北郵通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、頁(yè)眉內(nèi)容北京郵電大學(xué)通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：信息與通信工程學(xué)院班級(jí)：姓名：姓名：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-SCAM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所示DSB-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生及相干解調(diào)原理框圖如下圖所示將均值為零的模擬基帶信

2、號(hào) m(t) 與正弦載波 c(t) 相乘得到 DSBSCAM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， 如上圖所示。收端可用鎖相環(huán)來(lái)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(lái)跟蹤導(dǎo)頻信號(hào)。頁(yè)眉內(nèi)容在鎖相環(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，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(lái)的信號(hào)s(t)（已調(diào)信號(hào)加導(dǎo)頻） 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(guò)分量，濾除m(t)的頻率分量及四倍頻載頻分量，因?yàn)楹苄?，所以約等于

3、。LPF的輸出以負(fù)反饋的方式控制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(lái)的信號(hào) s(t)與恢復(fù)載波相乘，再經(jīng)過(guò)低通濾波后輸出模擬基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波可以濾除四倍載頻分量，而是直流分量，可以通過(guò)隔直流電路濾除，于是輸出為。三、實(shí)驗(yàn)框圖1、根據(jù)原理圖得到產(chǎn)生DSB-SC AM信號(hào)的實(shí)驗(yàn)連接框圖如圖所示2、DSB-SC AM信號(hào)的相干解調(diào)及載波提取實(shí)驗(yàn)連接圖3、測(cè)量 VCO的壓控靈敏度頁(yè)眉內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)步驟1、DSB AC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 100

4、KHZ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)波形的幅度和振蕩頻率，調(diào)整為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)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）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

5、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(shuō)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 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、DSB AC信號(hào)的相干解調(diào)及其載波提?。?1）鎖相環(huán)的調(diào)試：VCO模塊及其框圖如上述實(shí)驗(yàn)框圖所示。將 VCO模塊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 VIN 輸入端暫不接信號(hào)。 用示波器觀看 VCO的輸出波形

6、及工作頻率， 然后旋轉(zhuǎn) VCO模塊前面板上的 f0 按鈕，改變 VCO中心頻率，其頻率范圍約為 70130KHz。然后將可變直流電壓模塊的 DC輸出端與 VCO模塊的 VIN 相連接，雙蹤示波器分別接于 VCO輸出端及 DC輸入端。a. 當(dāng)直流電壓為0 時(shí)，調(diào)整 VCO模塊的 f0 按鈕，使 VCO的中心頻率 f0 為100KHz。b. 從-2V 至+2V改變直流電壓，觀察VCO的頻率及其線性工作范圍。c. 調(diào)節(jié) VCO的 GAIN旋鈕，使得在可變直流電壓為 V 時(shí)的 VCO頻率頻偏為KHz。值得注意的是，不同 GAIN值對(duì)應(yīng)不同的 VCO壓控靈敏度。（2）單獨(dú)測(cè)量鎖相環(huán)中的相乘、低通濾波器的

7、工作是否正常按下圖所示的電路圖進(jìn)行試驗(yàn)， 即鎖相環(huán)處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)。 鎖相環(huán)中的 LPF輸出端不要接至 VCO的輸入端。此時(shí)，下圖中的乘法器相當(dāng)于混頻器。在實(shí)驗(yàn)中，將另一VCO作為信號(hào)源輸入乘法器。改變信源VCO的中心頻率，用示波器觀看鎖相環(huán)中的相乘、低通濾波的輸出信號(hào)，它應(yīng)該是輸入信號(hào)與 VCO 輸出信號(hào)的差拍信號(hào)。（ 3）測(cè)量鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶將載頻提取的鎖相環(huán)閉環(huán)連接，仍使用另一 VCO作為輸入于鎖相環(huán)的信號(hào)源，如下圖所示。首先將信號(hào)源 VCO的中心頻率調(diào)到比 100KHz小很多的頻率，是鎖相環(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，使其頻率由低往高緩慢變化。頁(yè)眉內(nèi)容

8、當(dāng)示波器呈現(xiàn)的信號(hào)波形由交變信號(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)入了鎖定狀態(tài)，記錄輸入信號(hào)的頻率f2 。繼續(xù)將信源的頻率往高調(diào)節(jié)，環(huán)路電壓跟著變化，直到從示波器見(jiàn)到的信號(hào)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)頻率f4.再?gòu)?f4 開(kāi)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.繼續(xù)向低調(diào)節(jié)頻率，直到再次失鎖，記錄頻率f1 。上述過(guò)程可反復(fù)進(jìn)行幾次。同步帶捕捉帶（ 4）恢復(fù)載波a) 將圖中的鎖相環(huán)按上述過(guò)程調(diào)好，在按照指導(dǎo)書圖示實(shí)驗(yàn)連接，將加法器輸出信號(hào)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(kāi)關(guān)撥到 HI 位置。b) 用示波器觀察鎖相環(huán)

