北郵通原硬件實驗報告(共19頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上信息與通信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： 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信號加導頻分量的條件下，收端用鎖相環(huán)提取載波的原理及實現方法。 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)提取載波調試方法。二、實驗內容及步驟1. DSB-SC AM 信號的產生1) 按照指導書圖示，連接實驗模塊。 2) 示波器觀察

2、音頻振蕩器輸出調制信號m(t)，調整頻率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。 4) 測量已調信號的振幅頻譜，調整加法器的G和g，使導頻信號的振幅頻譜的幅度為已調信號的編帶頻譜幅度的0.8倍。2、DSB-SC AM 信號的相干解調及載波提取1) 調試鎖相環(huán) a) 單獨測試VCO的性能 Vin暫不接輸入，調節(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調節(jié)VCO靈敏度，使直流電壓變化正負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。調節(jié)信號源VCO頻率緩慢升高，當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) 恢復載波 a) 將圖中的鎖相環(huán)按上述過程調好，在按照指導書圖示實驗連接，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)端的導頻信號及收端載波提取鎖相環(huán)中VCO的輸出經移相后的信號波形，調節(jié)移相器模塊中的移相旋鈕，達到移相90°，使輸入于相干解調的恢復載波與發(fā)來的導頻信號不僅同頻，也基本同相。 d) 用頻譜儀觀測恢復載波的振幅頻譜，并加以分析。3) 相干解調 a) 在前述實驗的基礎上，將信號和恢復載波分別連接至相干解調的乘法器的輸入端。 b) 用示波器觀察相干解調相乘、低通濾波后的輸出波形。c)改變發(fā)端音頻信號的頻率，解調輸出信號也隨之改變三、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，振幅包絡受到調制信號控制，但有180°相位翻轉。 2. 整理實驗記錄振幅頻譜，畫出已調信號加導頻的振幅頻譜圖（標上頻率值）。根據此振幅頻譜，計算導頻信號功率與已調信號功率之比。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)端不加導頻，收端提取載波還有其他方法嗎？請畫出框圖。 答：不加導頻就沒有離散的頻譜分量，不窄帶濾波?？捎闷椒江h(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，調整G和g時不知道具體作用是什么，調整時間較久，振幅之間0.8倍也僅僅是目測。載波提取調試鎖相環(huán)，最開始選用的中心頻率不當，總是調不出鎖相環(huán)的效果，或者只能出現一半，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測，正確測得同步帶和捕捉帶。后面恢復載波比較簡單 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信號的產生原理和實現方法。 2) 了解AM信號波形和振幅頻譜的特點，并掌握調幅系數的測量方法。 3) 了解AM信號的非相干解調原理和實現方法。二、實驗內容及步驟1 . AM信號的產生1) 按照書中圖示進行模塊的連接。2) 分別調整增益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a的值，并調整可變電壓，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信號的調幅系數，觀察包絡檢波器輸出波形的變化。 3) 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。三、思考題1 在什么情況下，會產生AM信號的過調現象？ 答：當調制系數a>1時，已調信號的包絡不再是調制信號，信號波形失真，包絡檢波器無法從 中解調出正確信號。AM信號產生過調現象。 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 是否可用包絡檢波器對DSB-SC AM信號進行解調？請解釋原因。 答：不可以。因為DSB-SC AM信號的產生由調制信號與載波直接相乘，不具有離散大

10、載波，它的包絡無法表征調制信號，故只能用相干解調方式。實驗三 調頻（FM）一、實驗目的1) 了解用VCO作調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解調的原理及實現方法。二、實驗內容及步驟1.FM信號的產生1) 單獨調測VCO，方法同實驗一類似。Vin接直流電壓，當直流電壓為零時，調節(jié)中心頻率100kHz=；在直流±2V內觀察VCO線性工作范圍；由GAIN調節(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為2kHz，作為調制信號輸入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1) 單獨調測VCO，此處同實驗一中的調測完全一致.f2=94.2kHz f4=114.5kHz f3=106.3kHz f1=86.5kHz 2) 將已經調測好的FM信號輸入鎖相環(huán)，用示波器觀察解調信號。 3) 改變發(fā)端的調制信號頻率，觀察FM解調的輸出波形變化。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信號調制指數是多少？FM信號的帶寬是多少？ 答：由于調節(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產生FM信號的優(yōu)點是可以產生答頻偏的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)及相關模塊，若發(fā)端調制信號頻率為10kHz，請問實驗三中的鎖相環(huán)能否解調出原信號？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、 用于調頻解調的鎖相環(huán)與用于載波提取的鎖相環(huán)有何不同之處？ 答：調頻解調的鎖相環(huán)的輸出是LPF的輸出，其頻率和相位與調頻信號相同；恢復載波的鎖相環(huán)的輸出是VCO的輸出，其頻率與調頻信號相同，但有90

13、°的相差。四、心得體會有了實驗一的基礎之后，鎖相環(huán)的調試比較快速，沒有對實驗產生影響，雖然對VCO模塊仍然不了解原理，但是學過鎖相環(huán)的反饋原理，理解實驗還是可以的，FM信號的產生和解調相對于前面兩個實驗來說連線都簡單很多，也易于調整。課本上也都給出了所需要的頻率等，只需要調整鎖相環(huán)時細心即可。實驗五 時鐘恢復一、實驗目的1）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方法3）請學生自主完成從BIP-RZ 或UNI-RZ 碼恢復時鐘的實驗二、實驗內容及步驟1.從RZ-AMI 碼恢復時鐘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撥到LO位置2）用示波器

14、觀察實驗連接圖各點波形3）調節(jié)緩沖放大器K的旋鈕，使放大器輸出波形足夠大，經移相器移相之后比較器輸出TTL電平的恢復時鐘4）將恢復時鐘與發(fā)送時鐘分別送至雙蹤示波器，調節(jié)移相器的相移，使得恢復時鐘與發(fā)送時鐘的相位一致。2.從UNI-RZ碼恢復時鐘步驟與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)送數據中“1”出現的概率為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，課本上給了詳細的連接方式，移相也比較容易調整，沒有遇到什么困難，提取結果與系統(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、實驗目的1） 了解采樣、判決在數字通信系統(tǒng)中的作用及其實現方法； 2） 自主設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、恢復數 據的實驗方案，完成實驗任務。二、實驗內容及步驟1）.請自主設計提取時鐘的實驗方案，完成恢復時鐘（TTL電平）的試驗任務 2）.將恢復時鐘輸入于判決模塊的B.CLK時鐘輸入端（TTL電平）。將可調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SW1撥到NRZ-L位置（雙極性不歸零 ），SW2開關撥到“內部”位置。 3）.用雙蹤示波器同時觀察眼圖及采樣脈沖。調節(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電平的數字信號。三、思考題對于滾降系數為1的升余弦滾降的眼圖，請畫出示意眼圖，標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、實驗目的1）了解OOK信號的產生及其實現方法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

17、現方法二、實驗內容及步驟1.OO空信號的產生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1）用示波器觀察圖中各點的波形整流器輸出眼圖解調輸出2）請學生自主完成時鐘提取采樣判決的實驗任務與實驗五、實驗七相同三、思考題對OOK信號的想干解調，如何進行載波提?。慨嫵鲈砜驁D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信號產生的本質，載波與信號反過來處理，選用的信號頻率也不對，后來同學提醒才發(fā)現把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、實驗目的1) 了解低通信號的采樣及其信號重建的原理和實現方法。 2) 測量各信號波形及振幅頻譜。二、實驗內容及步驟1）按圖連接各模塊2）用雙蹤示波器測量圖中各點