北郵通原硬件實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 2013年通信原理硬件實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué) 院：信息與通信工程學(xué)院 班 級(jí)：2011211104 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班內(nèi)序號(hào)： 組 號(hào)： 同 組 人：目錄實(shí)驗(yàn)一：雙邊帶抑制載波調(diào)幅（DSB-SC AM）.3實(shí)驗(yàn)二：具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅波(AM).14實(shí)驗(yàn)三：調(diào)頻（FM）.21實(shí)驗(yàn)六：眼圖.28實(shí)驗(yàn)七：采樣，判決.31實(shí)驗(yàn)八：二進(jìn)制通斷鍵控（OOK）.34實(shí)驗(yàn)十一：信號(hào)星座(選作).41實(shí)驗(yàn)十二：低通信號(hào)的采樣與重建.45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?（1）了解DSB-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生及相干解調(diào)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。 （2）了解DSB-SC AM的信號(hào)波形及振幅頻

2、譜的特點(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)提取載波的測(cè)試方法。二實(shí)驗(yàn)器材PC機(jī)一臺(tái)、TIMS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、示波器、導(dǎo)線等。三實(shí)驗(yàn)原理1.雙邊帶抑制載波調(diào)幅（DSB-SC AM）信號(hào)的產(chǎn)生和表達(dá)式 圖1.12.雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)基本思路：利用恢復(fù)的載波與信號(hào)相乘，將頻譜搬移到基帶，還原出原基帶信號(hào)。 圖1.2 3. DSB-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生及相干解調(diào)原理框圖 圖 1.34 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果1.DSB-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生（1）實(shí)驗(yàn)步驟： 圖1.41

3、. 按照上圖，將音頻振蕩器輸出的模擬音頻信號(hào)及主振蕩器輸出的100KHz模 擬載頻信號(hào)分別用連接線至乘法器的兩個(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)波形的幅度及振蕩頻率，調(diào)整音頻信 號(hào)的輸出頻率為10KHz，作為均值為0的調(diào)制信號(hào)m(t)。3.用示波器觀看主振蕩器輸出信號(hào)的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(diào)信號(hào)的波形的相位翻轉(zhuǎn)與調(diào)制信 號(hào)波形的關(guān)系。5.測(cè)量已調(diào)信號(hào)的振幅頻譜，注意其振幅頻譜的特點(diǎn)。6.按照?qǐng)D1.3將DSB-SC AM信號(hào)及導(dǎo)頻分別連到加法器的輸入端，觀看加法器的 輸出波形及振幅頻譜，分別調(diào)整加法器中的增益G和g。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1

4、. 主震蕩器輸出100kHz載波信號(hào)： 圖1.52.模擬10kHz音頻信號(hào)輸出，作為調(diào)制信號(hào)m(t)： 圖1.63. 乘法器輸出DSB-SC AM信號(hào)： 圖1.7上圖即為調(diào)制后的DSB-SC AM信號(hào)，可以看出該波形無(wú)法體現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)特性，在每周期之間有可能會(huì)產(chǎn)生相位翻轉(zhuǎn)，無(wú)法通過(guò)包絡(luò)檢波解調(diào)，但可以進(jìn)行相干解調(diào)。4.DSB-SC AM信號(hào)加導(dǎo)頻后的頻譜： 通過(guò)調(diào)整加法器的G和g，使得加入的導(dǎo)頻信號(hào)振幅頻譜為已調(diào)信號(hào)邊帶頻譜的0.8倍。此時(shí)導(dǎo)頻信號(hào)功率約為信號(hào)功率的0.32倍。 圖1.82. DSB-SC AM信號(hào)的相干解調(diào)及載波提取1.鎖相環(huán)的調(diào)試（1）實(shí)驗(yàn)步驟1.單獨(dú)測(cè)量VCO的性能將

5、VCO前面板上的頻率選擇開(kāi)關(guān)撥到HI載波頻段的位置，VCO的 輸入端不接信號(hào)。調(diào)節(jié)輸出波形如下圖所示： 圖1.9然后將可變直流電壓模塊的DC輸出端與VCO模塊的端相連接，從雙蹤示波器分別接于VCO輸出端及DC輸出端，如圖所示： 圖1.10 調(diào)節(jié)使其當(dāng)直流電壓為零時(shí)，VCO的中心頻率為100KHz，可變直流電壓為時(shí)的VCO頻率偏移為。 圖1.11 圖1.12 2.單獨(dú)測(cè)量鎖相環(huán)中的相乘、低通濾波器的工作是否正常。VCO×LPFVCO 原理圖： 圖1.13 輸入信號(hào)和VCO輸出信號(hào)的差拍信號(hào)如圖： 圖1.143.測(cè)量鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶 圖1.15按照上圖將載頻提取的鎖相環(huán)閉環(huán)連接，使

