北郵通原實驗報告

1、電子工程學院通信原理硬件實驗報告姓名班級學號班內序號聯(lián)系電話指導教師: 實驗日期：目錄實驗一 雙邊帶抑制載波調幅（DSB-SC AM）4一、實驗目的4二、實驗原理4三、實驗連接框圖5四、實驗步驟5五、實驗結果與分析6六、思考題8七、問題及解決9實驗二 具有離散大載波的雙邊帶調幅（AM）10一、實驗目的10二、實驗原理10三、實驗連接框圖11四、實驗步驟12五、實驗結果與分析12六、思考題16實驗四 線路碼的編碼與解碼17一、實驗目的17二、實驗原理17三、實驗連接框圖18四、實驗步驟18五、實驗結果及分析18實驗六 眼圖25一、實驗目的25二、實驗原理25三、實驗連接框圖25四、實驗步驟25五

2、、實驗結果及分析26六、問題及解決26實驗八 二進制通斷鍵控（OOK）27一、實驗目的27二、實驗原理27三、實驗框圖27四、實驗步驟28五、實驗結果及分析29六、思考題34實驗心得35實驗一 雙邊帶抑制載波調幅（DSB-SC AM）一、 實驗目的1. 了解DSB-SC AM信號的產生及相干解調的原理和實現(xiàn)方法。2. 了解DSB-SC AM的信號波形及振幅頻譜特點，并掌握其測量方法。3. 了解在發(fā)送DSB-SC AM信號加導頻分量的條件下，收端用鎖相環(huán)提取載波的原理及實現(xiàn)方法。4. 掌握鎖相環(huán)的同步帶和捕捉帶的測量方法，掌握鎖相環(huán)提取載波的調試方法。二、 實驗原理DSB-SC AM信號的產生及

3、相干解調原理框圖如下將均值為0的模擬基帶信號m(t)與正弦載波c(t)相乘得到DSB-SC AM信號，其頻譜不包含離散的載波分量。DSB-SC AM信號的解調只能采用相干解調。為了能在接收端獲取載波，其中一種方法是在發(fā)送端添加導頻（如上圖）。收端可用鎖相環(huán)來提取導頻信號作為恢復載波。鎖相環(huán)必須是窄帶鎖相，僅用來跟蹤導頻信號。在鎖相環(huán)鎖定時，VCO輸出信號sin(2fct+)與輸入的導頻信號cos2fct的頻率相同，但二者的相位差為(+90°)，其中很小。鎖相環(huán)中乘法器（相當于鑒相器）的兩個輸入信號分別為發(fā)來的信號s(t)（已調信號加導頻）與鎖相環(huán)中VCO的輸出信號，二者相乘得到信號A

4、cmtcos2fct+Apcos2fctsin2fct+=Ac2mtsin+sin4fct+Ap2sin+sin4fct+鎖相環(huán)中的LPF帶寬窄，能通過Ap2sin分量，濾除m(t)的頻率分量及四倍頻載頻分量。因為很小，所以sin。LPF的輸出Ap2sin以負反饋的方式控制VCO，使其保持在鎖定狀態(tài)。鎖定后的VCO輸出信號sin2fct+經90度移相后，以cos(2fct+)作為相干解調的恢復載波，它與輸入的導頻信號cos(2fct)同頻，幾乎同相。相干解調是將發(fā)來的信號s(t)與恢復載波相乘，再經過低通濾波器后輸出模擬基帶信號Acmtcos2fct+Apcos2fctcos2fct+=Ac2

5、mtcos+cos4fct+Ap2cos+cos4fct+經過低通濾波器可以濾除四倍頻分量。而Ap2cos是直流分量，可通過隔直電路濾除，于是輸出Ac2mtcos。三、 實驗連接框圖DSB-SC AM信號的產生四、 實驗步驟1. 如圖，將音頻振蕩輸出的模擬音頻信號及主振蕩器輸出的100kHz模擬載頻信號分別用連接線連至乘法器的兩個輸入端。2. 用示波器觀看音頻振蕩器輸出信號的信號波形的幅度及振蕩頻率，調整音頻信號的輸出頻率為10kHz，作為均值為0的調制信號m(t)。3. 用示波器觀看主振蕩器輸出信號波形的幅度及振蕩頻率。4. 用示波器觀看乘法器的輸出波形，并注意已調信號波形的相位翻轉與調制信

