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1、实验五 调频信号的解调一、 实验目的1、 了解如何使用锁相环(PLL)解调调频信号2、 了解调频波的特点二、 实验原理（1 ） 普通鉴相器解调先将调频信号变为调幅调频信号，使该调幅调频信号的幅度比例于调频信号的瞬时频率，然后再利用一调幅解调器取其包络，恢复出基带信号。FM 到 AM 变换器 包络检波器FM 信号 AM 信号 输出输入 s(t)=Ac cos2fct+2Kf FM 至 AM 变换模块由微分器实现，微分器输出经包络检波再滤除直流，就恢复出原 m(t)。输出波形不能和 AM 信号的包络完全对应是由于存在一定的时延。（2 ） 锁相环解调当锁相环处于锁定状态时，可等效为线性模型： 即 V
2、CO 的压控电压 v(t)比例于基带信号 m(t)，所以 v(t)是调频解调的输出信号。三、 实验步骤方法一：普通鉴频器解调1、 按下图连接正弦信号 sin 经过 VCO 后产生调频信号（直接调制方法，如实验四） ，然后经过 FM-AM 转换，上图使用微分器实现转换功能，之后再经过包络检波即可解调恢复出原始信号。上图中用低通滤波器来模拟包络检波器，而在其之前加入一全波整流模块，使其恢复的信号更为精确。2、 设置参数全波整流：信号源：频率为 1rad，幅度为 0.5VCO：低通滤波器：示波器：频谱器：四、 结果分析时域：第一条为调频信号，是疏密间隔的正弦波形，同实验四。第二条为经过微分器后的调幅
3、调频信号，即完成了 FM 到 AM 的转变，可以看出波形既有包络的变化，也有频率间隔的变化，其包络和频率同时承载了原始信号的信息。最后一条线为解调信号，恢复出了原始的正弦基带信号。频谱：解调后的频谱，在低频出有一个峰值，即只有低频部分，为正弦基带信号的频谱图。方法二：锁相环法解调1、 按下图连接假设上图中锁相环是开环形式，即低通滤波器与 VCO 之间的连接断开。同时假设输入信号是未经过调制的单一频率的载波。这个框图就像一个幅度调制信号的解调器。如果VCO 的中心频率调节到输入载波的频率上，输出将是一个直流电压，输出信号的幅度取决于 VCO 与输入信号的相位差。现假定 VCO 输出频率变化缓慢，
4、根据频率改变的方式，输出的将是一个缓慢变化的交流信号。如果变化足够缓慢，输出值看起来会像一个电压值在变的直流信号。直流电压值的符号变化取决于 VCO 频率改变的方式。连接上图中的锁相环，低通滤波器的输出电压控制 VCO，使它的频率改变，这样经过很短的一段时间，VCO 的输出频率就会锁定在输入信号的频率上。这个方法称为载波的频率捕捉。下一步就是假设输入信号是频率的调制信号。对于一个低频信号而且偏移量不大的情况下，你可以想象 VCO 将会尽量跟踪输入信号的频率。2、 设置参数信号源：同上Vco：设置灵敏度低通滤波器：设置截止频率和带宽频谱器：示波器：四、结果分析：时域：恢复解调出原始正弦基带信号。
5、频谱：解调后的频谱，在低频出有一个峰值，即只有低频部分，为正弦基带信号的频谱图。但有少量毛刺。五、 实验总结通过这次实验，我在上一个实验四的基础上了解了调频信号的两种解调方法。首先是普通鉴频器解调，这个方法比较简单，只需要经过一步 FM-AM 转换，将频率上包含的信息转到幅度上，然后通过包络检波将信息提取出来恢复即可。通过实验原理图，我清楚了各个模块的实现方法。FM-AM 转换通过一微分器即可实现，而包络检波可通过全波整流加低通滤波器实现，最后得到了较好的解调信号。而方法二是用锁相环，我认为很难。在学习通信原理课的时候，就对于锁相环的工作方式很困惑。经过了这次实验，我通过调节，设置参数，观察不
6、同点的波形，比较清楚的了解了锁相环的工作原理，觉得锁相环是一个很聪明很灵活的解调方法。这次实验的确使我收获颇丰。实验六 ASK 调制与解调一、 实验目的1、 了解幅度键控 ASK 调制与解调的基本组成和原理。二、 实验原理用数字基带信号去控制正弦型载波的幅度称为振幅键控 ASK。2ASK 是指二进制振幅键控，又名 OOK，它以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开启与关闭。其产生框图：功率谱密度：在 AWGN 信道条件下，OOK 信号的解调方法有相干解调和非相干解调。两种解调方法的原理如下：非相干解调：三、 实验步骤（1 ） 调制1、 按下图连接用时钟控制产生二进制随机序列做原始信号，再与正弦载