9、的 LPF 輸出信號(hào)是否是直流信號(hào)，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(hào) 與鎖相環(huán) VCO輸出的信號(hào) 時(shí)候同步的，二者的相應(yīng)相位差為 ，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(hào)，可緩慢調(diào)節(jié)鎖相環(huán) VCO模塊的 旋鈕，直至鎖相環(huán) LPF輸出為直流，即鎖相環(huán)由失鎖進(jìn)入鎖定，繼續(xù)調(diào)接 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(hào)及收端載波提取鎖相環(huán)中 VCO的輸出經(jīng)移相后的信號(hào)波形， 調(diào)節(jié)移相器模塊中的移相旋鈕，達(dá)到移相 ，使輸入于相干解調(diào)的恢復(fù)載波與發(fā)來(lái)

10、的導(dǎo)頻信號(hào)不僅同頻，也基本同相。d) 用頻譜儀觀測(cè)恢復(fù)載波的振幅頻譜，并加以分析。（ 5）相干解調(diào)a) 在前述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 將信號(hào)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(hào)的頻率，觀察輸出波形的變化。五實(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)波形，頻率為10KHz2、 主振蕩器輸出信號(hào)波形，頻率為100KHz3、乘法器輸出 DSB-SC信號(hào)波形乘法器輸出信號(hào)包絡(luò)為調(diào)制信號(hào)，音頻信號(hào)零點(diǎn)位置存在相位翻轉(zhuǎn)。4、乘法器輸出頻譜由圖可看出， dsb-sc am信號(hào)在 100kHz處

11、并無(wú)頻譜分量，僅在左右各偏移 10kHz 處存在信號(hào)，與理論分析一致。5、加法器輸出波形與頻譜6、加法器輸出頻譜頁(yè)眉內(nèi)容從圖可以看出，在 100KHz 位置為導(dǎo)頻信號(hào)，兩邊為已調(diào)信號(hào)。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，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 、測(cè)試同步帶和捕捉帶直流電壓為 +-2v 頻率可變直流電壓為 +-1v 時(shí)， VOC 頻率偏移為 +-10khz 測(cè)量得出 f1=94.37K f2=96.15K f3=104.2K f4=1

12、06.4K同步帶=12.03K捕捉帶=8.05K3、鎖相環(huán)相乘 .4、解調(diào)輸出波形解調(diào)輸出的波形與輸入波形基本同頻同相，僅在幅度上有偏差。5.恢復(fù)載波用鎖相環(huán)提取載波提取載波的頻譜圖六、思考題1、說(shuō)明 DSB-SC AM 信號(hào)波形的特點(diǎn)答： DSB-SC 為雙邊帶調(diào)幅，是只傳輸兩個(gè)邊帶的調(diào)制方式。雙邊帶調(diào)制是實(shí)現(xiàn)頻譜搬移， 其波形振幅隨著調(diào)制信號(hào)變化，但與普通調(diào)幅波不同， 它的包絡(luò)不再反映調(diào)制信號(hào)的波形，而是在零值上下變化，并且在調(diào)制信號(hào)等于0 的瞬間，書岸邊帶調(diào)幅波的高頻振蕩相位可能出現(xiàn)180 度的相位突變。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 ，

13、則調(diào)幅信號(hào)帶寬為 2W，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 。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)功率與已調(diào)信號(hào)功率的百分比為 31.2%，接近理論值 32%。3、實(shí)驗(yàn)中載波提取的鎖相環(huán)中的 LPF能不能用 TIMS系統(tǒng)中的“TUNEABLELPF”？答：不能， TUNEABLE LPF中 WIDE一項(xiàng)中帶寬的濾波范圍是 2kHz-12kHz，輸出信號(hào)頻率可能大于范圍被濾掉導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤，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(wèn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所提供的 PLL 能否用來(lái)提取載波？為什么？答：不能，因?yàn)殒i相環(huán)的截

14、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：使用平方環(huán)法或科斯塔斯環(huán)法提取。平方環(huán)法框圖：科斯塔斯環(huán)法框圖：實(shí)驗(yàn)二：具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅（AM ）頁(yè)眉內(nèi)容一、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。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) aAm 。AAM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào) m(t) 成正比，為避免產(chǎn)生過(guò)調(diào)制（過(guò)調(diào)會(huì)引起包絡(luò)

