北郵通原硬件實驗報告(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上信息與通信工程學(xué)院通信原理硬件實驗報告姓名班級學(xué)號班內(nèi)序號聯(lián)系電話指導(dǎo)教師: 實驗日期： 實驗一 雙邊帶抑制載波調(diào)幅(DSB-SC AM)一、 實驗?zāi)康?1) 了解DSB-SC AM信號的產(chǎn)生及相干解調(diào)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的特點，并掌握其測量方法。3) 了解在發(fā)送DSB-SC AM信號加導(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)提取載波調(diào)試方法。二、實驗內(nèi)容及步驟1. DSB-SC AM 信號的產(chǎn)生1) 按照指導(dǎo)書圖示，連接實驗?zāi)K。 2) 示波器觀察

2、音頻振蕩器輸出調(diào)制信號m(t)，調(diào)整頻率10kHz=，均值03) 示波器觀察主振蕩器輸出信號波形和頻率；觀察乘法器輸出，注意相位翻轉(zhuǎn)。 4) 測量已調(diào)信號的振幅頻譜，調(diào)整加法器的G和g，使導(dǎo)頻信號的振幅頻譜的幅度為已調(diào)信號的編帶頻譜幅度的0.8倍。2、DSB-SC AM 信號的相干解調(diào)及載波提取1) 調(diào)試鎖相環(huán) a) 單獨測試VCO的性能 Vin暫不接輸入，調(diào)節(jié)f0旋鈕，改變中心頻率，頻率范圍約為 70130kHz。 V in接直流電壓，調(diào)節(jié)中心頻率100kHz=，使直流電壓在-22V變化，觀察VCO線性工作范圍；由GAIN調(diào)節(jié)VCO靈敏度，使直流電壓變化正負(fù)1V時VCO頻偏為10kHz

3、77;。b) 單獨測試相乘和低通濾波工作是否正常。鎖相環(huán)開環(huán)，LPF輸出接示波器。 兩VCO經(jīng)過混頻之后由LPF輸出，輸出信號為差拍信號。c) 測試同步帶和捕捉帶：鎖相環(huán)閉環(huán)，輸出接示波器，直流耦合。將信號源VCO的頻率f0調(diào)節(jié)到比100kHz小很多的頻率，使鎖相環(huán)失鎖，輸出為交變波形。調(diào)節(jié)信號源VCO頻率緩慢升高，當(dāng)波形由交流變直流時說明VCO鎖定，記錄頻率f2=96.8kHz，繼續(xù)升高頻率，當(dāng)直流突變?yōu)榻涣鲿r再次失鎖，記錄頻率 f4=115.6kHz。緩慢降低輸入VCO頻率，記錄同步時頻率f3=106.9kHz和再次失鎖時頻率f1=90.7kHz。同步帶f1=f4-f1=24.9kHz捕捉

4、帶f2=f3-f2=20.1kHz2) 恢復(fù)載波 a) 將圖中的鎖相環(huán)按上述過程調(diào)好，在按照指導(dǎo)書圖示實驗連接，將加法器輸出信號接至鎖相環(huán)的輸出端。將移相器模塊印刷電路板上的頻率選擇開關(guān)撥到HI位置。 b) 用示波器觀察鎖相環(huán)的LPF輸出信號是否是直流信號，以此判斷載波提取PLL是否處于鎖定狀態(tài)。若鎖相環(huán)鎖定，用雙蹤示波器可以觀察發(fā)端導(dǎo)頻信號cos2fctp與鎖相環(huán)VCO輸出的信號sin(2fct+)是同步的，二者的相應(yīng)相位差為90°+，且很小。若鎖相環(huán)失鎖，則鎖相環(huán)LPF輸出波形是交流信號，可緩慢調(diào)節(jié)鎖相環(huán)VCO模塊的f0旋鈕，直至鎖相環(huán)LPF輸出為直流，即鎖相環(huán)由失鎖進入鎖定，繼

