1、1通信原理硬件实验实验报告学院： 信息与通信工程 班级： 2009211119 姓名： xx 学号： 0921056x 班内序号： 23 2目录必做部分实验一：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、实验框图 6四、实验步骤 7五、 实验结果与分析 8六、思考题 19七、问题及解决方法 20实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM） .21一、实验目的 21二、实验原理 21三、实验框图 22四、实验步骤 23五、实验结果与分析 24六、思考题 28七、问题及解决方法 29实验三：调频（FM） 30一、实验目的 30二、实验原理 30三、实验框图 31四
2、、实验步骤 32五、实验结果与分析 33六、思考题 36七、问题及解决方法 37实验六：眼图 38一、实验目的 38二、实验原理 38三、实验框图 38四、实验步骤 39五、实验结果与分析 39六、问题及解决方法 41实验七：采样、判决 42一、实验目的 42二、实验原理 42三、实验框图 42四、实验步骤 43五、实验结果与分析 44六、思考题 46七、问题及解决方法 47实验八：二进制通断键控（OOK） .483一、实验目的 48二、实验原理 48三、实验框图 49四、实验步骤 49五、实验结果与分析 50六、思考题 53七、问题及解决方法 53实验十二：低通信号的采样与重建 54一、实验
3、目的 54二、实验原理 54三、实验框图 55四、实验步骤 55五、实验结果与分析 55六、思考题 59七、问题及解决方法 60选做部分实验九：二进制移频键控（2FSK） 61一、实验目的 61二、实验原理 61三、实验框图 62四、实验步骤 63五、实验结果与分析 64六、问题及解决方法 68实验十一：信号星座 69一、实验目的 69二、实验原理 69三、实验框图 69四、实验步骤 70五、实验结果与分析 70六、思考题 72七、问题及解决方法 734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 信号的产生以及相干解调的原理和实现方法。2、了解 D
4、SB-SC AM 信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法。3、了解在发送 DSB-SC AM 信号加导频分量的条件下,收端用锁相环提取载波的原理及其实现方法。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 信号的时域表达式为 ()cosDSBstmt频域表达式为 1()()()2DSBccM其波形和频谱如下图所示将均值为零的模拟基带信号 m(t)与正弦载波 c(t)相乘得到 DSBSC AM 信号，其频谱5不包含离散的载波分量。DSBSC 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，一种方法是在发送端加导频。收端可用锁相环来提取导频
5、信号作为恢复载波。此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 的频率相同，但二者的相位差为 度，其中 很小。锁相环中乘法器的两个输入信号分别为发来的信号 s(t)与锁相环中 VCO 的输出信号，二者相乘得到在锁相环中的 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，因为 很小，所以 约等于 。LPF 的输出以负反馈的方式控制 VCO,使其保持在锁相状态。锁定后的 VCO 输出信号 经 90 度移相后，以 作为相干解调的恢复载波，它与输入的导频信号同频，几乎同相。相干解调是将发来的信号 s(t)与恢复载波相乘，再经过低
6、通滤波后输出模拟基带信号，经过低通滤波可以滤除四倍载频分量，而 是直流分量，可以通过隔直流电路滤除，于是输出为 。6三、实验框图1、DSB-SC AM 信号的产生2、DSB-SC AM 信号的相干解调及载波提取73、测量 VCO 的压控灵敏度四、实验步骤1、DSBAC 信号的产生（1）将音频振荡器输出的模拟音频信号及住振荡器输出的 100KHZ 模拟载频信号分别用连线联结至乘法器的两个输入端。（2）用示波器观看音频振荡器输出信号的信号波形的幅度和激荡平率，调整为 10KHZ。（3）用示波器观看主震荡输出波形。（4）用示波器观看乘法器的输出波形及其频谱。（5）将已调信号和导频分量加到加法器的两个
7、输入端，调整加法器上的参数 G 和 g,使其与实际相符。观看输出波形及其频谱。具体调整方法如下:a.首先调整增益 G：将加法器的 B 输入接地端接地，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幅度。调节旋钮 G，使得加法器输出幅度与输入一致，说明此时 G=1b.再调整增益 g：加法器 A 输入端仍接已调信号，B 输入端接导频信号。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。2、DSBAC 信号的相干解调及其载波提取（1）锁相环的调试：