15、失真）要求 a 1 。AM信號(hào)的振幅頻譜具有離散的大載波， 這是與 DSB-SCAM信號(hào)的振幅頻譜的不同之處。由 Amax 和 Amin 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(guò)程和頻譜示意圖。產(chǎn)生 AM信號(hào)的方法有兩種，分別如下圖所示。第二種方法與實(shí)驗(yàn)一 DSB-SCAM信號(hào)加導(dǎo)頻的產(chǎn)生方法類似 , 只是 AM信號(hào)的離散載波要足夠大，以避免產(chǎn)生過(guò)調(diào)制。本實(shí)驗(yàn)采用第一種方法產(chǎn)生AM信號(hào)。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。

16、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。本實(shí)驗(yàn)采用包絡(luò)檢波方案。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)生頁(yè)眉內(nèi)容（ 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

17、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AM信號(hào)的產(chǎn)生1、音頻振蕩輸出信號(hào)由圖可看出，調(diào)制信號(hào)頻率約為5kHz。2、調(diào)整 a=0.8 后 AM信號(hào)振幅及頻譜由上圖可看出 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。3、當(dāng) a=0.8 時(shí)，整流器輸出波形4、當(dāng) a

18、=0.8 時(shí)，解調(diào)輸出波形5、當(dāng) a=1 時(shí)，信號(hào)過(guò)零點(diǎn)。所以，當(dāng)a1 時(shí)，信號(hào)必將出現(xiàn)失真。6、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(guò)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(guò)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 SAM (t)Ac1a sin(2fmt)sin(2 f ct)Pb( Aca )24則可得其邊帶功率為：4Pc( Ac ) 22載波功率為：2所以比值為 3.125頁(yè)眉內(nèi)容3、是否可用包絡(luò)檢波器對(duì)DSB-SC AM信號(hào)進(jìn)行

19、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)生若調(diào)制信號(hào)是單音頻信號(hào)則 FM信號(hào)的表達(dá)式為其中其中為頻率偏移常數(shù)（ Hz/V），aK f是調(diào)制指數(shù)。fm由卡松公式可知FM信號(hào)的帶寬為產(chǎn)生 FM信號(hào)的方法之一是利用VCO，如下圖所示。VCO的輸入為 m(t) ，當(dāng)輸入電壓為0 時(shí)， VCO輸入頻率為 fc

20、 ；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信號(hào)鎖相環(huán)解調(diào)的原理框圖如下圖所示。鎖相環(huán)鎖定時(shí)， VCO輸出的 FM信號(hào)與接收到的輸入 FM信號(hào)之間是同頻關(guān)系，相位也幾乎相同。鎖相環(huán)解調(diào)的原理如下所述。假設(shè)鎖相環(huán)輸入是FM信號(hào) s(t) ，則對(duì)于 VCO來(lái)說(shuō)，它的控制電壓是環(huán)路濾波器的輸出v(t).VCO 的瞬時(shí)頻率為其中是 VCO的壓控靈敏度（ Hz/V），VCO的輸出可表示為頁(yè)眉內(nèi)容其中鎖相環(huán)中的乘法器和低通濾波器組成了相位比較器， 該低通濾波器用來(lái)濾除二倍載頻分量。鑒頻器輸出為其中為相位差。鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，相位差很小，使得此時(shí)，可將鎖相環(huán)等效

21、表示為下圖所示的線性模型。圖中的g(t) 是環(huán)路濾波器的沖激相應(yīng)，其傅里葉變換為G(f) 。根據(jù)這一模型，相位差可表示為等效于或?qū)ι鲜竭M(jìn)行傅里葉變換，得到其中的、分別是和的傅里葉變化。整理上式得：合理設(shè)計(jì)及，使它滿足以下條件：等效于這個(gè)結(jié)果表明， VCO的控制電壓 v(t) 同基帶信號(hào) m(t) 成正比，所以 v(t) 就是 FM 解調(diào)的輸出信號(hào)。頁(yè)眉內(nèi)容鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的頻率響應(yīng) G(f) 的帶寬應(yīng)與系帶信號(hào)的帶寬相同，這樣環(huán)路濾波器輸出的噪聲將被限帶于 W。 VCO的輸出是寬帶調(diào)頻信號(hào)，它的瞬時(shí)頻率跟隨接受調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率而變。由上面的分析可以看出，鎖相環(huán)作 FM解調(diào)時(shí)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是