6、用另一VCO作為輸入于鎖相環(huán)的信號(hào)源，如下圖所示：VCO×LPFVCO 圖1.16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)。調(diào)節(jié)信號(hào)源VCO，使其頻率由低往高緩慢變化。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)，說(shuō)明鎖相環(huán)由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，記錄輸入信號(hào)的頻率。繼續(xù)將信源的頻率往高調(diào)節(jié)，直到從示波器見(jiàn)到的波形由直流突變?yōu)榻涣餍盘?hào)，說(shuō)明鎖相環(huán)失鎖，記錄此時(shí)的輸入信號(hào)的頻率。再?gòu)拈_(kāi)始，將輸入信號(hào)的頻率從高往低調(diào)，記錄自首次捕捉到同步時(shí)的頻率，繼續(xù)向低調(diào)節(jié)頻率，直到再次失鎖，記錄頻率。根據(jù)測(cè)量得到的、的值可以算出鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶為：同步帶：

7、捕捉帶：（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出VCO調(diào)整正確并正常工作。 2.實(shí)驗(yàn)測(cè)得： 同步帶：捕捉帶：2.恢復(fù)載波（1）實(shí)驗(yàn)步驟 1.將加法器的輸出信號(hào)接至鎖相環(huán)的輸入端，將移相器模塊的頻率選擇開(kāi)關(guān)撥到HI位置。 2.用示波器觀察鎖相環(huán)中的LPF輸出信號(hào)是否是直流信號(hào)，一次判斷PLL是否處于鎖定狀態(tài)。 3.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(hào)及手段載波提取鎖相環(huán)中VCO的輸出經(jīng)相移后的信號(hào)波形。 4.觀察恢復(fù)載波振幅頻譜，并加以分析。（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.恢復(fù)載波波形： 圖1.172.恢復(fù)載波頻譜： 圖1.18可以看出，基本正確恢復(fù)載波。3.相干解調(diào)（1）實(shí)

8、驗(yàn)步驟 1.將相干解調(diào)的相乘、低通濾波器模塊連接上，并將發(fā)送來(lái)的信號(hào)與恢復(fù)載波分別連至相干解調(diào)的乘法器的兩個(gè)輸入端。 2.用示波器觀察相干解調(diào)相乘、低通濾波后的輸出波形。 3.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。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.相干解調(diào)輸出波形： 圖1.192. 改變發(fā)端音頻信號(hào)的頻率，輸出解調(diào)信號(hào)隨之改變：（1）頻率變大后解調(diào)輸出幅度變?。?圖1.20（2）頻率變小后解調(diào)輸出失真： 圖1.21五思考題1.說(shuō)明DSB-SC AM信號(hào)波形的特點(diǎn)。正弦載波的幅度隨模擬基帶信號(hào)m(t)的變化規(guī)律成正比變化。DSB-SC AM信號(hào)的頻譜無(wú)離散的載波分量，帶寬為調(diào)制信號(hào)的兩倍，分為下上邊

9、帶，并且上下邊帶攜帶相同的信息。2.根據(jù)振幅頻譜計(jì)算導(dǎo)頻信號(hào)功率與已調(diào)信號(hào)功率之比。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中DSB-SC AM信號(hào)加導(dǎo)頻的頻譜，見(jiàn)圖1.8，測(cè)得的振幅值，導(dǎo)頻振幅174mv,信號(hào)邊頻216mv，計(jì)算導(dǎo)頻功率與已調(diào)信號(hào)功率之比： 可見(jiàn)導(dǎo)頻的功率約為信號(hào)的32%。 3.試驗(yàn)中載波提取鎖相環(huán)的LPF是否可以用TIMS系統(tǒng)中“TUNEABLE LPF”，請(qǐng)說(shuō)明理由。不可以。由于“TUNEABLE LPF”產(chǎn)生的低頻的范圍太小，不能夠提取出載波。 4.若本實(shí)驗(yàn)中的音頻信號(hào)為1KHz，請(qǐng)問(wèn)試驗(yàn)系統(tǒng)所提供的PLL能否用來(lái)提取載波，為什么？不可以。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所提供的PLL的靈敏度為。5.若發(fā)射端不加導(dǎo)頻，收

