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1、通信原理硬件实验实验报告 班级：2011211104 姓名：邓璨 班内序号：07 学号：2011210098实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-AM）一、实验目的：(1)了解DSB-SC AM信号的产生以及相干解调的原理和实现方法；(2)了解DSB-SC AM信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法；(3)了解在发送DSB-SC AM 信号加导频分量的条件下,收端用锁相环提取载波的原理及其实现方法；(4)掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法,掌握锁相环提取载波的调试方法。二、实验系统框图：DSB-SC加导频的产生测量VCO压控灵敏度的框图DSB-SC加导频分量的相干解调及载波提取框图三、实验
2、步骤：SC-DSB 信号的数学表达式为s(t)=Acm(t)cos(Wct)，这个实验产生SC-DSB 的方法很简单，就是用载波跟调制信号直接相乘，其中载波是由主振荡器产生为幅度为1V，频率为100KHZ的正弦波，而调制信号由音频振荡器产生的正弦信号再经缓冲放大器组成，幅度为1V，频率为1KHZ。1、DSB-SC AM 信号的产生1）按照图连接，将音频振荡器输出的模拟音频信号及主振荡器输出的100KHz模拟载频信号分别用连接线连至乘法器的两个输出端；2）用示波器观看音频输出信号的信号波形的幅度以及振荡频率，调整音频信号的输出频率为10kHz,作为均值为0的调制信号m(t)；3）用示波器观看主振
3、荡器输出信号的幅度以及振幅频谱；4）用示波器观看乘法器的输出波形，并注意已调信号波形的相位翻转与已调信号波形；5）测量已调信号的波形频谱，注意其振幅频谱的特点；6）调整增益G=1:将加法器的B 输出端接地，A 输入端接已调信号，用示波器观看加法器的输出波形以及振幅频谱，使加法器输入与加法器输出幅度一致；7）调整增益g；加法器A 端接已调信号，B 接导频信号。用频谱仪观看加法器输出信号的振幅频谱，调节增益g 旋钮，使导频信号振幅频谱的幅度为已调信号的边带频谱幅度的0.8倍。此导频信号功率为已调信号功率的0.32倍。2、DSB-SC AM 信号的相干解调及载波提取1）锁相环的调试1 单独测量VCO
4、的性能将VCO 模板前面板的频率开关拨到HI 载波频段的位置，VCO 的Vin 输入端暂不接信号。用示波器看VCO 的输出波形及工作频率f0,然后旋转VCO模板前面板的f0旋钮，改变VCO的中心频率F0，其频率范围为70130kHz；然后将可变直流电压模块的DC 输出端与VCO 模块的V端相连，双踪示波器分别接于的输出端与的输出端。调节VCO 的GAIN 旋钮，使得可变直流电压为正负1V 时的VCO的频率偏移为正负10KHz。单独测试锁相环中的相乘、低通滤波器是否正常工作。按电路图进行实验，即锁相环处于开环状态。锁相环中的LPF 输出端不要接至VCO的输入端。此时图中的乘法器相当于混频器。在实
5、验中，将另一VCO 作为信号输入源输入于乘法器。改变信源VCO的中心频率，用示波器观看锁相环的相乘、低通滤波器的输出信号，它应是输入信号与VCO输出信号的差拍信号。2 测量锁相环的同步带以及捕捉带按图将载波提取的锁相环闭环连接，人使用另一VCO作为输入与锁相环的信号源，如下面的连线图所示：锁相环在锁定状态下，向上或向下改变输入信号参考频率fR 使之远离VCO的中心频率f0，则当输入信号频率超过某边界值后，VCO便不能在跟踪输入的变化，环路失锁。向上或向下改变输入信号频率对应有两个边界频率，成称这两个频率的差值为同步带。锁相环在失锁状态下，向上或向下改变输入信号参考频率fR 使之接近VCO的中心