22、開(kāi)環(huán)增益（即鎖相環(huán)開(kāi)環(huán)的增益）要足夠大，二是環(huán)路濾波器的帶寬要與基帶信號(hào)的帶寬相同。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(kāi)關(guān)置于 VCO模式。將 VCO板塊前面板上的頻率選擇開(kāi)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 赫茲 。?在 -2V 至于 +2 范圍內(nèi)改變直流電壓，測(cè)量VCO的頻

23、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（ 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(kāi)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)節(jié) VCO的

24、 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音頻信號(hào)與輸出FM信號(hào)紅：原始信號(hào)藍(lán)： vco 輸出信號(hào)頁(yè)眉內(nèi)容2.FM 輸出信號(hào)頻譜3.FM 信號(hào)的鎖相環(huán)解調(diào)紅：原始信號(hào)藍(lán)：解調(diào)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？f5kHzf2.

25、52kHz答：W 2(1) f 14kHz2、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(lái)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(wèn)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)?10KHz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

26、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)五：時(shí)鐘恢復(fù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?1）了解從線路碼中提取時(shí)鐘的原理。（ 2）了解從 RZ-AMI碼中提取時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)方法。（ 3）自主完成從 BIP-RZ 或 UNI-RZ 碼恢復(fù)時(shí)鐘的實(shí)驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)原理：在數(shù)字通信中，接收端為了能從接受信號(hào)中恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)信號(hào)， 必須要有一個(gè)與收到的數(shù)字基帶信號(hào)符號(hào)速率相同步的

27、時(shí)鐘信號(hào)。 通常，從接收信號(hào)中提取時(shí)鐘這一過(guò)程稱為符號(hào)同步或時(shí)鐘同步。1.BIP-RZ 時(shí)鐘恢復(fù)假設(shè)數(shù)據(jù)獨(dú)立等概， 該碼的功率譜密度無(wú)離散的時(shí)鐘分量， 僅含連續(xù)譜， 如圖所示。頁(yè)眉內(nèi)容只須使用全波整流或者平方運(yùn)算，對(duì)于占空比為50%的雙極性歸零碼，得到整流或平方后的波形，可以看成是數(shù)據(jù)全為1 的單極性歸零碼，即為時(shí)鐘信號(hào)。2.UNI-RZ 時(shí)鐘恢復(fù)單極性歸零碼功率譜中包含了離散直流分量、 連續(xù)譜、離散時(shí)鐘分量及奇次諧波分量，密度如下圖所示， 可以利用窄帶濾波器或者鎖相環(huán)從單極性歸零碼中提取時(shí)鐘分量。如果濾波器足夠窄， 則窄帶濾波器的輸出功率譜密度中， 連續(xù)譜部分形成的干擾可以忽略。此時(shí)輸出的時(shí)

28、域信號(hào)為V(t)=2A 1 1/2cos(2Rbt+ )其中是固定相移，可通過(guò)移相器校正，再通過(guò)整形電路可得到方波時(shí)鐘。3. 零均值限帶 PAM時(shí)鐘恢復(fù)可用方法很多，很多情況下取絕對(duì)值或者取平方可以得到時(shí)鐘的離散分量，這樣就可以提取這個(gè)離散分量，再通過(guò)整形移相得到需要的時(shí)鐘。也可以通過(guò)超前滯后門同步器或者其他環(huán)路方式恢復(fù)時(shí)鐘。三、實(shí)驗(yàn)步驟：從 RZ-AMI碼恢復(fù)時(shí)鐘（ 1） 按書中示意圖連接模塊，將移相模塊印刷電路板上的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)撥到 LO位置。（ 2） 用示波器觀察實(shí)驗(yàn)連接圖的各點(diǎn)波形。（ 3） 調(diào)節(jié)緩沖放大器的 K 旋鈕，使得放大器輸出波形足夠大， 經(jīng)移相器移相后，比較器輸出 TTL 電平的

29、恢復(fù)時(shí)鐘。（ 4） 將恢復(fù)時(shí)鐘與發(fā)送時(shí)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(shí)鐘與發(fā)送端時(shí)鐘的相位一致。說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)從 RZ-AMI碼恢復(fù)時(shí)鐘的原理。（ 5） 將恢復(fù)時(shí)鐘送至線路解碼器的時(shí)鐘輸入端， 線路碼的譯碼器輸出原發(fā)送的偽隨機(jī)序列。四、實(shí)驗(yàn)框圖五、實(shí)驗(yàn)波形圖：從 RZ-AMI碼恢復(fù)時(shí)鐘RZ-AMI碼輸出：乘法器輸出：低通濾波器輸出：緩沖放大器輸出：移相器輸出：恢復(fù)時(shí)鐘：解碼輸出：從 BIP-RZ 碼提取時(shí)鐘頁(yè)眉內(nèi)容六、思考題（ 1）如何從分相碼中提取時(shí)鐘？答：利用 01 和 10 的中間跳變提取定時(shí)，分頻得到時(shí)鐘。（ 2）對(duì)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