10、端提取載波還有其他方法嗎？請(qǐng)畫(huà)出框圖 有，如平方環(huán)法：恢復(fù)載波 平方窄帶濾波×環(huán)路濾波 VCO 二分頻 移相 圖1.22六問(wèn)題及解決 1.測(cè)量加導(dǎo)頻后的頻譜時(shí)，起初我們始終無(wú)法調(diào)出正確的頻譜，問(wèn)了同學(xué)、老師都沒(méi)有得到解決。后來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)，在觀察頻譜時(shí)也需要調(diào)整時(shí)域波形，只有當(dāng)時(shí)域波形調(diào)整穩(wěn)定和示意的時(shí)候，頻譜才會(huì)呈現(xiàn)出正確的圖像。 我們也由此得出了調(diào)整頻譜的一般方法，使得后續(xù)做頻譜測(cè)量時(shí)能夠十分順利。 2.開(kāi)始由于我們不太了解VCO的工作原理，一直沒(méi)能正確恢復(fù)載波，后來(lái)才發(fā)現(xiàn)是由于VCO的調(diào)整不到位，后來(lái)經(jīng)過(guò)我們仔細(xì)的學(xué)習(xí)課本和認(rèn)真的調(diào)整，恢復(fù)出了正確的載波信號(hào)，使得解調(diào)正確。七實(shí)驗(yàn)

11、總結(jié)這是通原硬件實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較多，而且我們第一次做通原硬件實(shí)驗(yàn)，還有些不熟練，于是，這次實(shí)驗(yàn)我們做了比較長(zhǎng)的時(shí)間，中間也經(jīng)歷了很多坎坷，但是，經(jīng)過(guò)我們兩人的努力，我們不僅完成了這次實(shí)驗(yàn)，而且通過(guò)這一次實(shí)驗(yàn)積累了很多經(jīng)驗(yàn)，使得我們?cè)谧龊罄m(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠很快的知道問(wèn)題出在什么地方，并很快的解決。同時(shí)，這次實(shí)驗(yàn)也讓我對(duì)DSB-SC AM的調(diào)整產(chǎn)生和解調(diào)過(guò)程有了更深刻的理解，并且對(duì)以前不是很清晰的鎖相環(huán)的工作工程也有了進(jìn)一步的了解，這一次實(shí)驗(yàn)可謂收獲頗豐?。?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)生原理及實(shí)現(xiàn)方法。2.了解AM的信號(hào)波形及振幅頻譜特點(diǎn)

12、，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。二實(shí)驗(yàn)器材PC機(jī)一臺(tái)、TIMS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、示波器等。3 實(shí)驗(yàn)原理AM調(diào)制原理對(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(guò)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 圖2.1四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果1.AM信號(hào)的產(chǎn)生（1）實(shí)驗(yàn)步驟 1.按照下圖2.1連接模塊：圖 2.22. 音頻振蕩器的輸出為5KHz，主振蕩器輸出為100KHz，乘法器輸入耦合開(kāi)關(guān)置于DC狀態(tài)。3. 分別調(diào)整加法器的增益G和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

13、否為波形。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）實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.主振蕩器100kHz波形： 圖2.32. 音頻信號(hào)以及AM信號(hào) 圖2.4經(jīng)過(guò)測(cè)量，AM信號(hào)的幅值A(chǔ)（max）=2.56V A(min)=240mV由知，a=0.8513. a=0.8時(shí)的AM信號(hào)頻譜 圖2.5由該圖可以看出，AM信號(hào)的頻譜中有很大的離散載頻分量。2.AM信號(hào)的非相干解調(diào)（1）實(shí)驗(yàn)步驟圖 2.61.輸入的AM信號(hào)的條幅系數(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)，包絡(luò)檢波器輸出波

