1、1电子工程学院通信原理硬件实验报告姓名 班级 学号 班内序号 联系电话指导教师: 实验日期：2目录实验一 双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM） 4一、 实验目的 4二、 实验原理 4三、 实验连接框图 5四、 实验步骤 5五、 实验结果与分析 6六、 思考题 8七、 问题及解决 9实验二 具有离散大载波的双边带调幅（AM） 10一、 实验目的 10二、 实验原理 10三、 实验连接框图 11四、 实验步骤 12五、 实验结果与分析 12六、 思考题 16实验四 线路码的编码与解码 .17一、 实验目的 17二、 实验原理 17三、 实验连接框图 18四、 实验步骤 18五、 实验结果及分析
2、 18实验六 眼图 .25一、 实验目的 25二、 实验原理 25三、 实验连接框图 25四、 实验步骤 25五、 实验结果及分析 26六、 问题及解决 26实验八 二进制通断键控（OOK） .27一、 实验目的 273二、 实验原理 27三、 实验框图 27四、 实验步骤 28五、 实验结果及分析 29六、 思考题 34实验心得 .354实验一 双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）一、 实验目的1. 了解 DSB-SC AM 信号的产生及相干解调的原理和实现方法。2. 了解 DSB-SC AM 的信号波形及振幅频谱特点，并掌握其测量方法。3. 了解在发送 DSB-SC AM 信号加导频分
3、量的条件下，收端用锁相环提取载波的原理及实现方法。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DSB-SC AM 信号的产生及相干解调原理框图如下将均值为 0 的模拟基带信号 m(t)与正弦载波 c(t)相乘得到 DSB-SC AM 信号，其频谱不包含离散的载波分量。DSB-SC AM 信号的解调只能采用相干解调。为了能在接收端获取载波，其中一种方法是在发送端添加导频（如上图）。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。锁相环必须是窄带锁相，仅用来跟踪导频信号。在锁相环锁定时，VCO 输出信号 与输入的导频信号 的频sin(2+) cos2率相同，但
4、二者的相位差为 ，其中 很小。锁相环中乘法器（相当于鉴相器）(+90) 的两个输入信号分别为发来的信号 s(t)（已调信号加导频）与锁相环中 VCO 的输出信号，二者相乘得到信号 ()cos2+cos2sin(2+)=2()sin+sin(4+)+2sin+sin(4+)5锁相环中的 LPF 带宽窄，能通过 分量，滤除 m(t)的频率分量及四倍频载频分量。2sin因为 很小，所以 。 LPF 的输出 以负反馈的方式控制 VCO，使其保持在 sin2sin锁定状态。锁定后的 VCO 输出信号 经 90 度移相后，以 作为sin(2+) cos(2+)相干解调的恢复载波，它与输入的导频信号 同频，
5、几乎同相。cos(2)相干解调是将发来的信号 s(t)与恢复载波相乘，再经过低通滤波器后输出模拟基带信号 ()cos2+cos2cos(2+)=2()cos+cos(4+)+2cos+cos(4+)经过低通滤波器可以滤除四倍频分量。而 是直流分量，可通过隔直电路滤除，2cos于是输出 。2()三、 实验连接框图DSB-SC AM 信号的产生四、 实验步骤1. 如图，将音频振荡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入端。62. 用示波器观看音频振荡器输出信号的信号波形的幅度及振荡频率，调整音频信号的输出频率为 10kHz，作为均值为 0 的调
6、制信号 m(t)。3. 用示波器观看主振荡器输出信号波形的幅度及振荡频率。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调制信号波形的关系。5. 测量已调信号的振幅频谱，注意振幅频谱的特点。6. 将 DSB-SC AM 信号和导频分别连到加法器的输入端，观看加法器的输出波形及频谱，分别调整加法器中的 G 和 g，方法如下。a) 首先调制增益 G：将加法器的 B 输入端接地，A 输入端接已调信号，用示波器观看加法器 A 输入端的信号幅度与加法器输出信号的幅度。调节旋钮 G，使得加法器输出幅度与输入一致，此时 G=1.b) 再调整增益 g：加法器 A 输入端仍接已调信号，B 输
7、入端接导频信号。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。此导频信号功率约为已调信号功率的 0.32 倍。五、 实验结果与分析10kHZ 音频信号乘法器输出7加法器输出乘法器输出频谱8kHz024068012014dB-65-430-2112May5 9:3导频信号振幅频谱幅度为已调信号的边带频谱幅度的 0.8 倍 kHz024068012014dB-65-430-2112May5 9:6六、 思考题1. 说明 DSB-SC AM 信号波形的特点DSB-SC 为双边带调幅，时域当载波与 m(t)同时改变极性时出现反
