北邮通原硬件实验

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1、通信原理硬件实验实验报告学院： 信息与通信工程 班级： 2011211106 姓名： 杨旭 学号： 2011210161 班内序号： 08 同组人员： 高祥 - 64 -实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC 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、实验原理DSB信号的时域表达式为频域表达式为其波形和频谱如下图

2、所示将均值为零的模拟基带信号m(t)与正弦载波c(t)相乘得到DSBSC AM信号，其频谱不包含离散的载波分量。DSBSC AM信号的解调只能采用相干解调。为了能在接收端获取载波，一种方法是在发送端加导频。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。此锁相环必须是窄带锁相，仅用来跟踪导频信号。在锁相环锁定时，VCO输出信号与输入的导频信号的频率相同，但二者的相位差为度，其中很小。锁相环中乘法器的两个输入信号分别为发来的信号s(t)与锁相环中VCO的输出信号，二者相乘得到在锁相环中的LPF带宽窄，能通过分量，滤除m(t)的频率分量及四倍频载频分量，因为很小，所以约等于。LPF的输出以负反馈的方式控

3、制VCO,使其保持在锁相状态。锁定后的VCO输出信号经90度移相后，以作为相干解调的恢复载波，它与输入的导频信号同频，几乎同相。相干解调是将发来的信号s(t)与恢复载波相乘，再经过低通滤波后输出模拟基带信号，经过低通滤波可以滤除四倍载频分量，而是直流分量，可以通过隔直流电路滤除，于是输出为。三、实验框图1、DSB-SC AM信号的产生2、DSB-SC AM信号的相干解调及载波提取3、测量VCO的压控灵敏度四、实验步骤1、DSBAC信号的产生（1）将音频振荡器输出的模拟音频信号及住振荡器输出的100KHZ模拟载频信号分别用连线联结至乘法器的两个输入端。（2）用示波器观看音频振荡器输出信号的信号波

4、形的幅度和激荡平率，调整为10KHZ。（3）用示波器观看主震荡输出波形。（4）用示波器观看乘法器的输出波形及其频谱。（5）将已调信号和导频分量加到加法器的两个输入端，调整加法器上的参数G和g,使其与实际相符。观看输出波形及其频谱。具体调整方法如下:a.首先调整增益G：将加法器的B输入接地端接地，A输入端接已调信号，用示波器观看加法器A输入端的信号幅度与加法器输出信号幅度。调节旋钮G，使得加法器输出幅度与输入一致，说明此时G=1b.再调整增益g：加法器A输入端仍接已调信号，B输入端接导频信号。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

5、0.8倍。此导频信号功率约为已调信号功率的0.32倍。2、DSBAC信号的相干解调及其载波提取（1）锁相环的调试：a.调整VCO的中心频率f0在100KHZb.将直流电压输入VCO，改变其值从-22V，观察VCO的频率及其线性工作范围c.调节VCO的压控灵敏度到合适范围。d.检测LPF是否正常工作。e.反复测量锁相环的同步带和捕捉带，使其尽量准确。（2）恢复载波a.将电路按照原理图连接好，用示波器观察锁相环中的LPF的输出信号是否为直流信号，以此判定是否锁定。b.贯穿导频信号和VCO的输出是否同步，调节移相器使其相依到达90度。c.观察恢复载波的频谱振幅。（3）相干解调a.将已调信号和恢复的载

6、波接入解调乘法器的两个输入端。b.观察解调后的输出波形。c.改变音频振荡器的频率，观察解调输出波形的变化。5、 实验结果与分析（1） dsb-sc am信号的产生1、音频振荡器输出调制信号由图可看出音频信号的频率f为10.33kHz，振幅约为1.4V。2、 乘法器输出dsb-sc信号波形主震荡频率为100kHz，可以从图上看出，乘法器输出信号包络为调制信号，频率与载波频率相同为100kHz。输出振幅约为1.4V，与调制信号振幅相同。音频信号零点位置存在相位翻转。3、乘法器输出频谱由图可看出，dsb-sc am信号在100kHz处并无频谱分量，仅在左右各偏移10kHz左右处存在信号，与理论分析一

7、致。4、已调信号波形5、调整加法器中的G，g由图，调整G=1，同理调节g，是导频信号振幅频谱的幅度为已调信号频谱的边带频谱幅度的0.8倍。6、 带导频的调幅信号由图可以计算出，导频信号功率约为已调信号的0.8*0.8/2=0.32倍。（2） dsb-sc am信号的相干解调及载波提取1、调整VCO中心频率为100kHz2、VCO线性工作范围的测量(1) 输入直流0.5V时VCO的频率90kHz(2) 输入直流1V时VCO的频率80kHz(3) 输入直流1.5V时VCO的频率72.5kHz(4) 输入直流2V时VCO的频率70kHz(5)由以上4图绘制出图表从图上可以看出线性工作范围约在8012