14、形是否隨之變化。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（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 整流器輸出波形： 圖2.72. 低通濾波器輸出波形： 圖2.83.改變調(diào)制系數(shù) 過(guò)調(diào)制時(shí)會(huì)失真： 圖2.94. 改變信號(hào)頻率 頻率升高幅值減小（10kHz)： 頻率降低幅值增大(2.5kHz)： 五思考題1.在什么情況下，會(huì)產(chǎn)生AM信號(hào)的過(guò)調(diào)現(xiàn)象？ 在調(diào)制指數(shù)a1的情況下會(huì)產(chǎn)生AM信號(hào)的過(guò)調(diào)現(xiàn)象。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。 邊帶功率：Pb=（Aa/4）*（Aa/4）*4載波功率：Pc=（A/2）*（A/2）*2比值=Pc/Pb=2/a*a=3.1253.是否可用包絡(luò)檢

15、波器對(duì)DSB-SC AM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)？請(qǐng)解釋原因 不可以，因?yàn)镈SB-SC信號(hào)的包絡(luò)不能顯示原調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)特性。六實(shí)驗(yàn)問(wèn)題及解決本次實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，過(guò)程中為出現(xiàn)問(wèn)題七.實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次實(shí)驗(yàn)相較上一次實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單很多，由于有了上一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，我們很快便做出了這次實(shí)驗(yàn)。但本次實(shí)驗(yàn)也讓我對(duì)AM信號(hào)的調(diào)制和其包絡(luò)檢波的解調(diào)有了更深的理解和記憶，結(jié)合課上學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)，使得我對(duì)這一塊的知識(shí)更加融匯貫通。實(shí)驗(yàn)三：調(diào)頻（FM）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解VCO作調(diào)頻器的原理及實(shí)驗(yàn)方法。2.測(cè)量FM信號(hào)的波形及振幅頻譜。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)器材PC機(jī)一臺(tái)、TIMS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、示波器等。3 實(shí)驗(yàn)

16、原理單音頻信號(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4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果1.FM信號(hào)的產(chǎn)生（1）實(shí)驗(yàn)步驟 圖 3.11. 單獨(dú)調(diào)測(cè)VCO，原理圖如圖3.12. 按照下圖連接模塊，并且將音頻振蕩器的頻率調(diào)到2KHz，作為調(diào)制信號(hào)輸入于VCO的輸入端。 圖3.23.測(cè)量圖3.2中各點(diǎn)信號(hào)波形 4.測(cè)量FM信號(hào)振幅頻譜。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.VCO的調(diào)測(cè)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。在-2V至+2V范圍內(nèi)改變直流電壓，測(cè)量VCO的頻率及線性工作范圍，所得結(jié)果如下表1所示： 最終使VCO的中心頻率為100KHz，如圖3.4所示 圖

17、3.4調(diào)整使得當(dāng)直流電壓在范圍內(nèi)變化時(shí)，VCO的頻率在內(nèi)變化，具體步驟同實(shí)驗(yàn)一，在此不贅述。2. 2kHz的音頻信號(hào) 圖3.53. FM信號(hào)波形：圖 3.64.FM信號(hào)的振幅頻譜：圖 3.72.FM信號(hào)的鎖相環(huán)解調(diào)（1）實(shí)驗(yàn)步驟1.單獨(dú)測(cè)VCO，使VCO的中心頻率為100KHz，并且當(dāng)直流電壓為時(shí)，使VCO的頻率偏移為，具體步驟同實(shí)驗(yàn)一，在此不贅述2.將鎖相環(huán)閉環(huán)連接，將另一VCO作為信源，接入于鎖相環(huán)，測(cè)試鎖相環(huán)的同步帶和捕捉帶,具體步驟同實(shí)驗(yàn)一，在此不贅述3.將已調(diào)好的FM信號(hào)輸入于鎖相環(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)。實(shí)

18、驗(yàn)圖如下圖3.8所示：圖 3.84. 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。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.FM解調(diào)輸出波形： 圖3.92.改變頻率解調(diào)輸出變化： 當(dāng)頻率增大到一定程度時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，下圖為4.5kHz時(shí)的解調(diào)輸出波形，出現(xiàn)失真現(xiàn)象 圖3.10 5 問(wèn)題及解決由于有了前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的積累，本次實(shí)驗(yàn)也沒(méi)有出現(xiàn)很大的問(wèn)題。六思考題1. 本實(shí)驗(yàn)的FM信號(hào)的調(diào)制指數(shù)是多少？FM信號(hào)的帶寬是多少？=AK/fm，其中A為音頻信號(hào)的幅度，K為頻率偏移常數(shù)，fm為音頻信號(hào)的基帶頻率為2khz，A為2V，K為10khz/v，可知為10FM信號(hào)的帶寬為：B=2（+1）fm=44khz2.用VCO產(chǎn)生