5、續(xù)調(diào)接f0旋鈕，使LPF輸出的直流電壓約為0電平。 c) 在確定鎖相環(huán)提取載波成功后，利用雙蹤示波器分別觀察發(fā)端的導(dǎo)頻信號及收端載波提取鎖相環(huán)中VCO的輸出經(jīng)移相后的信號波形，調(diào)節(jié)移相器模塊中的移相旋鈕，達(dá)到移相90°，使輸入于相干解調(diào)的恢復(fù)載波與發(fā)來的導(dǎo)頻信號不僅同頻，也基本同相。 d) 用頻譜儀觀測恢復(fù)載波的振幅頻譜，并加以分析。3) 相干解調(diào) a) 在前述實驗的基礎(chǔ)上，將信號和恢復(fù)載波分別連接至相干解調(diào)的乘法器的輸入端。 b) 用示波器觀察相干解調(diào)相乘、低通濾波后的輸出波形。c)改變發(fā)端音頻信號的頻率，解調(diào)輸出信號也隨之改變?nèi)?、思考題1. 整理實驗記錄波形，說明DSB-SC A

6、M信號波形特點。 答： DSB-SC AM信號頻率為載波頻率10kHz，振幅包絡(luò)受到調(diào)制信號控制，但有180°相位翻轉(zhuǎn)。 2. 整理實驗記錄振幅頻譜，畫出已調(diào)信號加導(dǎo)頻的振幅頻譜圖（標(biāo)上頻率值）。根據(jù)此振幅頻譜，計算導(dǎo)頻信號功率與已調(diào)信號功率之比。a=0.8 ps/pc=0.323. 實驗中載波提取鎖相環(huán)的LPF是否可用TIMS系統(tǒng)中的“TUNEABLE LPF”?請說明理由。 答：不能。恢復(fù)載波要濾除高頻分量，得到載波，載波頻率 100kHz， TUNEABLE LPF的濾波范圍為900Hz12kHz，帶寬不足。 4. 若本實驗中的音頻信號為1kHz，請問實驗系統(tǒng)所提供的PLL能否

7、用來提取載波。為什么？ 答：不能。因為本實驗中回復(fù)載波信號的鎖相環(huán)中使用了截止頻率為2.8kHz的RC LPF濾波器，音頻信號如果是1KHz，鎖相環(huán)就會跟蹤到音頻信息的波形變化，使得信號失真。5. 若發(fā)端不加導(dǎo)頻，收端提取載波還有其他方法嗎？請畫出框圖。 答：不加導(dǎo)頻就沒有離散的頻譜分量，不窄帶濾波。可用平方環(huán)法或科斯塔斯環(huán)法提取載波。平方環(huán)法四、心得體會由于是開頭的實驗，對于器材不夠熟悉，調(diào)整G和g時不知道具體作用是什么，調(diào)整時間較久，振幅之間0.8倍也僅僅是目測。載波提取調(diào)試鎖相環(huán)，最開始選用的中心頻率不當(dāng)，總是調(diào)不出鎖相環(huán)的效果，或者只能出現(xiàn)一半，后來改變中心頻率小于100kHz，按照課

8、本上原理圖連接重新調(diào)測，正確測得同步帶和捕捉帶。后面恢復(fù)載波比較簡單 實驗二 具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅（AM）一、實驗?zāi)康?1) 了解AM信號的產(chǎn)生原理和實現(xiàn)方法。 2) 了解AM信號波形和振幅頻譜的特點，并掌握調(diào)幅系數(shù)的測量方法。 3) 了解AM信號的非相干解調(diào)原理和實現(xiàn)方法。二、實驗內(nèi)容及步驟1 . AM信號的產(chǎn)生1) 按照書中圖示進行模塊的連接。2) 分別調(diào)整增益G和g均為1。 3) 觀察乘法器輸出是否為AM波形。 4) 測量AM信號的條幅系數(shù)a的值，并調(diào)整可變電壓，使得a=0.8=，并測量振幅頻譜。2.AM信號的非相干解調(diào)1) 用示波器觀察整流器的輸出波形，觀察LPF的輸出波形。 2

9、) 改變輸入AM信號的調(diào)幅系數(shù)，觀察包絡(luò)檢波器輸出波形的變化。 3) 改變發(fā)端調(diào)制信號的頻率，觀察包絡(luò)檢波輸出波形的變化。三、思考題1 在什么情況下，會產(chǎn)生AM信號的過調(diào)現(xiàn)象？ 答：當(dāng)調(diào)制系數(shù)a>1時，已調(diào)信號的包絡(luò)不再是調(diào)制信號，信號波形失真，包絡(luò)檢波器無法從 中解調(diào)出正確信號。AM信號產(chǎn)生過調(diào)現(xiàn)象。 2 對于a=0.8 的AM信號，請計算載頻功率與邊帶功率之比。 答：pc/ps=1/(0.5×0.8²)=3.1253 是否可用包絡(luò)檢波器對DSB-SC AM信號進行解調(diào)？請解釋原因。 答：不可以。因為DSB-SC AM信號的產(chǎn)生由調(diào)制信號與載波直接相乘，不具有離散大