8、相点，而反相点不影响性能。经幅度调制后，基带信号的频谱被搬移到了载频 fc 处。若模拟基带信号带宽为 W，则调幅信号带宽为 2W，因为在频域中输出此调幅信号 s(t)的信道带宽 B=2W。AM 信号为具有离散大载波的双边带幅度调制信号，它是在 DSB-SB 信号的基础上加一离散的大载波分量，因此传输效率有所下降。AM 信号因为解调时要使用包络检波所以要保证|m(t)|1，使 AM 信号的包络 Ac1+m(t)总为正数。2. 画出已调信号加导频的振幅频谱，算出导频信号功率与已调信号功率之比。9kHz024068012014dB-65-430-2112May5 9:6此时已调信号的功率约为-5dB
9、，导频信号的功率约为16dB，导频信号功率与已调信号功率之比为 0.079七、 问题及解决实验开始后我们将所有线全部插好后准备用示波器和频谱仪观看所需的波形，但发现此时并不方便观看所有波形，且按示意图连接线后不能调整 G 和 g。之后我们按实验步骤一步步操作，顺利完成了实验。10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方法。3. 了解 AM 信号的非相干解调原理和实现方法。二、 实验原理AM 信号的产生若调制信号为单音频信号 ()=sin(2)则单音频调幅的 AM 信号
10、表达式为()=(+sin2)sin2=(1+sin2)sin2调幅系数 .=AM 信号的包络与调制信号 m(t)成正比，为避免产生过调制（过调会引起包络失真），要求 1AM 信号的振幅频谱具有离散大载波，这是与 DSB-SC AM 信号的振幅频谱的不同之处。下图表示单音频调幅 AM 信号的信号波形与振幅频谱。若用 和 分别表示单音频调幅 AM 信号波形包络的最大值和最小值，则此AM 信号的调幅系数为=+实验中采用下图所示方法产生 AM 信号11AM 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-SC AM 信号加导频
11、的载波提取及相干解调的方法。AM 的主要优点是可以使用包络检波器进行非相干解调。本实验采用包络检波的方法。三、 实验连接框图12四、 实验步骤AM 信号的产生1. 如图对各模块进行连接。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 和 g 均为 1（或为其他合适值）。4. 逐步增大可变直流电压，使得加法器输出波形为正。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。AM 信号的非相干解调1.
12、输入的 AM 信号的调幅系数 a=0.8 。2. 用示波器观察整流器的输出波形。3. 用示波器观察低通滤波器的输出波形。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改变。5. 改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化。五、 实验结果与分析13加法器输出可以看到波形的最小值在 0 电平之上，输出为正。AM 波形14AM 信号频谱 kHz024068012014dB-65-430-2112May5 :实验中测得 ， ，计算得 a=0.8095=1.52=0.16整流器输出波形滤波器输出波形15改变调幅系数后输出波形此时 a=1，出现过调制，信号失真。16改变频率后
13、输出波形改变频率后检波输出波形频率随之改变。六、 思考题1. 什么情况下会产生 AM 信号的过调现象？当调制系数大于 1 时，会产生过调现象，此时幅度最小值不是实际最小值，实际最小值应为负值。2. 对于 a=0.8 的 AM 信号，请计算载频功率与边带功率之比。边带功率为=()()4载波功率为=2比值为 3.1253. 是否可用包络检波器对 DSB-SC AM 信号进行解调？请解释原因。不可以。因为已调信号的包络与 m(t)不同，并不代表调制信号，有负值部分，且在与 t 轴的交点处有相位翻转。而包络应该为正幅度。17实验四 线路码的编码与解码一、 实验目的1. 了解各种常用线路码的信号波形及其
14、功率谱。2. 了解线路码的解码。二、 实验原理一些典型的线路码的波形如下图所示1. NRZ-L 是双极性不归零码2. NRZ-M 是基于传号的差分 NRZ 码。信号电平在遇到传号（即数据 1）是改变，遇空号（数据 0）不变。如果码型的变化规律相反，则称为 NRZ-S，S 代表空号。3. UNI-RZ 是单极性归零码4. BIP-RZ 是双极性归零码5. RZ-AMI 是归零的传号交替反转码6. BIO-L 是分相码，O 是相位符号 ，该码也称 Manchester 码187. DICODE-NRZ 是不归零双码。每次输入数据的边沿跳变会输出一个脉冲，其极性与前一脉冲相反。如果输入没有边沿跳变则