6、號波形的關系。5. 測量已調信號的振幅頻譜，注意振幅頻譜的特點。6. 將DSB-SC AM信號和導頻分別連到加法器的輸入端，觀看加法器的輸出波形及頻譜，分別調整加法器中的G和g，方法如下。a) 首先調制增益G：將加法器的B輸入端接地，A輸入端接已調信號，用示波器觀看加法器A輸入端的信號幅度與加法器輸出信號的幅度。調節(jié)旋鈕G，使得加法器輸出幅度與輸入一致，此時G=1.b) 再調整增益g：加法器A輸入端仍接已調信號，B輸入端接導頻信號。用頻譜儀觀看加法器輸出信號的振幅頻譜，調節(jié)增益g旋鈕，使導頻信號振幅頻譜的幅度為已調信號的邊帶頻譜幅度的0.8倍。此導頻信號功率約為已調信號功率的0.32倍。五、

7、實驗結果與分析10kHZ音頻信號乘法器輸出加法器輸出乘法器輸出頻譜導頻信號振幅頻譜幅度為已調信號的邊帶頻譜幅度的0.8倍六、 思考題1. 說明DSB-SC AM信號波形的特點DSB-SC為雙邊帶調幅，時域當載波與m(t)同時改變極性時出現(xiàn)反相點，而反相點不影響性能。經幅度調制后，基帶信號的頻譜被搬移到了載頻fc處。若模擬基帶信號帶寬為W，則調幅信號帶寬為2W，因為在頻域中輸出此調幅信號s(t)的信道帶寬B=2W。AM信號為具有離散大載波的雙邊帶幅度調制信號，它是在DSB-SB信號的基礎上加一離散的大載波分量，因此傳輸效率有所下降。AM信號因為解調時要使用包絡檢波所以要保證|m(t)|1，使AM

8、信號的包絡Ac1+m(t)總為正數(shù)。2. 畫出已調信號加導頻的振幅頻譜，算出導頻信號功率與已調信號功率之比。此時已調信號的功率約為-5dB，導頻信號的功率約為16dB，導頻信號功率與已調信號功率之比為0.079七、 問題及解決實驗開始后我們將所有線全部插好后準備用示波器和頻譜儀觀看所需的波形，但發(fā)現(xiàn)此時并不方便觀看所有波形，且按示意圖連接線后不能調整G和g。之后我們按實驗步驟一步步操作，順利完成了實驗。實驗二 具有離散大載波的雙邊帶調幅（AM）一、 實驗目的1. 了解AM信號的產生原理及實現(xiàn)方法。2. 了解AM的信號波形及振幅頻譜的特點，并掌握調幅系數(shù)的測量方法。3. 了解AM信號的非相干解調

9、原理和實現(xiàn)方法。二、 實驗原理AM信號的產生若調制信號為單音頻信號mt=Amsin(2fmt)則單音頻調幅的AM信號表達式為sAMt=AcA+Amsin2fmtsin2fct=AcA(1+asin2fmt)sin2fct調幅系數(shù)a=AmA.AM信號的包絡與調制信號m(t)成正比，為避免產生過調制（過調會引起包絡失真），要求a1AM信號的振幅頻譜具有離散大載波，這是與DSB-SC AM信號的振幅頻譜的不同之處。下圖表示單音頻調幅AM信號的信號波形與振幅頻譜。若用Amax和Amin分別表示單音頻調幅AM信號波形包絡的最大值和最小值，則此AM信號的調幅系數(shù)為a=Amax-AminAmax+Amin實