8、a.调整 VCO 的中心频率 f0 在 100KHZb.将直流电压输入 VCO，改变其值从-22V，观察 VCO 的频率及其线性工作范围c.调节 VCO 的压控灵敏度到合适范围。d.检测 LPF 是否正常工作。e.反复测量锁相环的同步带和捕捉带，使其尽量准确。（2）恢复载波a.将电路按照原理图连接好，用示波器观察锁相环中的 LPF 的输出信号是否为直流信号，以此判定是否锁定。b.贯穿导频信号和 VCO 的输出是否同步，调节移相器使其相依到达 90 度。8c.观察恢复载波的频谱振幅。（3）相干解调a.将已调信号和恢复的载波接入解调乘法器的两个输入端。b.观察解调后的输出波形。c.改变音频振荡器的
9、频率，观察解调输出波形的变化。5、 实验结果与分析（1）dsb-sc am 信号的产生1、音频振荡器输出调制信号由图可看出音频信号的频率 f 为 10.33kHz，振幅约为 1.4V。92、乘法器输出 dsb-sc 信号波形主震荡频率为 100kHz，可以从图上看出，乘法器输出信号包络为调制信号，频率与载波频率相同为 100kHz。输出振幅约为 1.4V，与调制信号振幅相同。音频信号零点位置存在相位翻转。3、乘法器输出频谱由图可看出，dsb-sc am 信号在 100kHz 处并无频谱分量，仅在左右各偏移 10kHz 处存在信号，与理论分析一致。104、已调信号波形5、调整加法器中的 G， g
10、由图，调整 G=1，同理调节 g，是导频信号振幅频谱的幅度为已调信号频谱的边带频谱幅11度的 0.8 倍。6、带导频的调幅信号由图可以计算出，导频信号功率约为已调信号的 0.8*0.8/2=0.32 倍。（2） dsb-sc am 信号的相干解调及载波提取1、调整 VCO 中心频率为 100kHz122、VCO 线性工作范围的测量(1) 输入直流 0.5V 时 VCO 的频率 90kHz(2) 输入直流 1V 时 VCO 的频率 80kHz13(3) 输入直流 1.5V 时 VCO 的频率 72.5kHz(4) 输入直流 2V 时 VCO 的频率 70kHz14(5)由以上 4 图绘制出图表从
11、图上可以看出线性工作范围约在 80120kHz，VCO 的压控灵敏度约为 20kHz/V。3、GAIN 调节后直流输入 1V 频偏 10kHz154、锁相环由失锁进入锁定状态，LPF 输出直流实验中将信号源 VCO 的中心频率由比 100kHz 小很多开始往高调的过程中，当示波器的信号波形由交流信号变为直流信号时，锁相环由失锁状态进入锁定状态，此时输入信号的频率为 f2=95kHz。将频率继续往高调节，当示波器信号波形由直流突变为交流信号，说明锁相环失锁，此时输入信号频谱为 f4=112kHz。再从 f4 开始，将输入信号频率从高往低调，记录再次捕捉到同步的频率 f3=107kHz，继续往低调
12、节频率，直到再次失锁，记录频率 f1=90kHz。由此可知锁相环在 VCO 压控灵敏度为 10kHz/V，Vin=0.8V 时，同步带为f1=f4-f1=22kHz，捕捉带为 f2=f3-f2=12kHz。165、输入为 100kHz 主振时锁相环进入锁定状态6、锁相环中 VCO 输出信号与导频信号的相位差约为 90177、锁相环中 VCO 输出信号经过移相器后信号与导频信号同频同相 18、锁相环中 VCO 输出信号经过移相器后信号与导频信号同频同相 2189、调制信号及相干解调输出信号由图可知，调频信号已经被较好地解调出来，频率相位都比较吻合，仅在幅度上有所差距，在工程上可以说已经达到调制解
13、调的目的。10、改变发端音频振荡器的频率后的调制信号及解调信号由图可知，改变发端音频振荡器的频率，解调输出信号也随之改变，无法还原调制波19形。六、思考题1、说明 DSB-SC AM 信号波形的特点答：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
14、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。答：由图可知，导频信号的频谱幅度是 A1=125mV，边频信号的频谱幅度是 A2=160mV，所以导频信号功率与已调信号功率的百分比=A 12/2/A22 =30.52%，接近理论值 32%，误差主要来源于读数误差。3、实验中载波提取的锁相环中的 LPF 能不能用 TIMS 系统中的 “TUNEABLE LPF”？答：不能，因为 RC LPF 中的 3DB 带宽是 2. 8kHz，而 TUNEABLE LPF 中 WIDE 一项中带宽
