北郵通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、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：姓名：姓名：實(shí)驗(yàn)一：雙邊帶抑制載波調(diào)幅(DSB-SCAM)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解DSB-SCAM信號的產(chǎn)生以及相干解調(diào)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。2、了解DSB-SCAM信號波形以及振幅頻譜特點(diǎn)，并掌握其測量方法。3、了解在發(fā)送DSB-SCAM信號加導(dǎo)頻分量的條件下，收端用鎖相環(huán)提取載波的原理及其實(shí)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)提取載波的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理DSB信號的時(shí)域表達(dá)式為s(t)=m(t)cosotDSBc頻域表達(dá)式為)+M(+)cc00噸）SDSB二2其波形和頻譜如下圖所示-曙0錮*就聞in)DSB-SCA

2、M信號的產(chǎn)生及相干解調(diào)原理框圖如下圖所示iLPf載波sin(2課;亠軒汕發(fā)送端科頁分星載波捉靈接收端君盎G祁血操DSBSCAIVS輸出0Te(2毆+*)廠.恢遼載波(剜將均值為零的模擬基帶信號m(t)與正弦載波c(t)相乘得到DSBSCAM信號，其頻譜不包含離散的載波分量。DSBSCAM信號的解調(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)來提取導(dǎo)頻信號作為恢復(fù)載波。此鎖相環(huán)必須是窄帶鎖相，僅用來跟蹤導(dǎo)頻信號。在鎖相環(huán)鎖定時(shí)，VCO輸出信號sin(2ufct+卩)與輸入的導(dǎo)頻信號cos(2nfct)的頻率相同，但二者的相位差為(卩+90)，其中

3、一很小。鎖相環(huán)中乘法器的兩個(gè)輸入信號分別為發(fā)來的信號s(t)(已調(diào)信號加導(dǎo)頻)與鎖相環(huán)中VCO的輸出信號，二者相乘得到Acm(t)cos(2nfct)+Acos(2nfct)sn(2nfct+申)AA=m(t)sin申+sin(4nft+)+守sing+sin(4兀ft+Q2c2c在鎖相環(huán)中的LPF帶寬窄，能通過倖sin分量，濾除m(t)的頻率分量及四倍2頻載頻分量，因?yàn)槎苄?，所以二二二約等于二。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sin(2nfct+申)經(jīng)90度移相后,以cos(2nfct+)作為相干解調(diào)的恢復(fù)載波，它與輸入的導(dǎo)頻信號cos(2n

4、fct)同頻，幾乎同相。C相干解調(diào)是將發(fā)來的信號s(t)與恢復(fù)載波相乘，再經(jīng)過低通濾波后輸出模擬基帶信號cm(t)cos(2nfct)+A#cos(2咲t)cos(2nfct+卩)A=-2-m(t)cos串+cos(4nfct+)+cos串+cos(4nfct+申)經(jīng)過低通濾波可以濾除四倍載頻分量，而孑叫是直流分量，可以通過隔直流電路濾除，于是輸出為&m(t)cos0。2三、實(shí)驗(yàn)框圖1、根據(jù)原理圖得到產(chǎn)生DSB-SCAM信號的實(shí)驗(yàn)連接框圖如圖所示B0Bc盟5TNCAUDIOOSCILLATOR0-CD5(Vt)nri.TiPLiE.FDCACADDERGA+gBSCOPESELECTOR;ri

5、n(vt)8.3kHzSAMPLE：CLOCK2kHzMESSAGEMATERSIGNALSr_ICCQdfee二:CARRIER(gj1|SGSfvt：1i2、DSB-SCAM信號的相干解調(diào)及載波提取實(shí)驗(yàn)連接圖3、測量VCO的壓控靈敏度(;srO5WYCO靜山轉(zhuǎn)鼻懂屈EiJtaWfHXyRltfLEDC四、實(shí)驗(yàn)步驟1、DSBAC信號的產(chǎn)生(1) 將音頻振蕩器輸出的模擬音頻信號及住振蕩器輸出的100KHZ模擬載頻信號分別用連線聯(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的信號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m(t)。(3) 用示波器觀看主振蕩器