30、 90%，請(qǐng)問(wèn)如何從這樣的信號(hào)中提取時(shí)鐘？答：可利用呈現(xiàn)的頻譜中的離散分量提取時(shí)鐘信號(hào)。（3）從限帶基帶信號(hào)中提取時(shí)鐘的原理是什么？答：將限帶基帶信號(hào)平方，然后通過(guò)鎖相環(huán)提取。原理框圖如下：s(t)限帶濾波器平方鎖相環(huán)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(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。 從眼圖的張開(kāi)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

31、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(kāi)關(guān)置于NORM位置。2、將主信號(hào)發(fā)生器的 8.33kHz TTL 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(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)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。頁(yè)眉內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)波形圖實(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)

32、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(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，完成恢復(fù)時(shí)鐘（TTL電平）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(lái)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(kāi)關(guān)撥到“ LO”位置）。2、按照?qǐng)D，將恢復(fù)時(shí)鐘輸入

33、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(kāi)關(guān) SW1撥到 NRZ-L位置（雙極性不歸零碼） ，SW2開(kāi)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(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)。五、實(shí)驗(yàn)波形分析由上圖可以看出，在時(shí)鐘上升沿處，眼圖張開(kāi)最大，即最佳采樣時(shí)刻。在此時(shí)刻進(jìn)行采樣判決可以獲得較為準(zhǔn)確的判決結(jié)果。頁(yè)眉內(nèi)容六、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

34、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，眼睛長(zhǎng)大最大時(shí)為最佳取樣時(shí)刻。實(shí)驗(yàn)八：二進(jìn)制通斷鍵控（FM ）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(lái)控制正弦載波的導(dǎo)通與關(guān)閉。如圖所示。OOK信號(hào)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2?）。 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。對(duì)于相干解調(diào)，可以從接收到的OOK信號(hào)提取離散的載頻分量，恢復(fù)載波，然后進(jìn)行相干解調(diào)

35、、時(shí)鐘提取、采樣、判決、輸出數(shù)字信號(hào)。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OOK 信號(hào)產(chǎn)生：OOK 非相干信號(hào)解調(diào)：四 實(shí)驗(yàn)步驟OOK 信號(hào)的產(chǎn)生1.如圖連接各模塊。2.用示波器觀察圖中各點(diǎn)信號(hào)波形。3.用頻譜儀測(cè)量圖中各點(diǎn)的功率譜。OOK 信號(hào)的非相干解調(diào)1.如圖連接各模塊。2.用示波器觀察各點(diǎn)波形。3.自主完成時(shí)鐘提取、采樣、判決的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。（恢復(fù)時(shí)鐘的相位要與發(fā)來(lái)信號(hào)的時(shí)鐘相位一致）頁(yè)眉內(nèi)容五實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析OOK 信號(hào)產(chǎn)生B.CLK 輸出：功率譜：序列發(fā)生器x 輸出功率譜：信號(hào)發(fā)生器sin 輸出信號(hào)發(fā)生器8.3kTTL 電平OOK 信號(hào)：OOK 信號(hào)非相干解調(diào)整流器輸出

36、：低通濾波器輸出判決器輸入時(shí)鐘判決器輸出五思考題對(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： OOK 的功率譜密度中含有離散載頻分量，所以可以用窄帶濾波器來(lái)提取時(shí)鐘實(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 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)原理頻帶受限于 0, fH 的模擬基帶信號(hào)，可以唯一地被采樣周期Ts1的采樣序列值所確2 f H定。將該樣值序列通過(guò)截止頻率為fH 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，模擬音頻信號(hào)m(t) 通過(guò)采樣器輸出被采樣信號(hào)ms(t ) ，由周期采頁(yè)眉內(nèi)容樣脈沖序列s(t ) 控制開(kāi)關(guān)的閉合與打開(kāi)構(gòu)成采樣器。 將采樣信號(hào)通過(guò)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10 s。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)波形分析信號(hào)發(fā)生器輸出sin（ wt ）波形及頻譜：采樣沖激序列s（ t）波形及頻譜采樣信號(hào)