北郵通原硬件實(shí)驗(yàn)

1、通信原理硬件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院： 信息與通信工程 班級(jí)： 2011211106 姓名： 楊旭 學(xué)號(hào)： 2011210161 班內(nèi)序號(hào)： 08 同組人員： 高祥 - 64 -實(shí)驗(yàn)一：雙邊帶抑制載波調(diào)幅（DSB-SC AM）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解DSB-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生以及相干解調(diào)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。2、了解DSB-SC AM信號(hào)波形以及振幅頻譜特點(diǎn),并掌握其測(cè)量方法。3、了解在發(fā)送DSB-SC AM信號(hào)加導(dǎo)頻分量的條件下,收端用鎖相環(huán)提取載波的原理及其實(shí)現(xiàn)方法。4、掌握鎖相環(huán)的同步帶和捕捉帶的測(cè)量方法,掌握鎖相環(huán)提取載波的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理DSB信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為頻域表達(dá)式為其波形和頻譜如下圖

2、所示將均值為零的模擬基帶信號(hào)m(t)與正弦載波c(t)相乘得到DSBSC AM信號(hào)，其頻譜不包含離散的載波分量。DSBSC AM信號(hào)的解調(diào)只能采用相干解調(diào)。為了能在接收端獲取載波，一種方法是在發(fā)送端加導(dǎo)頻。收端可用鎖相環(huán)來提取導(dǎo)頻信號(hào)作為恢復(fù)載波。此鎖相環(huán)必須是窄帶鎖相，僅用來跟蹤導(dǎo)頻信號(hào)。在鎖相環(huán)鎖定時(shí)，VCO輸出信號(hào)與輸入的導(dǎo)頻信號(hào)的頻率相同，但二者的相位差為度，其中很小。鎖相環(huán)中乘法器的兩個(gè)輸入信號(hào)分別為發(fā)來的信號(hào)s(t)與鎖相環(huán)中VCO的輸出信號(hào)，二者相乘得到在鎖相環(huán)中的LPF帶寬窄，能通過分量，濾除m(t)的頻率分量及四倍頻載頻分量，因?yàn)楹苄。约s等于。LPF的輸出以負(fù)反饋的方式控

3、制VCO,使其保持在鎖相狀態(tài)。鎖定后的VCO輸出信號(hào)經(jīng)90度移相后，以作為相干解調(diào)的恢復(fù)載波，它與輸入的導(dǎo)頻信號(hào)同頻，幾乎同相。相干解調(diào)是將發(fā)來的信號(hào)s(t)與恢復(fù)載波相乘，再經(jīng)過低通濾波后輸出模擬基帶信號(hào)，經(jīng)過低通濾波可以濾除四倍載頻分量，而是直流分量，可以通過隔直流電路濾除，于是輸出為。三、實(shí)驗(yàn)框圖1、DSB-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生2、DSB-SC AM信號(hào)的相干解調(diào)及載波提取3、測(cè)量VCO的壓控靈敏度四、實(shí)驗(yàn)步驟1、DSBAC信號(hào)的產(chǎn)生（1）將音頻振蕩器輸出的模擬音頻信號(hào)及住振蕩器輸出的100KHZ模擬載頻信號(hào)分別用連線聯(lián)結(jié)至乘法器的兩個(gè)輸入端。（2）用示波器觀看音頻振蕩器輸出信號(hào)的信號(hào)波

4、形的幅度和激蕩平率，調(diào)整為10KHZ。（3）用示波器觀看主震蕩輸出波形。（4）用示波器觀看乘法器的輸出波形及其頻譜。（5）將已調(diào)信號(hào)和導(dǎo)頻分量加到加法器的兩個(gè)輸入端，調(diào)整加法器上的參數(shù)G和g,使其與實(shí)際相符。觀看輸出波形及其頻譜。具體調(diào)整方法如下:a.首先調(diào)整增益G：將加法器的B輸入接地端接地，A輸入端接已調(diào)信號(hào)，用示波器觀看加法器A輸入端的信號(hào)幅度與加法器輸出信號(hào)幅度。調(diào)節(jié)旋鈕G，使得加法器輸出幅度與輸入一致，說明此時(shí)G=1b.再調(diào)整增益g：加法器A輸入端仍接已調(diào)信號(hào)，B輸入端接導(dǎo)頻信號(hào)。用頻譜儀觀看加法器輸出信號(hào)的振幅頻譜，調(diào)節(jié)增益g旋鈕，使導(dǎo)頻信號(hào)振幅頻譜的幅度為已調(diào)信號(hào)的邊帶頻譜幅度的

