3.6 FM解调电路图电路说明：开关 S4 向上拨时，实现的是解调功能，向下拨时，P14 无 FM 波输入，实现的是调制功能，调节 R136，可从 T26 观察到压控振荡器输出波形的频率变化。开关 S5 实现的是带宽选择，选择 C19 对应的带宽较窄，选择 C72 对应的带宽较宽。五、实验步骤1、通过稳压电源，把正负 12V 的电源加载到实验板上（注意地线接法） 。2、将音频信号 P11 接入放大音频电路模块 P22,调节音频信号的幅度 R63，观察 T3 的波 形变化，并记录相关数据。