6、频率f0，则当输入信号频率进入某边界值后，VCO将能跟踪输入的变化，环路锁定。向上或向下改变输入信号频率对应有两个边界频率，成称这两个频率的差值为捕捉带。在上述基础上，当VCO的压控灵敏度为10KHz/V时，此锁相环的同步带约为12KHz，对应的Vin输入的直流电压为0.6。最后将主振荡器模块的100KHz余弦信号输入于锁相环，适当调节锁相环VCO的f0旋钮，使锁相环锁定于100KHz，此时LPF输出的直流电压约为零电平。2）恢复载波1 将锁相环按上述过程调好，连接，将加法器的输出信号接至图2.2.3锁相环的输入端。移相器的频率选择开关拨到HI位置。2 用示波器观察LPF 输出信号是否是直流信
7、号，以此来判断载波提取PLL是否处于锁定状态。3 确定锁相环提取载波成功后，利用双踪示波器分别观察发端的导频信号及收端载波提取锁相环中的VCO 输出经移相器后的信号波形。调节移相器中的移相旋钮，达到移相90 度，使输入于相干解调的恢复载波与发来的导频信号不仅同频，也基本同相。4 用频谱仪观察恢复载波的振幅频谱。3）相干解调1 在上述实验的基础上，将相干解调的相乘、低通滤波器模块连接上，并将发送来的信号与恢复载波分别连至相干解调的乘法器的两个输入端。2 用示波器观察相干解调相乘、低通滤波器后的输出波形。3 改变发端音频振荡器的频率，解调输出信号也随之改变。四、实验结果：1、DSB-SC AM信号
8、的产生步骤1、 音频振荡器输出波形（10kHz）：可以看出从音频振荡器输出了调制信号m(t)=cos(wt)的余弦波形。从图上可以读出该波形的频率为10kHz。可以看出从主振荡器输出了载波信号为cos(wt)的余弦波形。从图上可以读出该波形的频率为100kHz。3、 乘法器输出波形（不加导频）：图为乘法器输出的波形。可以看出该波形是音频振荡器波形与主振荡器波形相乘的结果。图中载频信号周期为10us，但是振幅变化与待调信号相一致，周期为100us。图中箭头所指为相位翻转。4、 已调信号振幅频谱：5、调整增益G后加法器输入输出波形：从图上可以很容易读出输入与输出信号无论是在振幅上还是频率都一样。说
9、明此时的增益已经调成了G=1。6、调整增益g加法器输出(加导频DSB-SC AM信号)的振幅频谱：7、 滤波后的输出波形：由上可以看出滤波器输出的直流电平确实约为零电平。8、恢复载波振幅频谱9、载频与移相器输出波形（初始）：10、载频与移相器输出波形（调后）：已调信号l 思考题：1. 整理实验记录波形，说明DSB-SC AM信号波形的特点。答：整体来说DSB-SB AM信号波形上下包络对称。包络为调制信号。在包络降到0时会发生相位翻转。在实验结果图中可以看出，DSB-SC AM波的振幅变化与音频信号一致，且包含fc(导频)、fc+fm、fc-fm三个频率分量。2. 整理实验记录振幅频谱，画出已
10、调信号加导频的振幅频谱图（标上频率值）。根据此振幅频谱，计算导频信号功率与已调信号功率之比。答：110kHz100kHz90kHz导频信号振幅频谱的幅度为已调信号的边带频谱幅度的0.8倍，所以，经过计算，导频信号功率与已调信号功率之比为：0.32倍。3. 实验中载波提取锁相环的LPF是否可用TIMS系统中的“TUNEABLE LPF”？请说明理由。答：不可以。锁相环所使用的LPF带宽为0-2.8kHz，而TIMS系统中的“TUNEABLE LPF”带宽为NORMAL: 200Hz-5kHz，WIDE: 200Hz-12kHz，故使用NORMAL档来提取即可。4. 若本实验中的音频信号为1kHz