5、0.8倍。此導(dǎo)頻信號(hào)功率約為已調(diào)信號(hào)功率的0.32倍。2、DSBAC信號(hào)的相干解調(diào)及其載波提取（1）鎖相環(huán)的調(diào)試：a.調(diào)整VCO的中心頻率f0在100KHZb.將直流電壓輸入VCO，改變其值從-22V，觀察VCO的頻率及其線性工作范圍c.調(diào)節(jié)VCO的壓控靈敏度到合適范圍。d.檢測(cè)LPF是否正常工作。e.反復(fù)測(cè)量鎖相環(huán)的同步帶和捕捉帶，使其盡量準(zhǔn)確。（2）恢復(fù)載波a.將電路按照原理圖連接好，用示波器觀察鎖相環(huán)中的LPF的輸出信號(hào)是否為直流信號(hào)，以此判定是否鎖定。b.貫穿導(dǎo)頻信號(hào)和VCO的輸出是否同步，調(diào)節(jié)移相器使其相依到達(dá)90度。c.觀察恢復(fù)載波的頻譜振幅。（3）相干解調(diào)a.將已調(diào)信號(hào)和恢復(fù)的載

6、波接入解調(diào)乘法器的兩個(gè)輸入端。b.觀察解調(diào)后的輸出波形。c.改變音頻振蕩器的頻率，觀察解調(diào)輸出波形的變化。5、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（1） dsb-sc am信號(hào)的產(chǎn)生1、音頻振蕩器輸出調(diào)制信號(hào)由圖可看出音頻信號(hào)的頻率f為10.33kHz，振幅約為1.4V。2、 乘法器輸出dsb-sc信號(hào)波形主震蕩頻率為100kHz，可以從圖上看出，乘法器輸出信號(hào)包絡(luò)為調(diào)制信號(hào)，頻率與載波頻率相同為100kHz。輸出振幅約為1.4V，與調(diào)制信號(hào)振幅相同。音頻信號(hào)零點(diǎn)位置存在相位翻轉(zhuǎn)。3、乘法器輸出頻譜由圖可看出，dsb-sc am信號(hào)在100kHz處并無(wú)頻譜分量，僅在左右各偏移10kHz左右處存在信號(hào)，與理論分析一

7、致。4、已調(diào)信號(hào)波形5、調(diào)整加法器中的G，g由圖，調(diào)整G=1，同理調(diào)節(jié)g，是導(dǎo)頻信號(hào)振幅頻譜的幅度為已調(diào)信號(hào)頻譜的邊帶頻譜幅度的0.8倍。6、 帶導(dǎo)頻的調(diào)幅信號(hào)由圖可以計(jì)算出，導(dǎo)頻信號(hào)功率約為已調(diào)信號(hào)的0.8*0.8/2=0.32倍。（2） dsb-sc am信號(hào)的相干解調(diào)及載波提取1、調(diào)整VCO中心頻率為100kHz2、VCO線性工作范圍的測(cè)量(1) 輸入直流0.5V時(shí)VCO的頻率90kHz(2) 輸入直流1V時(shí)VCO的頻率80kHz(3) 輸入直流1.5V時(shí)VCO的頻率72.5kHz(4) 輸入直流2V時(shí)VCO的頻率70kHz(5)由以上4圖繪制出圖表從圖上可以看出線性工作范圍約在8012

8、0kHz，VCO的壓控靈敏度約為20kHz/V。首先將信號(hào)源VCO的中心頻率調(diào)到比100kHz小很多的頻率，使鎖相環(huán)處于失鎖狀態(tài)（示波器輸出為交變波形）。調(diào)節(jié)信號(hào)源VCO，使其頻率又低往高緩慢變化。在往高調(diào)的過程中，當(dāng)示波器的信號(hào)波形由交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)時(shí)，鎖相環(huán)由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，此時(shí)輸入信號(hào)的頻率為f2=95kHz。將頻率繼續(xù)往高調(diào)節(jié)，當(dāng)示波器信號(hào)波形由直流突變?yōu)榻涣餍盘?hào)，說明鎖相環(huán)失鎖，此時(shí)輸入信號(hào)頻譜為f4=112kHz。 再?gòu)膄4開始，將輸入信號(hào)頻率從高往低調(diào)，記錄再次捕捉到同步時(shí)的頻率f3，為107kHz，繼續(xù)往低調(diào)節(jié)頻率，直到再次失鎖，記錄頻率f1，為90kHz。 由此可知

9、鎖相環(huán)在VCO壓控靈敏度為10kHz/V，Vin=0.8V時(shí)，同步帶為f1=f4-f1=22kHz，捕捉帶為f2=f3-f2=12kHz。3、 相干解調(diào)輸出信號(hào)由圖可知，調(diào)頻信號(hào)已經(jīng)被較好地解調(diào)出來，基本可以說已經(jīng)達(dá)到調(diào)制解調(diào)的目的。4、改變發(fā)端音頻振蕩器的頻率后的調(diào)制信號(hào)及解調(diào)信號(hào)由圖可知，改變發(fā)端音頻振蕩器的頻率，解調(diào)輸出信號(hào)也隨之改變，無(wú)法還原調(diào)制波形。六、思考題1、說明DSB-SC AM信號(hào)波形的特點(diǎn)答：DSB-SC為雙邊帶調(diào)幅，時(shí)域當(dāng)載波與m(t)同時(shí)改變極性時(shí)出現(xiàn)反相點(diǎn)，而反相點(diǎn)不影響性能。經(jīng)幅度調(diào)制后，基帶信號(hào)的頻譜被搬移到了載頻fc處。若模擬基帶信號(hào)帶寬為W，則調(diào)幅信號(hào)帶寬為2