15、输出 0 电平8. DUOBINARY 是双二进制码，即二进制的第一类部分响应的相关编码三、 实验连接框图四、 实验步骤1. 如图连接各模块。2. 主振荡器 8.33kHz 信号（TTL 电平）输出至线路编码器的 M.CLK 端，其内部电路四分频，由 B.CLK 端输出频率为 2.083kHz、TTL 电平的时钟信号。3. 用序列码发生器产生一伪随机序列数字信号输入于线路编码器。产生不同的线路码。用示波器及频谱仪观察各线路码的信号波形与功率谱。4. 用线路码解码器对各线路码进行解码。五、 实验结果及分析NRZ-L 波形及功率谱19NRZ-M 波形及功率谱UNI-RZ 波形及功率谱BIP-RZ
16、波形及功率谱RZ-AMI 波形及功率谱kHz024681024618dB-53-105May :37 kHz024681024618dB-53-105May :3 kHz024681024618dB-53-105May :3 kHz024681024618dB-53-105May :39kHz024681024618dB-53-15May :3920BIO-L 波形及功率谱DICODE-NRZ 波形及功率谱DUOBINARY 波形及功率谱NRZ-L 解码kHz024681024618dB-53-105May :39 kHz024681024618dB-53-105May :kHz0246810
17、24618dB-53-105May :21NRZ-M 解码UNI-RZ 解码22BIP-RZ 解码RZ-AMI 解码23BIO-L 解码DICODE-NRZ 解码24DUOBINARY 解码25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、 实验原理实际通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统产生畸变，总是在不同程度上存在码间干扰的，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。而眼图可以直观地估价系统码间干扰和噪声的影响，是常用的测试手段。从眼图的张开程度，可以观察码间干扰和加性噪声对接收基带信号波形的影响，从而对系统性能做出定性的判断。三、 实验连接
18、框图四、 实验步骤1. 将可调低通滤波器模块前面板上的开关置于 NORM 位置。2. 将主信号发生器的 8.33kHz TTL 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。263. 用双踪示波器同时观察可调低通滤波器的输出波形和 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。五、 实验结果及分析CH1 为信号叠加产生的眼图，CH2 为经四分频后的 2.083kHZ 信号。最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻。图中“眼睛”闭合的速率，即眼图斜边
19、的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感。六、 问题及解决实验初无论怎么调整低通滤波器的 TUNE 和 GAIN 旋钮都不能在示波器上看到眼图。后来发现是调节是速度过快，示波器也存在一定的延时。慢慢调节旋钮后，在示波器上可以清晰地看到眼图。27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测量方法。3. 了解 OOK 信号的解调及其实现方法。二、 实验原理二进制通断键控(OOK)方式是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的导通与关闭。如图所示。OOK 信号的功率谱密度含有离散的载频分量
20、和连续谱（主瓣宽度为 2 ）。OOK 信号的解调方式有相干解调和非相干解调两种。对于相干解调，可以从接收到的OOK 信号提取离散的载频分量，恢复载波，然后进行相干解调、时钟提取、采样、判决、输出数字信号。本实验采用非相干解调，其原理图如图所示。三、 实验框图OOK 信号的产生28OOK 信号的非相干解调四、 实验步骤OOK 信号的产生1. 如图连接各模块。2. 用示波器观察图中各点信号波形。3. 用频谱仪测量图中各点的功率谱。OOK 信号的非相干解调1. 如图连接各模块。2. 用示波器观察各点波形。3. 自主完成时钟提取、采样、判决的实验任务。（恢复时钟的相位要与发来信号的时钟相位一致）29五、 实验结果及分析OOK 信号波形及 CLK 波形可以看出数据为 1 时，正弦载波导通；数据为 0 时，正弦载波关闭。100kHZ 主信号波形及 TTL 电平波形30乘法器 X 端的波形CLK 功率谱 kHz024068012014dB-54-320-115May2 :OOK 信号功率谱