8、0kHz，VCO的压控灵敏度约为20kHz/V。首先将信号源VCO的中心频率调到比100kHz小很多的频率，使锁相环处于失锁状态（示波器输出为交变波形）。调节信号源VCO，使其频率又低往高缓慢变化。在往高调的过程中，当示波器的信号波形由交流信号变为直流信号时，锁相环由失锁状态进入锁定状态，此时输入信号的频率为f2=95kHz。将频率继续往高调节，当示波器信号波形由直流突变为交流信号，说明锁相环失锁，此时输入信号频谱为f4=112kHz。 再从f4开始，将输入信号频率从高往低调，记录再次捕捉到同步时的频率f3，为107kHz，继续往低调节频率，直到再次失锁，记录频率f1，为90kHz。 由此可知

9、锁相环在VCO压控灵敏度为10kHz/V，Vin=0.8V时，同步带为f1=f4-f1=22kHz，捕捉带为f2=f3-f2=12kHz。3、 相干解调输出信号由图可知，调频信号已经被较好地解调出来，基本可以说已经达到调制解调的目的。4、改变发端音频振荡器的频率后的调制信号及解调信号由图可知，改变发端音频振荡器的频率，解调输出信号也随之改变，无法还原调制波形。六、思考题1、说明DSB-SC AM信号波形的特点答：DSB-SC为双边带调幅，时域当载波与m(t)同时改变极性时出现反相点，而反相点不影响性能。经幅度调制后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处。若模拟基带信号带宽为W，则调幅信号带宽为2

10、W，因为在频域中输出此调幅信号s(t)的信道带宽B=2W。AM信号为具有离散大载波的双边带幅度调制信号，它是在DSB-SB信号的基础上加一离散的大载波分量，因此传输效率有所下降。AM信号因为解调时要使用包络检波所以要保证|m(t)|1，使AM信号的包络Ac1+m(t)总为正数。2、 画出已调信号加导频的振幅频谱，算出导频信号功率与已调信号功率之比。答：由图可知，导频信号的频谱幅度是A1=125mV，边频信号的频谱幅度是A2=160mV，所以导频信号功率与已调信号功率的百分比=A12/2/A22 =30.52%，接近理论值32%，误差主要来源于读数误差。3、实验中载波提取的锁相环中的LPF能不能

11、用TIMS系统中的“TUNEABLE LPF”？答：不能，因为RC LPF中的3DB带宽是2. 8kHz，而TUNEABLE LPF 中WIDE一项中带宽的滤波范围是2kHz-12kHz，所以不能使用。4、若本实验中的音频信号为1kHz，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，因为锁相环的截止频率为2.8kHz，如果音频信号为1kHz则锁相环会跟踪音频信号，造成信号失真。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：提取载频还可以用平方环法和COSTAS环法平方环法如图所示平方律部件2fc BPF二分频输入已调信号e(t)载波输出七、问题及解决方法本次实验

12、是我做的第一个通原硬件实验，从书本中的理论回归到实践的确让我对基本的调制解调有了更深入的了解。调制解调并不像书本上写的那么简单，通信原理实验平台中的好多模块都是书本中没有的。我和同组的张立夫同学在这个实验上费了很大功夫。其中锁相环部分实验就做了4次。而且在实验一开始，我们的两路信号总是有相位差，经过老师的帮助，我们找到了原因。这次实验培养了我们的耐心和独立思考的能力，为后面的实验打下了良好的基础。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信号的产生原理和实现方法。2、了解AM信号波形和振幅频谱的特点，并掌握调幅系数的测量方法。3、了解AM信号的非相干解调原理和实现方法。

13、二、实验原理1、AM信号的产生对于单音频信号进行AM调制的结果为其中调幅系数，要求以免过调引起包络失真。由和分别表示AM信号波形包络最大值和最小值，则AM信号的调幅系数为如图所示为AM调制的过程和频谱示意图。2、AM信号的解调AM信号由于具有离散大载波，故可以采用载波提取相干解调的方法。其实现类似于实验一中的DSB-SC AM信号加导频的载波提取和相干解调的方法。AM的主要优点是可以利用包络检波器进行非相干解调，可以使得接收设备更加简单。三、实验框图1、AM信号的产生2、AM信号的非相干解调四、实验步骤1、AM信号的产生（1）按图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以g均为1。（4）逐步增大可变直流电压，使得加法器输出波形是正的。（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信号的非相干解调（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的输出波形。（3）用示波器观察低通滤波器的输出波形。（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改变。