6、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)信號波形的相位翻轉(zhuǎn)與調(diào)制信號波形的關(guān)系。(5) 測量已調(diào)信號的振幅頻譜，注意其振幅頻譜的特點(diǎn)。(6) 將已調(diào)信號和導(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，用示波器觀看加法器A輸入端的信號幅度與加法器輸出信號幅度。調(diào)節(jié)旋鈕G，使得加法器輸出幅度與輸入一致，說明此時(shí)G=1b. 再調(diào)整增益g：加法器A輸入端仍接已調(diào)信號，B輸入端接導(dǎo)頻信號。用頻譜儀觀看加法器輸出信號的振幅頻譜，調(diào)節(jié)增益

7、g旋鈕，使導(dǎo)頻信號振幅頻譜的幅度為已調(diào)信號的邊帶頻譜幅度的0.8倍。此導(dǎo)頻信號功率約為已調(diào)信號功率的0.32倍。2、DSBAC信號的相干解調(diào)及其載波提取(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關(guān)撥到HI載波頻段的位置，VC0的VIN輸入端暫不接信號。用示波器觀看VCO的輸出波形及工作頻率，然后旋轉(zhuǎn)VCO模塊前面板上的fO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

8、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1V時(shí)的VCO頻率頻偏為10KHz。值得注意的是，不同GAIN值對應(yīng)不同的VCO壓控靈敏度。（2）單獨(dú)測量鎖相環(huán)中的相乘、低通濾波器的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，它應(yīng)該是輸入信號與VCO輸出信號的差拍信號。（3）測量鎖相

9、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)的信號源，如下圖所示。首先將信號源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)信號源VCO,使其頻率由低往高緩慢變化。當(dāng)示波器呈現(xiàn)的信號波形由交變信號變?yōu)橹绷餍盘枙r(shí)，說明鎖相環(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，直到從示波器見到的信號波形由直流突變?yōu)榻涣餍盘枺f明鎖相環(huán)失鎖，記錄此時(shí)的輸入信號頻率f4.再從f4開始，將輸入信號頻率從高往低調(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

10、錄頻率f1。上述過程可反復(fù)進(jìn)行幾次。同步帶卜扎=f4-扎捕捉帶2=f32(4) 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(shí)驗(yàn)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)頻信號與鎖相環(huán)VCO輸出的信號時(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，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

11、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，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。(5) 相干解調(diào)a) 在前述實(shí)驗(yàn)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，觀察輸出波形的變化。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(1)dsb-scam信號的產(chǎn)生1、音頻振蕩器輸出調(diào)制信號波形，頻率為10KHz2、

12、主振蕩器輸出信號波形，頻率為100KHz3、乘法器輸出DSB-SC信號波形乘法器輸出信號包絡(luò)為調(diào)制信號，音頻信號零點(diǎn)位置存在相位翻轉(zhuǎn)。4、乘法器輸出頻譜由圖可看出，dsb-scam信號在100kHz處并無頻譜分量，僅在左右各偏移10kHz處存在信號，與理論分析一致。5、加法器輸出波形與頻譜從圖可以看出，在lOOKHz位置為導(dǎo)頻信號，兩邊為已調(diào)信號。導(dǎo)頻信號振幅頻譜的幅度為已調(diào)信號頻譜的邊帶頻譜幅度的0.8倍，導(dǎo)頻信號功率約為已調(diào)信號的0.8*0.8/2=0.32倍。(2)DSB-SCAM信號的相干解調(diào)及載波提取1、調(diào)整VCO中心頻率為100kHz2、測試同步帶和捕捉帶直流電壓為+-2v頻率可變

13、直流電壓為+-lv時(shí)，VOC頻率偏移為+-10khz卜AsaaI1.i1j|3j1:ti人ji(i”1_J_i1rjJ.J測量得出fl=94.37Kf2=96.15Kf3=104.2Kf4=106.4K同步帶f1=f4-f1=12.03K捕捉帶”2=f3-f2=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、說明DSB-SCAM信號波形的特點(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)制信號變化，但與普通調(diào)幅波不同，它的包絡(luò)不再反映

14、調(diào)制信號的波形，而是在零值上下變化，并且在調(diào)制信號等于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，基帶信號的頻譜被搬移到了載頻fc處。若模擬基帶信號帶寬為W,則調(diào)幅信號帶寬為2W,因?yàn)樵陬l域中輸出此調(diào)幅信號s(t)的信道帶寬B=2W。2、畫出已調(diào)信號加導(dǎo)頻的振幅頻譜，算出導(dǎo)頻信號功率與已調(diào)信號功率之比。fl608010012012May201520:36140AkHz答：由圖可知，導(dǎo)頻信號功率與已調(diào)信號功率的百分比為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