10、W，因?yàn)樵陬l域中輸出此調(diào)幅信號(hào)s(t)的信道帶寬B=2W。AM信號(hào)為具有離散大載波的雙邊帶幅度調(diào)制信號(hào)，它是在DSB-SB信號(hào)的基礎(chǔ)上加一離散的大載波分量，因此傳輸效率有所下降。AM信號(hào)因?yàn)榻庹{(diào)時(shí)要使用包絡(luò)檢波所以要保證|m(t)|1，使AM信號(hào)的包絡(luò)Ac1+m(t)總為正數(shù)。2、 畫出已調(diào)信號(hào)加導(dǎo)頻的振幅頻譜，算出導(dǎo)頻信號(hào)功率與已調(diào)信號(hào)功率之比。答：由圖可知，導(dǎo)頻信號(hào)的頻譜幅度是A1=125mV，邊頻信號(hào)的頻譜幅度是A2=160mV，所以導(dǎo)頻信號(hào)功率與已調(diào)信號(hào)功率的百分比=A12/2/A22 =30.52%，接近理論值32%，誤差主要來源于讀數(shù)誤差。3、實(shí)驗(yàn)中載波提取的鎖相環(huán)中的LPF能不能

11、用TIMS系統(tǒng)中的“TUNEABLE LPF”？答：不能，因?yàn)镽C LPF中的3DB帶寬是2. 8kHz，而TUNEABLE LPF 中WIDE一項(xiàng)中帶寬的濾波范圍是2kHz-12kHz，所以不能使用。4、若本實(shí)驗(yàn)中的音頻信號(hào)為1kHz，請(qǐng)問實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所提供的PLL能否用來提取載波？為什么？答：不能，因?yàn)殒i相環(huán)的截止頻率為2.8kHz，如果音頻信號(hào)為1kHz則鎖相環(huán)會(huì)跟蹤音頻信號(hào)，造成信號(hào)失真。5、若發(fā)端不加導(dǎo)頻，收端提取載波還有其他方法嗎？請(qǐng)畫出框圖答：提取載頻還可以用平方環(huán)法和COSTAS環(huán)法平方環(huán)法如圖所示平方律部件2fc BPF二分頻輸入已調(diào)信號(hào)e(t)載波輸出七、問題及解決方法本次實(shí)驗(yàn)

12、是我做的第一個(gè)通原硬件實(shí)驗(yàn)，從書本中的理論回歸到實(shí)踐的確讓我對(duì)基本的調(diào)制解調(diào)有了更深入的了解。調(diào)制解調(diào)并不像書本上寫的那么簡(jiǎn)單，通信原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的好多模塊都是書本中沒有的。我和同組的張立夫同學(xué)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)上費(fèi)了很大功夫。其中鎖相環(huán)部分實(shí)驗(yàn)就做了4次。而且在實(shí)驗(yàn)一開始，我們的兩路信號(hào)總是有相位差，經(jīng)過老師的幫助，我們找到了原因。這次實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了我們的耐心和獨(dú)立思考的能力，為后面的實(shí)驗(yàn)打下了良好的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)二：具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅（AM）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解AM信號(hào)的產(chǎn)生原理和實(shí)現(xiàn)方法。2、了解AM信號(hào)波形和振幅頻譜的特點(diǎn)，并掌握調(diào)幅系數(shù)的測(cè)量方法。3、了解AM信號(hào)的非相干解調(diào)原理和實(shí)現(xiàn)方法。

13、二、實(shí)驗(yàn)原理1、AM信號(hào)的產(chǎn)生對(duì)于單音頻信號(hào)進(jìn)行AM調(diào)制的結(jié)果為其中調(diào)幅系數(shù)，要求以免過調(diào)引起包絡(luò)失真。由和分別表示AM信號(hào)波形包絡(luò)最大值和最小值，則AM信號(hào)的調(diào)幅系數(shù)為如圖所示為AM調(diào)制的過程和頻譜示意圖。2、AM信號(hào)的解調(diào)AM信號(hào)由于具有離散大載波，故可以采用載波提取相干解調(diào)的方法。其實(shí)現(xiàn)類似于實(shí)驗(yàn)一中的DSB-SC AM信號(hào)加導(dǎo)頻的載波提取和相干解調(diào)的方法。AM的主要優(yōu)點(diǎn)是可以利用包絡(luò)檢波器進(jìn)行非相干解調(diào)，可以使得接收設(shè)備更加簡(jiǎn)單。三、實(shí)驗(yàn)框圖1、AM信號(hào)的產(chǎn)生2、AM信號(hào)的非相干解調(diào)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、AM信號(hào)的產(chǎn)生（1）按圖進(jìn)行各模塊之間的連接。（2）音頻振蕩器輸出為5KHz，主振蕩器輸

