北郵通原實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電子工程學(xué)院通信原理硬件實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名班級(jí)學(xué)號(hào)班內(nèi)序號(hào)聯(lián)系電話指導(dǎo)教師: 實(shí)驗(yàn)日期：目錄實(shí)驗(yàn)一 雙邊帶抑制載波調(diào)幅（DSB-SC AM）4一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理4三、實(shí)驗(yàn)連接框圖5四、實(shí)驗(yàn)步驟5五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析6六、思考題8七、問題及解決9實(shí)驗(yàn)二 具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅（AM）10一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0二、實(shí)驗(yàn)原理10三、實(shí)驗(yàn)連接框圖11四、實(shí)驗(yàn)步驟12五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析12六、思考題16實(shí)驗(yàn)四 線路碼的編碼與解碼17一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7二、實(shí)驗(yàn)原理17三、實(shí)驗(yàn)連接框圖18四、實(shí)驗(yàn)步驟18五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析18實(shí)驗(yàn)六 眼圖25一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5二、實(shí)驗(yàn)原理25三、實(shí)驗(yàn)連接框圖25四、實(shí)驗(yàn)步驟25五

2、、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析26六、問題及解決26實(shí)驗(yàn)八 二進(jìn)制通斷鍵控（OOK）27一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7二、實(shí)驗(yàn)原理27三、實(shí)驗(yàn)框圖27四、實(shí)驗(yàn)步驟28五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析29六、思考題34實(shí)驗(yàn)心得35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-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生及

3、相干解調(diào)原理框圖如下將均值為0的模擬基帶信號(hào)m(t)與正弦載波c(t)相乘得到DSB-SC AM信號(hào)，其頻譜不包含離散的載波分量。DSB-SC 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，其中一種方法是在發(fā)送端添加導(dǎo)頻（如上圖）。收端可用鎖相環(huán)來提取導(dǎo)頻信號(hào)作為恢復(fù)載波。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)sin(2fct+)與輸入的導(dǎo)頻信號(hào)cos2fct的頻率相同，但二者的相位差為(+90°)，其中很小。鎖相環(huán)中乘法器（相當(dāng)于鑒相器）的兩個(gè)輸入信號(hào)分別為發(fā)來的信號(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)，二者相乘得到信號(hào)A

4、cmtcos2fct+Apcos2fctsin2fct+=Ac2mtsin+sin4fct+Ap2sin+sin4fct+鎖相環(huán)中的LPF帶寬窄，能通過Ap2sin分量，濾除m(t)的頻率分量及四倍頻載頻分量。因?yàn)楹苄。詓in。LPF的輸出Ap2sin以負(fù)反饋的方式控制VCO，使其保持在鎖定狀態(tài)。鎖定后的VCO輸出信號(hào)sin2fct+經(jīng)90度移相后，以cos(2fct+)作為相干解調(diào)的恢復(fù)載波，它與輸入的導(dǎo)頻信號(hào)cos(2fct)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)過低通濾波器后輸出模擬基帶信號(hào)Acmtcos2fct+Apcos2fctcos2fct+=Ac2

5、mtcos+cos4fct+Ap2cos+cos4fct+經(jīng)過低通濾波器可以濾除四倍頻分量。而Ap2cos是直流分量，可通過隔直電路濾除，于是輸出Ac2mtcos。三、 實(shí)驗(yàn)連接框圖DSB-SC AM信號(hào)的產(chǎn)生四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 如圖，將音頻振蕩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)分別用連接線連至乘法器的兩個(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)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

6、號(hào)波形的關(guān)系。5. 測(cè)量已調(diào)信號(hào)的振幅頻譜，注意振幅頻譜的特點(diǎn)。6. 將DSB-SC AM信號(hào)和導(dǎo)頻分別連到加法器的輸入端，觀看加法器的輸出波形及頻譜，分別調(diào)整加法器中的G和g，方法如下。a) 首先調(diào)制增益G：將加法器的B輸入端接地，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)的幅度。調(diào)節(jié)旋鈕G，使得加法器輸出幅度與輸入一致，此時(shí)G=1.b) 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。五、