15、LPF中WIDE項(xiàng)中帶寬的濾波范圍是2kHz-12kHz，輸出信號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)中的音頻信號為1kHz，請問實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所提供的PLL能否用來提取載波？為什么？答：不能，因?yàn)殒i相環(huán)的截止頻率為2.8kHz，如果音頻信號為1kHz則鎖相環(huán)會(huì)跟蹤音頻信號，造成信號失真。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：使用平方環(huán)法或科斯塔斯環(huán)法提取。平方環(huán)法框圖：DSE-SC中心超率2&科斯塔斯環(huán)法框圖:-*1二舜拆鑒梱器1蘭相環(huán)宅帝海:丈落VC0ZGC2C低迥:恙浣*低運(yùn)渡淤實(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

16、信號的產(chǎn)生原理和實(shí)現(xiàn)方法。2、了解AM信號波形和振幅頻譜的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、AM信號的產(chǎn)生對于單音頻信號m（t）=Asin（2兀ft）mm進(jìn)行AM調(diào)制的結(jié)果為s(t)=A(A+Asin(2兀ft)sin2兀ft=AA(l+asin(2兀ft)sin2兀ftAMcmmccmc其中調(diào)幅系數(shù)AM信號的包絡(luò)與調(diào)制信號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a1。AM信號的振幅頻譜具有離散的大載波，這是與DSB-SCAM信號的振幅頻譜的不同之處。由A和A分別表示AM信號波形包絡(luò)最大值和最小值，則AM信號的調(diào)maxm

17、in幅系數(shù)為A-AamaxminDoD0A+Amaxmin如圖所示為AM調(diào)制的過程和頻譜示意圖。產(chǎn)生AM信號的方法有兩種，分別如下圖所示。CQSOJjfg療況廠、冃014IAta1時(shí)，信號必將出現(xiàn)失真。6、當(dāng)調(diào)制信號頻率改變時(shí)，信號解調(diào)出現(xiàn)失真。六、思考題1、在什么情況下，會(huì)產(chǎn)生AM信號的過調(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、對于a=0.8的AM信號，請計(jì)算載頻功率與邊帶功率之比值。答：AM信號公式為S(t)二A1+asin(2兀ft)sin(2兀ft)AMcmcAaP=(c)2X4則可得其邊帶功率為：b4載波功率為：所以比值為3

18、.1253、是否可用包絡(luò)檢波器對DSB-SCAM信號進(jìn)行解調(diào)？請解釋原因。答：不可以。因?yàn)橐颜{(diào)信號的包絡(luò)與m（t）不同，并不代表調(diào)制信號，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、測量FM信號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信號的產(chǎn)生若調(diào)制信號是單音頻信號m（t）=acos（2兀ft）m則FM信號的表達(dá)式為s(t)二Acos2兀ft+Q(t)FMcc其中p(t)二匚sin2kft二psin2kftfmmm其中今為頻率偏移常數(shù)（Hz/V）,=匸是

19、調(diào)制指數(shù)。由卡松公式可知FM信號的帶寬為B沁2(0+l)fm產(chǎn)生FM信號的方法之一是利用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f;當(dāng)輸入模擬c基帶信號的電壓變化時(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信號與接收到的輸入FM信號之間是同頻關(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s(t),則s(t)二Acos2兀ft+Q(t)FMcc申(t)=2兀峠Jm(T)dT00對于VCO來說，它的控制電壓是環(huán)路濾波器的輸出v(t).VCO的瞬時(shí)頻率為其中心是V

20、CO的壓控靈敏度(Hz/V),VCO的輸出可表示為=Aosin2咲t+o(t)其中串o(t)=2nKJv(r)dr0鎖相環(huán)中的乘法器和低通濾波器組成了相位比較器，該低通濾波器用來濾除二倍載頻分量。鑒頻器輸出為1e(t)=2/。sin必)一瞪億)其中申(t)一申。=化)為相位差。鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，相位差很小，使得sin(t)一Q(t)r(t)-申(t)=單(門此時(shí)，可將鎖相環(huán)等效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，相位差可表示為化(0=卩億)一2nKJv(r)dr一8等效于d單e(。dtd+2nKvV(t)=-(t)(t)+8