19、的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的中心頻率穩(wěn)定度差。為了解決FM大頻偏及中心頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，可采用什么方法產(chǎn)生FM信號(hào)？ 可以利用下圖解決方案：VCON分頻乘法器LPF加法器M分頻VCO圖3.113.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(wèn)鎖相環(huán)還能否解調(diào)出原調(diào)制信號(hào)？為什么？ 不能解調(diào)出原調(diào)制信號(hào)。因?yàn)殒i相環(huán)都有與之對(duì)應(yīng)的同步帶和捕捉帶，當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率變化，可能會(huì)跳出捕捉帶之外，造成信號(hào)不能被鎖相環(huán)搜定。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？ 兩者的頻偏不一樣，而且調(diào)頻解調(diào)的鎖相環(huán)使為了跟蹤FM信號(hào)的頻率，而載

20、波提取的鎖相環(huán)是用來(lái)跟蹤載波的頻率。七實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次實(shí)驗(yàn)，不僅我們了解了FM信號(hào)的調(diào)制過(guò)程以及解調(diào)過(guò)程，并且在對(duì)FM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的過(guò)程中再次運(yùn)用到鎖相環(huán)?；鶐盘?hào)通過(guò)VCO振蕩器后即成為FM信號(hào)，然后利用VCO構(gòu)成的鎖相環(huán)可以對(duì)FM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。實(shí)驗(yàn)中需準(zhǔn)確地調(diào)整好鎖相環(huán)的中心頻率，并且測(cè)量出鎖相環(huán)的同步帶與捕捉帶，當(dāng)捕捉帶較寬時(shí)才能夠更好地保證解調(diào)出FM信號(hào)。使得我們對(duì)FM信號(hào)有了更加深刻的理解，對(duì)于通信原理的學(xué)習(xí)有著莫大的幫助，而且再一次加深了我們對(duì)鎖相環(huán)功能的理解和運(yùn)用。 實(shí)驗(yàn)六： 眼圖一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?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(shí)驗(yàn)器材 PC機(jī)一臺(tái)、TIMS實(shí)驗(yàn)平

21、臺(tái)、示波器等。三實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)際通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)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。眼圖分析中常用結(jié)論：1) 最佳取樣時(shí)刻應(yīng)選擇在眼睛張開(kāi)最大的時(shí)刻；2) 眼睛閉合的速率，即眼圖斜邊的斜率，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；3) 在取樣時(shí)刻上，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)失真量；4) 在取樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔垂直距離之半是最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過(guò)它就有可能發(fā)生錯(cuò)誤判決；5) 陰影區(qū)與橫軸相交的區(qū)間表示零點(diǎn)位置變動(dòng)范圍

22、，它對(duì)于從信號(hào)平均零點(diǎn)位置提取定時(shí)信息的解調(diào)器有重要影響。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果：（1）實(shí)驗(yàn)步驟: 1.將可調(diào)低通濾波器模塊前面板上的開(kāi)關(guān)置于NORM位置。 2.將主信號(hào)發(fā)生器的8.33kHzTTL電平的方波輸入于線路碼編碼器的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(kāi)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)節(jié)低通濾波器的輸出波形及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，已得到合適的限帶基帶信號(hào)。觀察眼圖。 實(shí)驗(yàn)連接電路如圖6.1所示：圖6.1（2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)

23、果：1. 8.3kHz的TTL： 圖6.22.經(jīng)過(guò)線路嗎編碼器后的輸出： 圖6.33.眼圖： 圖6.4五問(wèn)題及解決這次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始我們遇到了比較大的困難就是：始終難以調(diào)出眼圖。為此，我們兩人一直糾結(jié)很久，逐點(diǎn)檢查了波形，結(jié)果發(fā)現(xiàn)都是正常的，所以一直不知道是錯(cuò)在了那里。后來(lái)，我們請(qǐng)教了調(diào)出來(lái)的同學(xué)，經(jīng)過(guò)他的指點(diǎn)，我們發(fā)現(xiàn)原來(lái)是由于我們的線路碼沒(méi)有調(diào)整穩(wěn)定，只有在線路碼調(diào)整穩(wěn)定時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)正確的眼圖。六思考題： 無(wú)七實(shí)驗(yàn)總結(jié)：本次實(shí)驗(yàn)使我們不僅加深了對(duì)眼圖形成過(guò)程的理解，同時(shí)我們又掌握了調(diào)整示波器出現(xiàn)正確眼圖的方法。我們體會(huì)到在學(xué)習(xí)過(guò)程中總會(huì)遇到各種困難，有的時(shí)候自己也很難解決，但是，我們要學(xué)會(huì)求助于