10、驗中采用下圖所示方法產生AM信號 AM信號的解調由于AM信號的振幅頻譜具有離散大載波，所以收端可以從AM信號中提取載波進行相干解調，其實現(xiàn)類似于DSB-SC AM信號加導頻的載波提取及相干解調的方法。AM的主要優(yōu)點是可以使用包絡檢波器進行非相干解調。本實驗采用包絡檢波的方法。三、 實驗連接框圖四、 實驗步驟AM信號的產生1. 如圖對各模塊進行連接。2. 音頻振蕩器輸出為5kHz，主振蕩器輸出為100kHz，乘法器輸入耦合開關置于DC狀態(tài)。3. 分別調整加法器的增益G和g均為1（或為其他合適值）。4. 逐步增大可變直流電壓，使得加法器輸出波形為正。5. 觀察乘法器輸出波形是否為AM波形。6. 測

11、量AM信號的調幅系數(shù)a值，調整可變直流電壓，使a=0.8.7. 測量a=0.8的AM信號振幅頻譜。AM信號的非相干解調1. 輸入的AM信號的調幅系數(shù)a=0.8 。2. 用示波器觀察整流器的輸出波形。3. 用示波器觀察低通濾波器的輸出波形。4. 改變輸入AM信號的調幅系數(shù)，觀察包絡檢波器輸出波形是否隨之改變。5. 改變發(fā)端調制信號的頻率，觀察包絡檢波輸出波形的變化。五、 實驗結果與分析加法器輸出可以看到波形的最小值在0電平之上，輸出為正。AM波形AM信號頻譜實驗中測得Amax=1.52v，Amin=0.16v，計算得a=0.8095整流器輸出波形濾波器輸出波形改變調幅系數(shù)后輸出波形此時a=1，出

12、現(xiàn)過調制，信號失真。改變頻率后輸出波形改變頻率后檢波輸出波形頻率隨之改變。六、 思考題1. 什么情況下會產生AM信號的過調現(xiàn)象？當調制系數(shù)大于1時，會產生過調現(xiàn)象，此時幅度最小值不是實際最小值，實際最小值應為負值。2. 對于a=0.8的AM信號，請計算載頻功率與邊帶功率之比。邊帶功率為Pb=(Aca)(Aca)4載波功率為Pb=AcAc2比值為3.1253. 是否可用包絡檢波器對DSB-SC AM信號進行解調？請解釋原因。不可以。因為已調信號的包絡與m(t)不同，并不代表調制信號，有負值部分，且在與t軸的交點處有相位翻轉。而包絡應該為正幅度。實驗四 線路碼的編碼與解碼一、 實驗目的1. 了解各

13、種常用線路碼的信號波形及其功率譜。2. 了解線路碼的解碼。二、 實驗原理一些典型的線路碼的波形如下圖所示1. NRZ-L是雙極性不歸零碼2. NRZ-M是基于傳號的差分NRZ碼。信號電平在遇到傳號（即數(shù)據(jù)1）是改變，遇空號（數(shù)據(jù)0）不變。如果碼型的變化規(guī)律相反，則稱為NRZ-S，S代表空號。3. UNI-RZ是單極性歸零碼4. BIP-RZ是雙極性歸零碼5. RZ-AMI是歸零的傳號交替反轉碼6. BIO-L是分相碼，O是相位符號，該碼也稱Manchester碼7. DICODE-NRZ是不歸零雙碼。每次輸入數(shù)據(jù)的邊沿跳變會輸出一個脈沖，其極性與前一脈沖相反。如果輸入沒有邊沿跳變則輸出0電平8

14、. DUOBINARY是雙二進制碼，即二進制的第一類部分響應的相關編碼三、 實驗連接框圖四、 實驗步驟1. 如圖連接各模塊。2. 主振蕩器8.33kHz信號（TTL電平）輸出至線路編碼器的M.CLK端，其內部電路四分頻，由B.CLK端輸出頻率為2.083kHz、TTL電平的時鐘信號。3. 用序列碼發(fā)生器產生一偽隨機序列數(shù)字信號輸入于線路編碼器。產生不同的線路碼。用示波器及頻譜儀觀察各線路碼的信號波形與功率譜。4. 用線路碼解碼器對各線路碼進行解碼。五、 實驗結果及分析NRZ-L波形及功率譜NRZ-M波形及功率譜UNI-RZ波形及功率譜BIP-RZ波形及功率譜RZ-AMI波形及功率譜BIO-L波