14、出為100KHz，乘法器輸入耦合開關(guān)置于DC狀態(tài)。（3）分別調(diào)整加法器的增益G以g均為1。（4）逐步增大可變直流電壓，使得加法器輸出波形是正的。（5）觀察乘法器輸出波形是否為AM波形。（6）測(cè)量AM信號(hào)的調(diào)幅系數(shù)a值，調(diào)整可變直流電壓，使a=0.8。（7）測(cè)量a=0.8的AM信號(hào)振幅頻譜。2、AM信號(hào)的非相干解調(diào)（1）輸入的AM信號(hào)的調(diào)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(hào)的調(diào)幅系數(shù)，觀察包絡(luò)檢波器輸出波形是否隨之改變。（5）改變發(fā)端調(diào)制信號(hào)的頻率，觀察包絡(luò)檢波輸出波形的變化。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、調(diào)制信號(hào)（加直流）

15、由圖可看出，調(diào)制信號(hào)頻率為5.38kHz，而載波頻率為100kHz。另外調(diào)制信號(hào)加上直流電壓后，加法器輸出波形為正值。2、調(diào)整加法器增益由圖可看出加法器輸入輸出幅值相等，即增益G=1。3、調(diào)整加法器增益g=1由圖可看出加法器輸入輸出幅值相等，即增益g=1。4、乘法器輸出波形由圖可知，乘法器輸出包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)幅值變化相同，且其中調(diào)幅系數(shù)a=0.8。5、 兩個(gè)通道顯示的調(diào)制前后信號(hào)幅度波形6、調(diào)整a=0.8后AM信號(hào)振幅及頻譜由上兩圖可看出，AM信號(hào)振幅為3V，包絡(luò)峰峰值為2.4V，所以可得a=0.8。在頻譜圖中，在100kHz處有明顯的載頻分量，在左右5kHz處有搬移后的邊頻分量。7、 當(dāng)a=0

16、.8時(shí)，解調(diào)輸出波形由圖可知，輸出后的正弦信號(hào)頻率約為5.36kHz，與原信號(hào)只有0.02kHz的偏差。8、當(dāng)a=1.0時(shí)，解調(diào)輸出的波形由圖可以看出，當(dāng)a=1時(shí)，信號(hào)過零點(diǎn)。所以，當(dāng)a>1時(shí)，信號(hào)必將出現(xiàn)失真。9、改變調(diào)制信號(hào)頻率為時(shí)解調(diào)輸出由圖可知，當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率改變時(shí)，信號(hào)解調(diào)出現(xiàn)失真。六、思考題1、在什么情況下，會(huì)產(chǎn)生AM信號(hào)的過調(diào)現(xiàn)象？答：當(dāng)調(diào)制系數(shù)大于1時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過調(diào)現(xiàn)象，此時(shí)幅度最小值不是實(shí)際最小值，實(shí)際最小值應(yīng)為負(fù)值。2、對(duì)于a=0.8的AM信號(hào)，請(qǐng)計(jì)算載頻功率與邊帶功率之比值。答：AM信號(hào)公式為則可得其邊帶功率為：載波功率為：所以比值為：=3.1253、是否可用包絡(luò)檢波

17、器對(duì)DSB-SC AM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)？請(qǐng)解釋原因。答：不可以。因?yàn)橐颜{(diào)信號(hào)的包絡(luò)與m(t)不同，并不代表調(diào)制信號(hào)，有負(fù)值部分，且在與t軸的交點(diǎn)處有相位翻轉(zhuǎn)。而包絡(luò)應(yīng)該為正幅度。實(shí)驗(yàn)三：調(diào)頻（FM）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解用VCO作調(diào)頻器的原理及實(shí)驗(yàn)方法。2、測(cè)量FM信號(hào)的波形圖及振幅頻率。3、了解利用鎖相環(huán)作FM解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、FM信號(hào)的產(chǎn)生單音頻信號(hào)經(jīng)FM調(diào)制后的表達(dá)式為其中調(diào)制指數(shù)。由卡松公式可知FM信號(hào)的帶寬為FM信號(hào)的產(chǎn)生框圖如下圖所示。VCO的輸入為，當(dāng)輸入電壓為0時(shí)，VCO輸入頻率為；當(dāng)輸入模擬基帶信號(hào)的電壓變化時(shí)，VCO的振蕩頻率作相應(yīng)的變化。2、鎖相環(huán)解調(diào)FM信

18、號(hào)鎖相環(huán)解調(diào)的原理框圖如下圖所示。VCO的壓控電壓同基帶信號(hào)成正比，所以就是FM解調(diào)的輸出信號(hào)。鎖相環(huán)解調(diào)FM信號(hào)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一是開環(huán)增益足夠大，二是環(huán)路濾波器的帶寬要與基帶信號(hào)帶寬相同。三、實(shí)驗(yàn)框圖1、FM信號(hào)的產(chǎn)生2、FM信號(hào)的鎖相環(huán)解調(diào)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、FM信號(hào)的產(chǎn)生（1） 單步調(diào)試VCOa.將VCO模塊的印刷電路板上的撥動(dòng)開關(guān)置于VCO模式。將VCO板塊前面板上的頻率選擇開關(guān)置于“HI”狀態(tài)。然后，將VCO模塊插入系統(tǒng)機(jī)架的插槽內(nèi)。b.將可變直流電壓模塊的輸出端與VCO模塊的Vin端相連接，示波器接于VCO輸出端： 直流電壓為零時(shí)，調(diào)節(jié)VCO模塊的f0旋鈕，使VCO的中心頻率為100赫