7、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析10kHZ音頻信號(hào)乘法器輸出加法器輸出乘法器輸出頻譜導(dǎo)頻信號(hào)振幅頻譜幅度為已調(diào)信號(hào)的邊帶頻譜幅度的0.8倍六、 思考題1. 說明DSB-SC AM信號(hào)波形的特點(diǎn)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。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

8、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。此時(shí)已調(diào)信號(hào)的功率約為-5dB，導(dǎo)頻信號(hào)的功率約為16dB，導(dǎo)頻信號(hào)功率與已調(diào)信號(hào)功率之比為0.079七、 問題及解決實(shí)驗(yàn)開始后我們將所有線全部插好后準(zhǔn)備用示波器和頻譜儀觀看所需的波形，但發(fā)現(xiàn)此時(shí)并不方便觀看所有波形，且按示意圖連接線后不能調(diào)整G和g。之后我們按實(shí)驗(yàn)步驟一步步操作，順利完成了實(shí)驗(yàn)。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)生原理及實(shí)現(xiàn)方法。2. 了解AM的信號(hào)波形及振幅頻譜的特點(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)

9、原理和實(shí)現(xiàn)方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理AM信號(hào)的產(chǎn)生若調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)mt=Amsin(2fmt)則單音頻調(diào)幅的AM信號(hào)表達(dá)式為sAMt=AcA+Amsin2fmtsin2fct=AcA(1+asin2fmt)sin2fct調(diào)幅系數(shù)a=AmA.AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)m(t)成正比，為避免產(chǎn)生過調(diào)制（過調(diào)會(huì)引起包絡(luò)失真），要求a1AM信號(hào)的振幅頻譜具有離散大載波，這是與DSB-SC AM信號(hào)的振幅頻譜的不同之處。下圖表示單音頻調(diào)幅AM信號(hào)的信號(hào)波形與振幅頻譜。若用Amax和Amin分別表示單音頻調(diào)幅AM信號(hào)波形包絡(luò)的最大值和最小值，則此AM信號(hào)的調(diào)幅系數(shù)為a=Amax-AminAmax+Amin實(shí)

10、驗(yàn)中采用下圖所示方法產(chǎn)生AM信號(hào) AM信號(hào)的解調(diào)由于AM信號(hào)的振幅頻譜具有離散大載波，所以收端可以從AM信號(hào)中提取載波進(jìn)行相干解調(diào)，其實(shí)現(xiàn)類似于DSB-SC AM信號(hào)加導(dǎo)頻的載波提取及相干解調(diào)的方法。AM的主要優(yōu)點(diǎn)是可以使用包絡(luò)檢波器進(jìn)行非相干解調(diào)。本實(shí)驗(yàn)采用包絡(luò)檢波的方法。三、 實(shí)驗(yàn)連接框圖四、 實(shí)驗(yàn)步驟AM信號(hào)的產(chǎn)生1. 如圖對(duì)各模塊進(jìn)行連接。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（或?yàn)槠渌线m值）。4. 逐步增大可變直流電壓，使得加法器輸出波形為正。5. 觀察乘法器輸出波形是否為AM波形。6. 測(cè)

11、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。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)果與分析加法器輸出可以看到波形的最小值在0電平之上，輸出為正。AM波形AM信號(hào)頻譜實(shí)驗(yàn)中測(cè)得Amax=1.52v，Amin=0.16v，計(jì)算得a=0.8095整流器輸出波形濾波器輸出波形改變調(diào)幅系數(shù)后輸出波形此時(shí)a=1，出

12、現(xiàn)過調(diào)制，信號(hào)失真。改變頻率后輸出波形改變頻率后檢波輸出波形頻率隨之改變。六、 思考題1. 什么情況下會(huì)產(chǎn)生AM信號(hào)的過調(diào)現(xiàn)象？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。邊帶功率為Pb=(Aca)(Aca)4載波功率為Pb=AcAc2比值為3.1253. 是否可用包絡(luò)檢波器對(duì)DSB-SC AM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)？請(qǐng)解釋原因。不可以。因?yàn)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)四 線路碼的編碼與解碼一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解各