11、，请问实验系统所提供的PLL能否用来提取载波？为什么？答：不能，因为在频谱上会产生99kHz与101kHz两个频率的信号，都在带通滤波器的通带之内，提取的载波不纯。5. 若发端不加导频，收端提取载波还有其他方法吗？请画出框图。答：有，不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法，也称为自同步法，原理是最简单的一种就是将已调信号做平方运算产生2fc频率分量，之后过滤并分频。框图如下：2.3 实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）一、实验目的：（1） 了解AM信号的产生原理及实现方法。（2） 了解AM的信号波形及振幅频谱的特点，并掌握调幅系数的测量法法。（3） 了解A
12、M信号的非相干解调原理和实现方法。二、实验系统框图：产生AM信号的系统框图AM波的非相干解调三、实验步骤：1、AM信号的产生若调制信号为单音频信号：M(t)=Amsin(2fmt)；则单音频调幅的AM信号表达式为：SAM(t)=Ac(A+Amsin2fmt)sin2fct= Ac A(1+asin2fmt)sin2fct；调幅系数 a= Am /A；AM 信号的包络与调制信号M(t)成正比，为避免产生过调制（过调会引起包络失真），要求a1。Am信号的振幅频谱具有离散的大载波，这是与DSB-SC AM信号的振幅频谱的不同之处。若用Amax及Amin分别表示单音频振幅频谱AM信号波形包络的最大值及
13、最小值，则此AM信号的调幅系数为：a=(Amax-Amin)/( Amax+Amin)本实验采用包络检波方案产生AM波。1）按图表12进行各模块之间的连接；2）音频振荡器输出为5KHz，主振荡器输出为100KHz，乘法器输入耦合开关置于DC状态；3）分别调整加法器的增益G及g均为1；4）逐步增大可变直流电压，使得加法器数出波形是正的；5）观察乘法器输出波形是否为AM波形；6）测量AM信号的调幅系数a值，调整可变直流电压，使a=0.8；7）测量a=0.8的AM信号振幅频谱。2、AM 信号的解调由于AM信号的振幅频谱具有离散大载波，所以收端可以从AM信号中提取载波进行相干解调，其实现类似于DSB-
14、SC AM信号加导频的载波提取及相干解调的方法。AM的主要优点时可以实现包络检波器进行非相干解调。本实验就采用非相干解调方案。1）输入的AM信号的调幅系数a=0.8；2）用示波器观察整流器（RECTIFIER）的输出波形；3）用示波器观察低通滤波器（LPF）的输出波形；4）改变输入AM信号的调幅系数，观察包络检波器输出波形是否随之变化；5）改变发端调制信号的频率，观察包络检波器的输出波形的变化。四、实验结果：1、AM信号的产生1、音频输出波形（f=5kHz）2、AM信号波形3、AM信号波形（a=0.8）4 、AM信号振幅频谱（a=0.8）：5、整流器（RECTIFIER）输出波形：6、低通滤波
15、器（LPF）输出波形：低通滤波器输入频谱：低通滤波器输出频谱：7、改变AM信号调幅系数（a=0.66666667），观察包检输出波形8、改变AM信号调幅系数（过调），观察包检输出波形问题：对于过调信号，采用包络检波方法无法正常解调出原始信号，如何不采用包络检波方法而解出过调信号？采用以下方法：LPFAM信号载波信号解调信号载波提取过调信号与载频相乘后包含基带及高频分量，我们想要的是基带信号，故要通过低通滤波器。9、改变发端调制信号的频率（f=2.8kHz），观察包检波形输出波形的变化：10、改变发端调制信号的频率（f=8kHz），观察包检波形输出波形的变化：l 思考题：1. 在什么情况下，会产生AM信号的过调现象？答：当载波信号的振幅比调制信号小的时候，即a1时，会产生过调现象。2. 对于a=0.8的AM信号，请计算载频功率与边带功率之比值。答：