10、載波，它的包絡(luò)無法表征調(diào)制信號，故只能用相干解調(diào)方式。實驗三 調(diào)頻（FM）一、實驗?zāi)康?) 了解用VCO作調(diào)頻器的原理及實驗方法。 2) 測量FM信號的波形及振幅頻譜。 3) 了解利用鎖相環(huán)作FM解調(diào)的原理及實現(xiàn)方法。二、實驗內(nèi)容及步驟1.FM信號的產(chǎn)生1) 單獨調(diào)測VCO，方法同實驗一類似。Vin接直流電壓，當(dāng)直流電壓為零時，調(diào)節(jié)中心頻率100kHz=；在直流±2V內(nèi)觀察VCO線性工作范圍；由GAIN調(diào)節(jié)VCO靈敏度，使直流電壓±2V變化 時VCO頻偏為±5kHz 。 2) 將音頻振蕩器的頻率調(diào)為2kHz，作為調(diào)制信號輸入VCO的Vin端。 3) 測量FM輸出波

11、形及振幅頻譜。2. FM信號的鎖相環(huán)解調(diào)1) 單獨調(diào)測VCO，此處同實驗一中的調(diào)測完全一致.f2=94.2kHz f4=114.5kHz f3=106.3kHz f1=86.5kHz 2) 將已經(jīng)調(diào)測好的FM信號輸入鎖相環(huán)，用示波器觀察解調(diào)信號。 3) 改變發(fā)端的調(diào)制信號頻率，觀察FM解調(diào)的輸出波形變化。頻率增大波形失真頻率減小頻率正常變動三、思考題1、 實驗中FM信號調(diào)制指數(shù)是多少？FM信號的帶寬是多少？ 答：由于調(diào)節(jié)VCO靈敏度為2V±時頻偏為10kHz，且fm=2kHz=，故可知 =5 帶寬為20kHz。 2、 用VCO產(chǎn)生FM信號的優(yōu)點是可以產(chǎn)生答頻偏的FM信號，缺點是VCO

12、中心頻率穩(wěn)定度差。為了解決FM信號大頻偏及中心頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，可以采用什么方案產(chǎn)生FM信號？ 答：可以采用晶振穩(wěn)幅，使中心頻率穩(wěn)定。 3、 對于本實驗具體所用的鎖相環(huán)及相關(guān)模塊，若發(fā)端調(diào)制信號頻率為10kHz，請問實驗三中的鎖相環(huán)能否解調(diào)出原信號？為什么？ 答：不能。本實驗中使用的RC LPF截止頻率是2.8KHz，如果發(fā)端頻率為10KHz的信號，超出鎖相環(huán)工作頻率段，不能跟蹤到此頻率。 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：調(diào)頻解調(diào)的鎖相環(huán)的輸出是LPF的輸出，其頻率和相位與調(diào)頻信號相同；恢復(fù)載波的鎖相環(huán)的輸出是VCO的輸出，其頻率與調(diào)頻信號相同，但有90

13、°的相差。四、心得體會有了實驗一的基礎(chǔ)之后，鎖相環(huán)的調(diào)試比較快速，沒有對實驗產(chǎn)生影響，雖然對VCO模塊仍然不了解原理，但是學(xué)過鎖相環(huán)的反饋原理，理解實驗還是可以的，F(xiàn)M信號的產(chǎn)生和解調(diào)相對于前面兩個實驗來說連線都簡單很多，也易于調(diào)整。課本上也都給出了所需要的頻率等，只需要調(diào)整鎖相環(huán)時細(xì)心即可。實驗五 時鐘恢復(fù)一、實驗?zāi)康?）了解從線路碼中提取時鐘的原理2）了解從RZ-AMI碼中提取時鐘的實現(xiàn)方法3）請學(xué)生自主完成從BIP-RZ 或UNI-RZ 碼恢復(fù)時鐘的實驗二、實驗內(nèi)容及步驟1.從RZ-AMI 碼恢復(fù)時鐘1）按圖連接各模塊。將移相器模塊印刷電路板上的波動開關(guān)撥到LO位置2）用示波器