19、茲 。在-2V至于+2范圍內(nèi)改變直流電壓，測(cè)量VCO的頻率及線性工作范圍。 調(diào)節(jié)VCO模塊的GAIN旋鈕，使得直流電壓在+/-2V范圍內(nèi)變化時(shí)，VCO的頻率在+/-5HZ內(nèi)變化。（2）將音頻振蕩器的頻率調(diào)到2Hz，作為調(diào)制信號(hào)輸入于VCO的Vin輸入端。（3）測(cè)量圖2.4.4中各點(diǎn)信號(hào)波形。（4）測(cè)量FM信號(hào)的振幅頻譜。2、FM信號(hào)的解調(diào)（1）單步調(diào)試VCOa.將VCO模塊置于“VCO”, 前面板上的頻率選擇開關(guān)置于“HI”狀態(tài).b.將可變直流電壓模塊的輸出端與VCO模塊的Vin端相連接。當(dāng)直流電壓為零時(shí)，調(diào)節(jié)VCO的f0旋鈕，使VCO的中心頻率為100kHz。當(dāng)可變直流電壓為+/-1V時(shí)，調(diào)

20、節(jié)VCO的GAIN旋鈕，使VCO的頻率偏移為+/-10kHz。（2）將鎖相環(huán)閉環(huán)連接，將另一個(gè)VCO作信源，接入于鎖相環(huán)，測(cè)試鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶。（3）將已調(diào)好的FM信號(hào)輸入與鎖相環(huán)，用示波器觀察解調(diào)信號(hào)。若鎖相環(huán)已鎖定，則在鎖相環(huán)低通濾波器的輸出信號(hào)應(yīng)是直流分量疊加模擬基帶信號(hào)。（4）改變發(fā)端的調(diào)制信號(hào)頻率，觀察FM解調(diào)的輸出波形變化。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、VCO輸入直流電壓為0時(shí)， f0=100kHz2、音頻信號(hào)3、FM輸出信號(hào)由上兩圖可看出，調(diào)制信號(hào)一個(gè)周期為0.5ms，頻率為2kHz。當(dāng)調(diào)制信號(hào)到達(dá)正峰值時(shí)，調(diào)頻信號(hào)最為密集；反之，在到達(dá)負(fù)峰值時(shí)，調(diào)頻信號(hào)最為稀疏。4、FM輸出信號(hào)

21、頻譜上圖可看出，F(xiàn)M輸出信號(hào)頻譜并不規(guī)整，帶寬約為15kHz。5、 FM解調(diào)波形由上圖所示，波形頻率正常，峰值出現(xiàn)一定失真。6、 改變調(diào)制信號(hào)頻率20kHz帶來失真由以上兩圖可看出，改變調(diào)制信號(hào)頻率仍可以成功解調(diào)出原始信號(hào)。但當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率增大時(shí)，解調(diào)輸出幅值降低，噪聲干擾較大，繼續(xù)增大調(diào)制信號(hào)頻率可能無(wú)法解出原始信號(hào)。此外，20kHz不在鎖相環(huán)的同步帶內(nèi)，此時(shí)用鎖相環(huán)解調(diào)會(huì)使鎖相環(huán)進(jìn)入失鎖狀態(tài)，無(wú)法正確解調(diào)出原信號(hào)。六、思考題1、本實(shí)驗(yàn)的FM信號(hào)調(diào)制指數(shù)是多少？FM信號(hào)的帶寬是多少？答： 2、用VCO產(chǎn)生FM信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生大頻偏的FM信號(hào)，缺點(diǎn)是VCO中心頻率穩(wěn)定程度差。為了解決FM大

22、頻偏以及中心頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，可采用什么方案來產(chǎn)生FM信號(hào)？答：為了使中心頻率穩(wěn)定，可以使用鎖相環(huán)形成反饋，使得它僅用確保VCO中心頻率的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度與晶振一致。3、對(duì)于本實(shí)驗(yàn)具體所用的鎖相環(huán)及相關(guān)模塊，若發(fā)端調(diào)制信號(hào)頻率為10kHz，請(qǐng)問實(shí)驗(yàn)三中的鎖相環(huán)能否解調(diào)出原調(diào)制信號(hào)？為什么？答：不能，因?yàn)?0KHz不在鎖相環(huán)的同步帶內(nèi)，此時(shí)用鎖相環(huán)解調(diào)會(huì)使鎖相環(huán)進(jìn)入失鎖狀態(tài)，無(wú)法正確解調(diào)出原信號(hào)。4、用于調(diào)頻解調(diào)的鎖相環(huán)與用于載波提取的鎖相環(huán)有何不同之處？答：在調(diào)頻解調(diào)中使用的濾波器為低通濾波器，濾波器輸出接至示波器和VCO，即鎖相環(huán)調(diào)后的顯示信號(hào)為低通濾波器的輸出信號(hào)；在時(shí)鐘提取中使用的濾波