15、形及功率譜DICODE-NRZ波形及功率譜DUOBINARY波形及功率譜NRZ-L解碼NRZ-M解碼UNI-RZ解碼BIP-RZ解碼RZ-AMI解碼BIO-L解碼DICODE-NRZ解碼DUOBINARY解碼實驗六 眼圖一、 實驗目的了解數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中“眼圖”的觀察方法及其作用。二、 實驗原理實際通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號經過非理想的傳輸系統(tǒng)產生畸變，總是在不同程度上存在碼間干擾的，系統(tǒng)性能很難進行定量的分析，常常甚至得不到近似結果。而眼圖可以直觀地估價系統(tǒng)碼間干擾和噪聲的影響，是常用的測試手段。從眼圖的張開程度，可以觀察碼間干擾和加性噪聲對接收基帶信號波形的影響，從而對系統(tǒng)性能做出定性的判斷。

16、三、 實驗連接框圖四、 實驗步驟1. 將可調低通濾波器模塊前面板上的開關置于NORM位置。2. 將主信號發(fā)生器的8.33kHz TTL電平的方波輸入于線路碼編碼器的M.CLK端，經四分頻后，由B.CLK端輸出2.083kHZ的時鐘信號。3. 用雙蹤示波器同時觀察可調低通濾波器的輸出波形和2.083kHZ的時鐘信號。并調節(jié)可調低通濾波器的TUNE旋鈕及GAIN旋鈕，以得到合適的限帶基帶信號波形，觀察眼圖。五、 實驗結果及分析CH1為信號疊加產生的眼圖，CH2為經四分頻后的2.083kHZ信號。最佳取樣時刻應選擇在眼睛張開最大的時刻。圖中“眼睛”閉合的速率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時誤差靈敏

17、的程度，斜邊愈陡，對定位誤差愈敏感。六、 問題及解決實驗初無論怎么調整低通濾波器的TUNE和GAIN旋鈕都不能在示波器上看到眼圖。后來發(fā)現(xiàn)是調節(jié)是速度過快，示波器也存在一定的延時。慢慢調節(jié)旋鈕后，在示波器上可以清晰地看到眼圖。實驗八 二進制通斷鍵控（OOK）一、 實驗目的1. 了解OOK信號的產生及其實現(xiàn)方法。2. 了解OOK信號波形和功率譜的特點及測量方法。3. 了解OOK信號的解調及其實現(xiàn)方法。二、 實驗原理二進制通斷鍵控(OOK)方式是以單極性不歸零碼序列來控制正弦載波的導通與關閉。如圖所示。OOK信號的功率譜密度含有離散的載頻分量和連續(xù)譜（主瓣寬度為2Rb）。OOK信號的解調方式有相干

18、解調和非相干解調兩種。對于相干解調，可以從接收到的OOK信號提取離散的載頻分量，恢復載波，然后進行相干解調、時鐘提取、采樣、判決、輸出數(shù)字信號。本實驗采用非相干解調，其原理圖如圖所示。三、 實驗框圖OOK信號的產生OOK信號的非相干解調四、 實驗步驟OOK信號的產生1. 如圖連接各模塊。2. 用示波器觀察圖中各點信號波形。3. 用頻譜儀測量圖中各點的功率譜。OOK信號的非相干解調1. 如圖連接各模塊。2. 用示波器觀察各點波形。3. 自主完成時鐘提取、采樣、判決的實驗任務。（恢復時鐘的相位要與發(fā)來信號的時鐘相位一致）五、 實驗結果及分析OOK信號波形及CLK波形可以看出數(shù)據(jù)為1時，正弦載波導通；數(shù)據(jù)為0時，正弦載波關閉。100kHZ主信號波形及TTL電平波形乘法器X端的波形CLK功率譜OOK信號功率譜乘法器X端的信號功率譜主信號功率譜TTL電平功率譜過公共模塊后的輸出波形判決器輸出波形(上)及濾波器輸出波形（下）OOK信號解調波形CH2為原波形，CH1為解調后的波形。兩波形基本一致，存在延時。六、 思考題對OOK信號的相干解調，如何進行載波提?。空埉嫵鲈砜驁D及實驗框圖。OOK的功率譜密度中