15、的滤波范围是 2kHz-12kHz，所以不能使用。4、若本实验中的音频信号为 1kHz，请问实验系统所提供的 PLL 能否用来提取载波？为什么？答：不能，因为锁相环的截止频率为 2.8kHz，如果音频信号为 1kHz 则锁相环会跟踪音频信号，造成信号失真。205、若发端不加导频，收端提取载波还有其他方法吗？请画出框图答：如图所示平方律部件 2fc BPF 二分频输入已调信号e(t) 载波输出七、问题及解决方法本次实验是整个实验过程中的第一个实验，我感觉也是最难的一个。我和同组的谢丽君同学在这个实验上费了很大功夫，中间实在做不下去的时候，就先做后面的实验再回来做实验一。最后，我们分了四次课才真正
16、完成这个实验。这次实验不光给了我们一个下马威，还培养了我们的耐心，也让我们接触了实验的仪器，为后面的实验打下了良好的基础。21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 信号的产生原理和实现方法。2、了解 AM 信号波形和振幅频谱的特点，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1、AM 信号的产生对于单音频信号 ()sin(2)mtAft进行 AM 调制的结果为 ()sin(2)i(1sin2)siAMcmc mcstftftaftft其中调幅系数 ，要求 以免过调引起包络失真。a1a由 和 分别表示 AM 信号波形包络最
17、大值和最小值，则 AM 信号的调幅系数maxin为 maxinA如图所示为 AM 调制的过程和频谱示意图。222、AM 信号的解调AM 信号由于具有离散大载波，故可以采用载波提取相干解调的方法。其实现类似于实验一中的 DSB-SC AM 信号加导频的载波提取和相干解调的方法。AM 的主要优点是可以利用包络检波器进行非相干解调，可以使得接收设备更加简单。三、实验框图1、AM 信号的产生232、AM 信号的非相干解调四、实验步骤1、AM 信号的产生（1）按图进行各模块之间的连接。（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
18、的增益 G 以 g 均为 1。（4）逐步增大可变直流电压，使得加法器输出波形是正的。（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。2、AM 信号的非相干解调（1）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。24五、实验结果与分析1、调制信号（加直流）由图可看出，调制信号频
19、率为 5.38kHz，而载波频率为 100kHz。另外调制信号加上直流电压后，加法器输出波形为正值。2、调整加法器增益由图可看出加法器输入输出幅值相等，即增益 G=1。253、调整加法器增益 g=1由图可看出加法器输入输出幅值相等，即增益 g=1。4、乘法器输出波形由图可知，乘法器输出包络与调制信号幅值变化相同，且其中调幅系数 a=0.8。265、两个通道显示的调制前后信号幅度波形6、调整 a=0.8 后 AM 信号振幅及频谱由上两图可看出，AM 信号振幅为 3V，包络峰峰值为 2.4V，所以可得 a=0.8。在频谱图中，在 100kHz 处有明显的载频分量，在左右 5kHz 处有搬移后的边频
20、分量。277、当 a=0.8 时，解调输出波形由图可知，输出后的正弦信号频率约为 5.36kHz，与原信号只有 0.02kHz 的偏差。8、当 a=1.0 时，解调输出的波形由图可以看出，当 a=1 时，信号过零点。所以，当 a1 时，信号必将出现失真。289、改变调制信号频率为时解调输出由图可知，当调制信号频率改变时，信号解调出现失真。六、思考题1、在什么情况下，会产生 AM 信号的过调现象？答：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值。答：AM 信号公式为 ()sin(2)
21、si()AMcmcStaftft则可得其边带功率为：)4bP载波功率为：2()c所以比值为：=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。答：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。29七、问题及解决方法本次实验比起实验一较为简单，我们也逐渐熟悉了设备和软件的使用方法。整体感觉这次实验做得还不错，但是有些地方没有做更多的比较，有些遗憾。以后的实验我们两个会尽可能多的加上比较部分。30实验三：调频（FM）一、实验目的1、了解用 VCO 作调频器的原理及实验方法。2、测量 FM 信号的波形图及振幅频率。3、了解利用锁相环作 FM 解调的原理及实现方法。二、实验原理1、FM 信号的产生单音频信号 ()cos(2)mtaft经 FM 调制后的表达式为 ()()FMccstAft其中 ()sin2sin2fmmaKtftft调制指数 。fmaK由卡松公式可知 FM 信号的带宽为 2(1)mBfFM 信号的产生框图如下图所示。VCO 的输入为 ，当输入电压为 0 时，VCO 输入频率为 ；当输入模拟基带信()mt cf