13、種常用線路碼的信號(hào)波形及其功率譜。2. 了解線路碼的解碼。二、 實(shí)驗(yàn)原理一些典型的線路碼的波形如下圖所示1. NRZ-L是雙極性不歸零碼2. NRZ-M是基于傳號(hào)的差分NRZ碼。信號(hào)電平在遇到傳號(hào)（即數(shù)據(jù)1）是改變，遇空號(hào)（數(shù)據(jù)0）不變。如果碼型的變化規(guī)律相反，則稱為NRZ-S，S代表空號(hào)。3. UNI-RZ是單極性歸零碼4. BIP-RZ是雙極性歸零碼5. RZ-AMI是歸零的傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼6. BIO-L是分相碼，O是相位符號(hào)，該碼也稱Manchester碼7. DICODE-NRZ是不歸零雙碼。每次輸入數(shù)據(jù)的邊沿跳變會(huì)輸出一個(gè)脈沖，其極性與前一脈沖相反。如果輸入沒有邊沿跳變則輸出0電平8

14、. DUOBINARY是雙二進(jìn)制碼，即二進(jìn)制的第一類部分響應(yīng)的相關(guān)編碼三、 實(shí)驗(yàn)連接框圖四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 如圖連接各模塊。2. 主振蕩器8.33kHz信號(hào)（TTL電平）輸出至線路編碼器的M.CLK端，其內(nèi)部電路四分頻，由B.CLK端輸出頻率為2.083kHz、TTL電平的時(shí)鐘信號(hào)。3. 用序列碼發(fā)生器產(chǎn)生一偽隨機(jī)序列數(shù)字信號(hào)輸入于線路編碼器。產(chǎn)生不同的線路碼。用示波器及頻譜儀觀察各線路碼的信號(hào)波形與功率譜。4. 用線路碼解碼器對(duì)各線路碼進(jìn)行解碼。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析NRZ-L波形及功率譜NRZ-M波形及功率譜UNI-RZ波形及功率譜BIP-RZ波形及功率譜RZ-AMI波形及功率譜BIO-L波

15、形及功率譜DICODE-NRZ波形及功率譜DUOBINARY波形及功率譜NRZ-L解碼NRZ-M解碼UNI-RZ解碼BIP-RZ解碼RZ-AMI解碼BIO-L解碼DICODE-NRZ解碼DUOBINARY解碼實(shí)驗(yàn)六 眼圖一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈹?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)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)性能做出定性的判斷。

16、三、 實(shí)驗(yàn)連接框圖四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 將可調(diào)低通濾波器模塊前面板上的開關(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. 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)果及分析CH1為信號(hào)疊加產(chǎn)生的眼圖，CH2為經(jīng)四分頻后的2.083kHZ信號(hào)。最佳取樣時(shí)刻應(yīng)選擇在眼睛張開最大的時(shí)刻。圖中“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

17、的程度，斜邊愈陡，對(duì)定位誤差愈敏感。六、 問題及解決實(shí)驗(yàn)初無論怎么調(diào)整低通濾波器的TUNE和GAIN旋鈕都不能在示波器上看到眼圖。后來發(fā)現(xiàn)是調(diào)節(jié)是速度過快，示波器也存在一定的延時(shí)。慢慢調(diào)節(jié)旋鈕后，在示波器上可以清晰地看到眼圖。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)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2Rb）。OOK信號(hào)的解調(diào)方式有相干

18、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)、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)的產(chǎn)生OOK信號(hào)的非相干解調(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)來信號(hào)的時(shí)鐘相位一致）五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析OOK信號(hào)波形及CLK波形可以看出數(shù)據(jù)為1時(shí)，正弦載波導(dǎo)通；數(shù)據(jù)為0時(shí)，正弦載波關(guān)閉。100kHZ主信號(hào)波形及TTL電平波形乘法器X端的波形CLK功率譜OOK信號(hào)功率譜乘法器X端的信號(hào)功率譜主信號(hào)功率譜TTL電平功率譜過公共模塊后的輸出波形判決器輸出波形(上)及濾波器輸出波形（下）OOK信號(hào)解調(diào)波形CH2為原波形，CH1為解調(diào)后的波形。兩波形基本一致，存在延時(shí)。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。OOK的功率譜密度中