24、別人，請(qǐng)教同學(xué)和老師來(lái)解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)七：采樣、判決一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.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)器材 PC機(jī)一臺(tái)、TIMS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、示波器等三實(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(kāi)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門限進(jìn)行比較做出判決、輸出數(shù)據(jù)。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果：（1）實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)計(jì)恢復(fù)時(shí)鐘的實(shí)驗(yàn)方案。 2.按實(shí)驗(yàn)圖7.1，將恢復(fù)時(shí)鐘輸入于判決模塊的B.CLK時(shí)鐘輸入端（T

25、TL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(kāi)關(guān)SW1撥到NRZ-L位置，SW2開(kāi)關(guān)撥到“內(nèi)部”位置。3. 用雙蹤示波器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(kāi)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)。 圖7.1（2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:1.采樣脈沖和眼圖： 圖7.2可以看出，在眼圖睜開(kāi)最大處采樣2.判決輸出結(jié)果和原始序列碼： 圖7.3上面為原始序列碼，下面是采樣判決輸出五問(wèn)題及解決：首先，我們的問(wèn)題出在時(shí)鐘恢復(fù)上。我們開(kāi)始一直并不知道該如何恢復(fù)時(shí)鐘，后來(lái)實(shí)驗(yàn)書(shū)上前面AMI碼的時(shí)

26、鐘恢復(fù)，得以恢復(fù)出正確的時(shí)鐘。如圖所示： 圖7.4其次，我們開(kāi)始沒(méi)有注意將采樣脈沖在眼圖睜開(kāi)最大處，所以一直無(wú)法恢復(fù)出正常的信號(hào)，后來(lái)我們將眼圖和采樣脈沖同時(shí)觀察時(shí)才發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)調(diào)整后采樣出正確的信號(hào)。六.思考題對(duì)于滾降系數(shù)為a=1升余弦滾降的眼圖，請(qǐng)示意畫(huà)出眼圖，標(biāo)出最佳取樣時(shí)刻和最佳判決門限。 最佳判決門限為0。眼圖如圖7.5所示圖7.5七實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我們了解了采樣、判決在數(shù)字通信系統(tǒng)中的作用及其實(shí)現(xiàn)方法，成功完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，時(shí)鐘的提取、并且在沿途睜開(kāi)最大處進(jìn)行周期性的瞬間采樣、通過(guò)最佳判決門限進(jìn)行比較判決時(shí)十分重要的工作部分。在后來(lái)的實(shí)驗(yàn)中，很多也利用

27、了這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的采樣、判決系統(tǒng)。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)驗(yàn)方法。二實(shí)驗(yàn)器材 PC機(jī)一臺(tái)、TIMS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、示波器等3 實(shí)驗(yàn)原理二進(jìn)制通斷鍵控（OOK）方式使以單極性不歸零碼序列來(lái)控制正弦載波的導(dǎo)通與關(guān)閉，如圖所示：SOOK(t)× b(t)單極性不歸零碼序列 圖8.1對(duì)OOK信號(hào)的解調(diào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種：×載波提取移相器LPF時(shí)鐘提取移相器采樣判決SOOK(t) 圖8.2 相干解調(diào)包絡(luò)檢波采樣判決時(shí)鐘提取移相器SOOK(t) 圖8.3