23、器為環(huán)路濾波器，濾波器輸出僅接至VCO中，而鎖相環(huán)輸出信號(hào)應(yīng)為VCO的輸出信號(hào)而不是低通濾波器的輸出信號(hào)。實(shí)驗(yàn)六：眼圖一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈹?shù)字傳輸系統(tǒng)中“眼圖”的觀察方法及其作用。二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)際通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)產(chǎn)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(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到近似結(jié)果。而眼圖可以直觀地估價(jià)系統(tǒng)碼間干擾和噪聲的影響，是常用的測(cè)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(duì)接收基帶信號(hào)波形的影響，從而對(duì)系統(tǒng)性能作出定性的判斷。三、實(shí)驗(yàn)框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將可調(diào)低通濾波器模塊開關(guān)置于NORM位置。2、將主信號(hào)發(fā)生器的8.33kHz TT

24、L電平的方波輸入與線路編碼器的M.CLK端，經(jīng)四分頻后，由B.CLK端輸出2.083kHz的時(shí)鐘信號(hào)。3、將序列發(fā)生器模塊的印刷電路板上的雙列直插開關(guān)選擇“10”，產(chǎn)生長(zhǎng)為256的序列碼。4、用雙蹤示波器同時(shí)觀察可調(diào)低通濾波器的輸出波形和2.083kHz的時(shí)鐘信號(hào)。并調(diào)節(jié)可調(diào)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(hào)波形，觀察眼圖。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、時(shí)鐘信號(hào)如圖，時(shí)鐘信號(hào)為由B.CLK輸出的2.08kHz方波信號(hào)。2、 經(jīng)過低通濾波器后的信號(hào)波形3、 眼圖由圖可看出，CH1為經(jīng)過序列發(fā)生器產(chǎn)生的序列信號(hào)波形疊加所產(chǎn)生的眼圖，CH2為時(shí)鐘信號(hào)。圖中“眼睛”閉合的速率，即

25、眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對(duì)定時(shí)誤差靈敏的程度，斜邊愈陡，對(duì)定位誤差愈敏感。實(shí)驗(yàn)七：采樣、判決一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解采樣、判決在數(shù)字通信系統(tǒng)中的作用及其實(shí)現(xiàn)方法。2、自主設(shè)計(jì)從限帶基帶信號(hào)中提取時(shí)鐘、并對(duì)限帶信號(hào)進(jìn)行采樣、判決、恢復(fù)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。二、實(shí)驗(yàn)原理在數(shù)字通信系統(tǒng)中的接收端，設(shè)法從接受濾波器輸出的基帶信號(hào)中提取時(shí)鐘，用以對(duì)接受濾波器輸出的基帶信號(hào)在眼圖睜開最大處進(jìn)行周期性的瞬時(shí)采樣，然后將各采樣值分別與最佳判決門限進(jìn)行比較做出判決、輸出數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)框圖1、采樣、判決系統(tǒng)框圖2、時(shí)鐘提取電路四、實(shí)驗(yàn)步驟1、請(qǐng)自主設(shè)計(jì)圖2.8.1中的提取時(shí)鐘的實(shí)驗(yàn)方案，完成恢復(fù)時(shí)鐘（TTL電

26、平）的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。請(qǐng)注意：調(diào)節(jié)恢復(fù)時(shí)鐘的相移，使恢復(fù)時(shí)鐘的相位與發(fā)來的數(shù)字基帶信號(hào)的時(shí)鐘相位一致（請(qǐng)將移相器模塊印刷電路板上的撥動(dòng)開關(guān)撥到“LO”位置）。2、按照?qǐng)D2.8.1所示，將恢復(fù)時(shí)鐘輸入于判決模塊的B.CLK時(shí)鐘輸入端（TTL電平）。將可調(diào)低通濾波器輸出的基帶信號(hào)輸入于判決模塊，并將判決模塊印刷電路板上的波形選擇開關(guān)SW1撥到NRZ-L位置（雙極性不歸零碼），SW2開關(guān)撥到“內(nèi)部”位置。3、用雙蹤示波器同時(shí)觀察眼圖及采樣脈沖。調(diào)節(jié)判決模塊前面板上的判決點(diǎn)旋鈕，使得在眼圖睜開最大處進(jìn)行采樣、判決。對(duì)于NRZ-L碼的最佳判決電平是零，判決輸出的是TTL電平的數(shù)字信號(hào)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、采