14、觀察實驗連接圖各點波形3）調(diào)節(jié)緩沖放大器K的旋鈕，使放大器輸出波形足夠大，經(jīng)移相器移相之后比較器輸出TTL電平的恢復(fù)時鐘4）將恢復(fù)時鐘與發(fā)送時鐘分別送至雙蹤示波器，調(diào)節(jié)移相器的相移，使得恢復(fù)時鐘與發(fā)送時鐘的相位一致。2.從UNI-RZ碼恢復(fù)時鐘步驟與RZ-AMI碼相同，模塊選擇UNI-RZ碼三、思考題1. 如何從分相碼中提取時鐘？ 答：利用符號“01”和“10”的中間跳變提取定時，然后分頻得到時鐘。 2. 對于雙極性不歸零碼，如果發(fā)送數(shù)據(jù)中“1”出現(xiàn)的概率為90%，請問如何從這樣的信號中提取時鐘？ 答：可利用呈現(xiàn)的頻譜中的離散分量提取時鐘信號。 3. 從限帶基帶信號中提取時鐘的原理是什么？ 答

15、：將限帶基帶信號平方，然后通過鎖相環(huán)進行提取。其原理框圖如下：四、心得體會時鐘提取實驗對模塊原理不太了解，課本上給了詳細(xì)的連接方式，移相也比較容易調(diào)整，沒有遇到什么困難，提取結(jié)果與系統(tǒng)自帶的時鐘相比沒有較大出入，實驗很成功。試驗七、采樣、判決一、實驗?zāi)康?） 了解采樣、判決在數(shù)字通信系統(tǒng)中的作用及其實現(xiàn)方法； 2） 自主設(shè)計從限帶基帶信號中提取時鐘，并對限帶信號進行采樣、判決、恢復(fù)數(shù) 據(jù)的實驗方案，完成實驗任務(wù)。二、實驗內(nèi)容及步驟1）.請自主設(shè)計提取時鐘的實驗方案，完成恢復(fù)時鐘（TTL電平）的試驗任務(wù) 2）.將恢復(fù)時鐘輸入于判決模塊的B.CLK時鐘輸入端（TTL電平）。將可調(diào)低通濾波器輸出的基

16、帶信號輸入于判決模塊，并將判決模塊印制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 ），SW2開關(guān)撥到“內(nèi)部”位置。 3）.用雙蹤示波器同時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旋鈕，使得在眼圖睜開最大處進行采樣、判決。對于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。三、思考題對于滾降系數(shù)為1的升余弦滾降的眼圖，請畫出示意眼圖，標(biāo)出最佳采樣時刻和最佳判決門限最佳采樣時刻判決門限：±1實驗八 二進制通斷鍵控（OOK）一、實驗?zāi)康?）了解OOK信號的產(chǎn)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(diào)及其實

17、現(xiàn)方法二、實驗內(nèi)容及步驟1.OO空信號的產(chǎn)生1）按照實驗連接圖連接2）觀察圖中各點的信號波形3）用頻譜儀測量圖中各點的功率譜OOK功率譜TTL功率譜2.OOK信號的非相干解調(diào)1）用示波器觀察圖中各點的波形整流器輸出眼圖解調(diào)輸出2）請學(xué)生自主完成時鐘提取采樣判決的實驗任務(wù)與實驗五、實驗七相同三、思考題對OOK信號的想干解調(diào)，如何進行載波提??？畫出原理框圖及實驗框圖窄帶濾波載波輸入信號增益器輸入載波輸出移相器窄帶濾波器四、心得體會開始實驗時忘記了OOK信號產(chǎn)生的本質(zhì)，載波與信號反過來處理，選用的信號頻率也不對，后來同學(xué)提醒才發(fā)現(xiàn)把OOK信號記錯，及時改正，最后也得到了比較滿意的波形效果。對知識的記憶不夠牢固，學(xué)過還是容易忘，需要多多鞏固。實驗十二 低通信號的采樣與重建一、實驗?zāi)康?) 了解低通信號的采樣及其信號重建的原理和實現(xiàn)方法。 2) 測量各信號波形及振幅頻譜。二、實驗內(nèi)容及步驟1）按圖連接各模塊2）用雙蹤示波器測量圖中各點