28、 非相干解調(diào)四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果：1.OOK信號(hào)的產(chǎn)生：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：1.按照實(shí)驗(yàn)框圖8.1連接各個(gè)實(shí)驗(yàn)功能板。2.用示波器觀察各連接點(diǎn)的信號(hào)波形。3.用頻譜儀測(cè)量各點(diǎn)的功率譜（請(qǐng)將序列發(fā)生器模塊印刷電路板上的雙列直插開(kāi)關(guān)撥到“11”，使碼長(zhǎng)為2048）。圖8.4 OOK的產(chǎn)生（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.各點(diǎn)信號(hào)波形：（1）8.3kHz序列：（2）2.083kHz序列：（3） 單極性不歸零碼序列：（4）OOK信號(hào)：2. OOK信號(hào)的非相干解調(diào)（1）實(shí)驗(yàn)步驟1.按照實(shí)驗(yàn)框圖8.5連接各個(gè)實(shí)驗(yàn)功能板。2.用示波器觀察各連接點(diǎn)波形。3.請(qǐng)學(xué)生自主完成時(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

29、要與發(fā)來(lái)信號(hào)的時(shí)鐘相位一致）。 圖8.5 OOK信號(hào)的非相干解調(diào)（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.OOK信號(hào)經(jīng)過(guò)第一級(jí)矩形濾波輸出：2. 經(jīng)過(guò)第二級(jí)可調(diào)LPF輸出波形：3. 采樣點(diǎn)標(biāo)記：4.最終解調(diào)輸出：五.問(wèn)題及解決 由于有了上一個(gè)實(shí)驗(yàn)關(guān)于時(shí)鐘提取的經(jīng)驗(yàn)，使得我們?cè)谡f(shuō)這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中比較順利，沒(méi)有發(fā)生比較大的問(wèn)題。六思考題對(duì)OOK信號(hào)的相干解調(diào)，如何進(jìn)行載波提取？請(qǐng)畫(huà)出原理框圖及實(shí)驗(yàn)框圖。 如果對(duì)OOK信號(hào)進(jìn)行想干解調(diào)，就必須對(duì)載波進(jìn)行提取，載波提取原理框圖如下：由于OOK信號(hào)中含有載頻分量，所以在接收端可以使用VCO鎖相環(huán)提取載波。原理框圖為下圖8.6所示： 圖8.6七.實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)OOK信號(hào)

30、的產(chǎn)生和解調(diào)過(guò)程有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。解調(diào)的過(guò)程中使用時(shí)鐘提取，與實(shí)驗(yàn)七相同。這次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是OOK信號(hào)的產(chǎn)生及解調(diào)。OOK是以單極性不歸零碼序列來(lái)控制正弦載波的導(dǎo)通與關(guān)閉，產(chǎn)生原理較為簡(jiǎn)單。OOK信號(hào)的解調(diào)方式有相干及非相干兩種。本實(shí)驗(yàn)采用的是非相干解調(diào)方式，較為簡(jiǎn)便。 實(shí)驗(yàn)十一: 信號(hào)星座（選作）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解MPSK及MQAM的矢量表示式及其信號(hào)星座圖。2.掌握MPSK及MQAM信號(hào)星座的測(cè)試方法。二實(shí)驗(yàn)器材 PC機(jī)一臺(tái)、TIMS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、示波器等三實(shí)驗(yàn)原理信號(hào)星座：N維信號(hào)空間中的M個(gè)點(diǎn)的集合，可用幾何圖形表示 星座圖，信號(hào)點(diǎn)矢量長(zhǎng)度的平方=信號(hào)的能量，兩點(diǎn)之間的距離：歐氏距離.以

31、MPSK信號(hào)為例： 四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：1.按照實(shí)驗(yàn)圖11.1進(jìn)行連接。2.將序列發(fā)生器模塊印刷電路板上的雙列直插開(kāi)關(guān)撥到“11”位置，產(chǎn)生長(zhǎng)為2048的序列碼。3.將多電平編碼器輸出的I之路多電平信號(hào)及Q支路多電平信號(hào)分別接到示波器的X軸及Y軸上，調(diào)節(jié)示波器旋鈕，可看到M=4、8、16的MPSK或MQAM信號(hào)星座。 圖11.1（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.4psk星座圖： 2.8psk星座圖： 3.16psk星座圖： 4.4qam星座圖： 5.8qam星座圖： 6.16qam星座圖： 五.問(wèn)題及解決 本實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題在示波器的顯示上，開(kāi)始的時(shí)候，我們不知道如何利用示波器顯示信號(hào)星座，后來(lái)，我們知道是將I路和Q路的信號(hào)分別接示波器的X和Y軸進(jìn)行顯示，最后顯示出正確的星座圖。六思考題：1.請(qǐng)畫(huà)出OOK，2PSK和正