27、樣與眼圖的關(guān)系由上圖可看出，在基帶信號(hào)與時(shí)鐘對(duì)比圖中時(shí)鐘上升沿處于眼睛張開最大處，為理想的采樣時(shí)刻。2、經(jīng)過低通濾波器的信號(hào)和判決信號(hào)由圖上可以看出，在最佳采樣時(shí)刻的采樣可以較好還原信號(hào)。六、思考題對(duì)于滾降系數(shù)為=1的升余弦滾降的眼圖，請(qǐng)示意畫出眼圖，標(biāo)出最佳取樣時(shí)刻和最佳判決門限。答：如上圖，0為最佳判決門限，眼睛張開最大時(shí)為最佳取樣時(shí)刻。實(shí)驗(yàn)八：二進(jìn)制通斷鍵控（OOK）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解OOK信號(hào)的產(chǎn)生及其實(shí)現(xiàn)方法。2、了解OOK信號(hào)波形和功率譜的特點(diǎn)及其測(cè)量方法。3、了解OOK信號(hào)的解調(diào)及其實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理二進(jìn)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(dǎo)通與關(guān)

28、閉。如圖所示。OOK信號(hào)的解調(diào)方式有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。本實(shí)驗(yàn)采用非相干解調(diào)。其原理圖如圖所示。三、實(shí)驗(yàn)框圖1、OOK信號(hào)的產(chǎn)生2、OOK信號(hào)的非相干解調(diào)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、OOK信號(hào)的產(chǎn)生（1）用示波器觀察圖2.9.4中的各點(diǎn)信號(hào)波形。（2）并用頻譜儀測(cè)量圖2.9.4各點(diǎn)的功率譜（將序列發(fā)生器模塊印刷電路板上的雙列直插開關(guān)撥到“11”，使碼長(zhǎng)為2048）。2、OOK信號(hào)的非相干解調(diào)（1）用示波器觀察2.9.5中各點(diǎn)的波形。（2）自主完成時(shí)鐘提取、采樣、判決的實(shí)驗(yàn)任務(wù)（需要注意的是，恢復(fù)時(shí)鐘的相位要與發(fā)來信號(hào)的時(shí)鐘相位一致）。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、4分頻后2.083kHz時(shí)鐘由圖可知，此時(shí)鐘

29、為雙極性不歸零碼，幅值約為2.3V。2、序列碼發(fā)生器輸出及頻譜3、OOK信號(hào)由圖可以清晰看出OOK信號(hào)與碼序列的對(duì)比，輸出為1時(shí)，OOK信號(hào)有輸出，反之則為0。4、判決模塊輸出序列發(fā)生器波形六、思考題對(duì)OOK信號(hào)的相干解調(diào)，如何進(jìn)行載波提??？請(qǐng)畫出原理框圖及實(shí)驗(yàn)框圖。答：從接收到的OOK信號(hào)提取離散的載頻分量，恢復(fù)載波。框圖如下七、問題及解決方法有了上一個(gè)實(shí)驗(yàn)的幫助，本次實(shí)驗(yàn)比起前幾次實(shí)驗(yàn)輕松不少，而且ook信號(hào)的調(diào)制解調(diào)都相對(duì)簡(jiǎn)單，可以完成很多實(shí)際應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)十二：低通信號(hào)的采樣與重建一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解低通信號(hào)的采樣及其信號(hào)重建的原理和實(shí)現(xiàn)方法。2、測(cè)量各信號(hào)波形及振幅頻譜。二、實(shí)驗(yàn)原理頻帶

30、受限于的模擬基帶信號(hào)，可以唯一地被采樣周期的采樣序列值所確定。將該樣值序列通過一截止頻率為的LPF，可以無(wú)失真地重建或者恢復(fù)出原基帶信號(hào)。實(shí)驗(yàn)原理圖如上圖所示，一模擬音頻信號(hào)通過采樣器輸出被采樣信號(hào)，由周期采樣脈沖序列控制一開關(guān)的閉合與打開構(gòu)成采樣器。將采樣信號(hào)通過一低通濾波器即可恢復(fù)原基帶信號(hào)。三、實(shí)驗(yàn)框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按照?qǐng)D連接各模塊。2、用雙蹤示波器測(cè)量圖中的各點(diǎn)信號(hào)波形，調(diào)節(jié)雙脈沖發(fā)生器模塊前面板上的“WIDTH”旋鈕，使采樣脈沖的脈沖寬度約為10s。3、用頻譜儀測(cè)量各信號(hào)的頻譜，并加以分析。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、原始信號(hào)m(t)，頻率2kHz由圖可知，原始信號(hào)幅值約為0.8V，頻率

31、2kHz。2、 采樣沖激序列s(t)如圖，采樣脈沖的脈沖寬度約為10s3、采樣信號(hào)ms(t)由圖可知，沖激序列的幅值與此時(shí)刻原始信號(hào)的幅值相等。4、采樣信號(hào)ms(t)及其頻譜由圖可知，采樣信號(hào)頻譜也為一沖激序列，包絡(luò)為采樣沖激序列頻譜的包絡(luò)。5、重建信號(hào)m(t)及其頻譜由圖可知，雖然有一些噪聲干擾，但已能較完整地恢復(fù)出原信號(hào)，頻率約為2kHz。六、思考題1、若采樣器的輸入音頻信號(hào)為5kHz，請(qǐng)問本實(shí)驗(yàn)的LPF的輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？答：由于采樣沖激序列為8.3kHz，所以當(dāng)輸入音頻信號(hào)為5kHz時(shí)，采樣信號(hào)無(wú)法滿足奈奎斯特抽樣定理，所以會(huì)產(chǎn)生失真。2、若輸入于本實(shí)驗(yàn)采樣器的信號(hào)頻譜如圖，（a