21、d走+2nKvJ串e(Cg(t一z)dz=石0(。一8對上式進(jìn)行傅里葉變換，得到(j2nf)e(f)+2nKve(f)G(f)=(j2護(hù)(門其中的e(C、(f)分別是化)和申)的傅里葉變化。整理上式得:1e(f)=R(f)1+(加G(f)lflJOOSCIIJ.ALORSYNCVCO(c5)sin(O)IcM2、FM信號的鎖相環(huán)解調(diào)viinn 忍 敘n絢JlICYUM*Lowukhn.UIM四、實(shí)驗(yàn)步驟1、FM信號的產(chǎn)生(1) 單步調(diào)試VCOa. 將VCO模塊的印刷電路板上的撥動(dòng)開關(guān)置于VCO模式。將VCO板塊前面板上的頻率選擇開關(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.

22、 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fO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，測量VCO的頻率及線性工作范圍。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)制信號輸入于VCO的Vin輸入端。(3) 測量圖2.4.4中各點(diǎn)信號波形。(4) 測量FM信號的振幅頻譜。2、FM信號的解調(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關(guān)置于“HI”狀態(tài).b. 將可

23、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)，測試鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶。（3）將已調(diào)好的FM信號輸入與鎖相環(huán)，用示波器觀察解調(diào)信號。若鎖相環(huán)已鎖定，則在鎖相環(huán)低通濾波器的輸出信號應(yīng)是直流分量疊加模擬基帶信號。（4）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。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1音頻信號與輸出FM信號20Apr201610:01紅：原始信號藍(lán)：VCO輸出

24、信號2.FM輸出信號頻譜dB3. FM信號的鎖相環(huán)解調(diào)1.21.6050100150x=3394mV,o=2058mV,xo=-1336Vm20025030035040045020Apr201610:20500紅：原始信號藍(lán)：解調(diào)信號六、思考題1、本實(shí)驗(yàn)的FM信號調(diào)制指數(shù)B是多少？FM信號的帶寬是多少?卩子5kHZ=2.5答：W=2（卩+1）f=14kHz2、用VCO產(chǎn)生FM信號的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生大頻偏的FM信號，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，可采用什么方案來產(chǎn)生FM信號？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

25、率的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度與晶振一致。3、對于本實(shí)驗(yàn)具體所用的鎖相環(huán)及相關(guān)模塊，若發(fā)端調(diào)制信號頻率為10kHz,請問實(shí)驗(yàn)三中的鎖相環(huán)能否解調(diào)出原調(diào)制信號？為什么？答：不能，因?yàn)?0KHz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)，無法正確解調(diào)出原信號。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：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)后的顯示信號為低通濾波器的輸出信號；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)輸出信號應(yīng)為VCO的輸出信號而不是低通濾波器的輸出信號。實(shí)驗(yàn)五：時(shí)鐘恢復(fù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?/p>

26、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中恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)信號，必須要有一個(gè)與收到的數(shù)字基帶信號符號速率相同步的時(shí)鐘信號。通常，從接收信號中提取時(shí)鐘這一過程稱為符號同步或時(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離散的時(shí)鐘分量，僅含連續(xù)譜，如圖所示。/YO圖z6”1雙極性歸零碼功率譜密度只須使用全波整流或者平方運(yùn)算，對于占空比為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

27、信號。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。P(f)I_11匚jf005/?,RhL5/?b2Rb圖2.6.2單極性歸零碼功率譜密度0M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)域信號為V（t）=2Ai/2cos（2Rbt+血）其中V是固定相移，可通過移相器校正，再通過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

28、量，再通過整形移相得到需要的時(shí)鐘。也可以通過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)框圖離亶時(shí)*K/-AMrn

29、*I.INI-CODEJJECOIHH忖ft/.BiFCLOCKREGENVIDELRNIRASITION)EmCT(iKLINI-RZIHCODI-pHCLKSfRiJiti.BUFFERAMHFIFKSVQMPAJgixnii2!)E5r*l.哎I.PF五、實(shí)驗(yàn)波形圖：從RZ-AMI碼恢復(fù)時(shí)鐘RZ-AMI碼輸出：RIGiCIL乘法器輸出：HIGOLchiuaovDbIj:QDDD低通濾波器輸出：緩沖放大器輸出：1DSIH解碼輸出：從BIP-RZ碼提取時(shí)鐘六、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）對于雙極性不歸零碼，如果發(fā)送數(shù)據(jù)中“1”出現(xiàn)

30、的概率為90%，請問如何從這樣的信號中提取時(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。3）從限帶基帶信號中提取時(shí)鐘的原理是什么？答：將限帶基帶信號平方，然后通過鎖相環(huán)提取。原理框圖如下：s(t)限帶濾波器平方實(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接收基帶信號波形的影響，從而對系統(tǒng)性能作出定性的判斷。

31、三、實(shí)驗(yàn)框圖Llhli-CODlFNCODI-KR.3-SETNRZ-IIJNI-RZR7-.ARFEIMRZ-MFJkO-IHataSITQLIJNCl.UiNlK.KJKANALK卜爭卜.IXKKSfeiTYCl.KMCLKB.CLKCI-.KYSCC.)PHMASTERSICiMAI-S百itu(即盯IOUkHzCARRIERSAMri.r.CLOCK2IdMLSSAGEili|WIAAjfiifil輸扎R曲握輸扎(gk-rliJG也加2翊KA四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將可調(diào)低通濾波器模塊開關(guān)置于NORM位置。2、將主信號發(fā)生器的8.33kHzTTL電平的方波輸入與線路編碼器的M.CLK端，經(jīng)四分

32、頻后，由B.CLK端輸出2.083kHz的時(shí)鐘信號。3、將序列發(fā)生器模塊的印刷電路板上的雙列直插開關(guān)選擇“10”，產(chǎn)生長為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。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波形，觀察眼圖。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)現(xiàn)方法。2、自主設(shè)計(jì)從限帶基帶信號中提取時(shí)鐘、并對限帶信號進(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中提取時(shí)鐘，用以對接受濾波器

33、輸出的基帶信號在眼圖睜開最大處進(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MasiirsmsaisICKllillr_jsf=M-：I：IIR1,SkMPITILVIOCK門sKHiAirruiniimrwANMHINtToRI.SlIv|SN.i.IKRii-SLT韋Hr12RZ.-AMlOOniciMEIlMIUMJIFJMCCIDEHRZ-Illf:SIINKX-MUNI-RZI*礙削貳樂鬧酬MullnoKhLikMAKIh.l非丸黑橙-IhRM”MCIKBUIK2、時(shí)鐘提取電路IIXI-ttJIMnFcnrRE.|

34、eDugram四、實(shí)驗(yàn)步驟1、請自主設(shè)計(jì)圖2.8.1中的提取時(shí)鐘的實(shí)驗(yàn)方案，完成恢復(fù)時(shí)鐘（TTL電平）的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。請注意：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)來的數(shù)字基帶信號的時(shí)鐘相位一致（請將移相器模塊印刷電路板上的撥動(dòng)開關(guān)撥到“LO”位置）。2、按照圖2.8.1所示，將恢復(fù)時(shí)鐘輸入于判決模塊的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關(guān)SW1撥到NRZ-L位置（雙極性不歸零碼），SW2開關(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，使得在眼圖睜開最大處進(jìn)行采樣、判

35、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。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。六、思考題對于滾降系數(shù)為=1的升余弦滾降的眼圖，請示意畫出眼圖，標(biāo)出最佳取樣時(shí)刻和最佳判決門限。ep=-uc$如上圖，0為最佳判決門限，眼睛長大最大時(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信號的產(chǎn)生及其實(shí)現(xiàn)方法；2) 了解OOK信號波形和功率譜的特點(diǎn)及其測量方法；3) 了解OOK信號的解調(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

36、控制正弦載波的導(dǎo)通與關(guān)閉。如圖所示。b/O5；kk(/)單極性不歸零”碼序列信息速率&載波/Ism2ytfJOOK信號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信號的解調(diào)方式有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。對于相干解調(diào)，可以從接收到的OOK信號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。本實(shí)驗(yàn)采用非相干解調(diào)，其原理圖如圖所示。詼復(fù)刖鐘三實(shí)驗(yàn)框圖OOK信號產(chǎn)生:2kllz.MI3SSAGESAMPLECLjQfKMASTERSCCNALSHOCkHzCARRIEROOK非相干信號解調(diào)：0QKfrt4J,RlI.I：IIFFlIGDLCHI10DrnVCHI21.D0V2DCLEDehy.O.E