32、）請(qǐng)畫出其采樣信號(hào)的振幅頻譜圖；（b）為了不失真恢復(fù)原基帶信號(hào)，請(qǐng)問收端的框圖作何改動(dòng)？答：（a）采樣信號(hào)的振幅頻譜圖為8.3-8.3f/KHz022Ms(f)（b）要達(dá)到不失真恢復(fù)原基帶信號(hào)，就必須滿足奈奎斯特抽樣定理，且使得采樣信號(hào)低頻部分可被完全濾出，所以頻譜需要滿足截止頻率，即調(diào)整LPF的截止頻率實(shí)驗(yàn)九：二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解連續(xù)相位2FSK信號(hào)的產(chǎn)生及實(shí)現(xiàn)方法。2、測(cè)量連續(xù)相位2FSK信號(hào)的波形及功率譜。3、了解用鎖相環(huán)進(jìn)行的2FSK信號(hào)解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理2FSK是用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去控制正弦載波頻率，傳號(hào)和空號(hào)載波頻率分別為和。本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的

33、是相位連續(xù)2FSK。以雙極性不歸零碼為調(diào)制信號(hào)，對(duì)載波進(jìn)行FM得到連續(xù)相位2FSK，表達(dá)式為：其帶寬可以用卡松公式近似為其中為主瓣帶寬。用VCO作為調(diào)頻器來產(chǎn)生相位連續(xù)的2FSK框圖如下圖所示。連續(xù)相位2FSK信號(hào)解調(diào)可以采用鎖相環(huán)解調(diào)，原理框圖如下圖所示。三、實(shí)驗(yàn)框圖1、連續(xù)相位2FSK信號(hào)的產(chǎn)生2、連續(xù)相位2FSK信號(hào)的鎖相環(huán)解調(diào)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、連續(xù)相位2FSK信號(hào)的產(chǎn)生（1）單獨(dú)測(cè)試VCO壓控靈敏度。a.首先將VCO模塊的Vin輸入端接地，調(diào)節(jié)VCO模塊前面板上的f0旋鈕，使VCO中心頻率為100kHz。b.將可變直流電源模塊的直流電壓輸入于VCO的Vin端。改變直流電壓值，測(cè)量VCO的

34、中心頻率隨直流電壓的變化情況，調(diào)節(jié)VCO前面板上的GAIN旋鈕，使VCO在輸入直流電壓為±2V時(shí)的頻偏為±2kHz，即壓控靈敏度為1kHz/V。（2）按圖連接各模塊，序列發(fā)生器的時(shí)鐘頻率為2.083kHz。（3）用示波器觀察圖中各點(diǎn)的信號(hào)波形。（4）用頻譜儀測(cè)量2FSK信號(hào)的功率（序列發(fā)生器碼長(zhǎng)為2048）。2、連續(xù)相位2FSK信號(hào)的鎖相環(huán)解調(diào)（1）單獨(dú)測(cè)試VCO壓控靈敏度。a.首先將VCO模塊的Vin輸入端接地，調(diào)節(jié)VCO模塊前面板上的f0旋鈕，使VCO中心頻率為100KHz。b.將可變直流電源模塊的直流電壓輸入于VCO的Vin端。改變直流電壓值，測(cè)量VCO的中心頻率隨直

35、流電壓的變化情況，調(diào)節(jié)VCO前面板上的GAIN旋鈕，使VCO在輸入直流電壓為+1V時(shí)的頻偏為+10KHz。（2）將鎖相環(huán)閉環(huán)連接，另外用一個(gè)VCO作為信源，輸入于鎖相環(huán)的輸入端，測(cè)試鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶。（3）將已調(diào)好的連續(xù)相位2FSK信號(hào)輸入于鎖相環(huán)，觀察鎖相環(huán)是否已鎖定，若已鎖定，則鎖相環(huán)的LPF輸出是直流加上解調(diào)信號(hào)。若未鎖定，則調(diào)解鎖相環(huán)VCO的f0旋鈕，直至鎖定，并使LPF輸出的直流電平為0。觀察解調(diào)信號(hào)波形。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、連續(xù)相位的FSK信號(hào)中心頻率100kHz，壓控靈敏度1kHz/V2、 經(jīng)過編碼器后導(dǎo)致頻率偏移由圖，在編碼為1時(shí)，頻率為97.66kHz，編碼為0時(shí)，頻率為102.46kHz。3、2FSK輸出頻譜4、線路編碼器由圖，線路編碼器的編碼時(shí)鐘為2.083kHz5、序列信號(hào)發(fā)生器6、未經(jīng)判決的解調(diào)輸出如圖分別為未經(jīng)判決的解調(diào)輸出和原始的信號(hào)編碼，可以看出波形大致