7、波信号相乘，即可得到幅度键控信号。2、 设置参数Clock1：周期为 2s 的时钟频率正弦：频率为 1HZ 的正弦信号示波器：四、结果分析时域：上图为产生的周期为 2s 的二进制序列，下图为将其与载波相乘后，即进行 ASK 调制后的波形。即在原信号为 1 时，为正弦波形，原信号为 0 时，相乘结果也为 0.（2 ） 解调方法一：1、 按下图连接非相干解调：首先产生 OOK 信号，即通过随机二进制序列与载波相乘产生。经过一个整流器，低通滤波器模拟的包络检波器，提取信息。最后通过比较判决模块，恢复出原始的二进制序列。2、 设置参数示波器:整流器：Clock1：正弦：低通滤波器：比较判断模块：四、结
8、果分析时域：第一条线为二进制随机序列单极性，第二条线为经过低通滤波器后的波形，滤除了高次频率。最后一张图为经过比较判决模块后的图，即解调后恢复的信号，对比可得与原信号一致。方法二：1、 按下图连接相干解调：将载波信号移相后作为恢复的载波提取。首先由二进制随机序列和载波相乘产生 OOK 信号，然后通过再与恢复的载波相乘，经过低通滤波器，最后经过一比较判决模块，恢复出原始二进制序列。2、设置参数Clock1：Clock2：为移相器提供时钟正弦：移相器：低通滤波器：比较判断模块：示波器：四、 结果分析第一条线为二进制随机序列单极性，第二条线为经过低通滤波器后的波形，滤除了高次频率。最后一张图为经过比
9、较判决模块后的图，即解调后恢复的信号，对比可得与原信号一致。五、 实验总结通过这次实验，我学习了数字信号的调制与解调中的幅度键控调制 ASK。以二进制序列作为原始输入信号的过程称为 OOK，这是最简单的一种调制方法。首先调制部分，只需要一个乘法器将输入信号与载波相乘即可。解调部分有两种解调方式，相干解调和非相干解调。相干解调即用载波相乘后通过判决恢复出原始信号，而非相干解调采用包络检波器，然后经过判决恢复出原始信号。这个实验进行的十分顺利，没有遇到太大的问题。我认为数字信号的调制与解调想比与模拟信号容易。主要差别在于判决模块，需要找到正确的判决门限，对于单极性码，大于门限判为 1，小于门限判为
10、 0，即可成功准确地恢复出原始输入信号。实验七 FSK 调制和解调一、 实验目的1、 了解频率键控 FSK 调制和解调的基本组成和原理。2、 学习 SCICOM 模块的使用。二、 实验原理用二进制数字基带信号去控制正弦载波的载频称为二进制移频键控。其对应的表达式为：其波形产生框图分为相位连续型和相位不连续型：相位不连续的信号产生框图如下：相位连续的信号产生如下：其中 B 表示数字基带信号带宽， 为调频器的频偏=f1-f2.FSK 相干解调的原理图如下：三、 实验步骤（1 ） 产生相位连续的 FSK 信号1、 按下图连接用时钟控制产生二进制随机序列作为原始输入信号，经过一 VCO 产生相位连续的
11、 FSK 信号。2、 设置参数Clock1：用来控制产生二进制随机序列Clock2：控制示波器扫描频率、在这个参数下 图像失真很大 所以增加采样点：VCO：示波器：四、结果分析第一条线为二进制随机序列，为单极性方波。第二条线为产生的 FSK 信号，为相位连续的，可见其为频率疏密间隔的正弦信号。（2 ） 相位不连续的 FSK 信号产生1、 按下图连接由时钟控制产生二进制随机序列作为原始输入信号，同时用两个频率的正弦信号作为载波调制原信号，通过比较判决模块，产生 FSK 信号。2、 设置参数同上四、结果分析上图中第一个图为原始的二进制随机序列，第二个图为调制后的信号波形，为间隔疏密的正弦波形且有相
12、位突变，即为相位不连续的 FSK 信号。（3 ） FSK 信号相干解调1、 按下图连接首先用时钟控制产生原始二进制序列作为输入信号，用调制模块产生相位不连续的 FSK 信号，在原理图中，有一个带通滤波器用来滤除部分噪声，而在本试验中，未加入噪声，所以省去带通滤波器。用两个正弦载波信号与之相乘后经过低通滤波器，S/H 在沿眼图张开最大的时候采样，将上下两路信号相减，经过比较判决模块决定输出。恢复出原始的二进制序列。2、设置参数四、 结果分析五、 实验总结本次实验做了 FSK 的调制与解调，比实验六稍微复杂一些。需要两个正弦信号，上下两路相减决定输入到判决模块实验八 PSK 调制与解调一、 实验目
13、的1、了解二进制相移键控（PSK）调制与解调的基本组成和原理。二、 实验原理用二进制数字信号控制正弦载波的相位成为二进制移相键控，可用 2PSK 或 BPSK 表示。用下图显示 2PSK 信号产生方式。解调：解调 BPSK 信号可以分为两个步骤。1. 通过与载波相乘，得到包含基带信号包络的波形。2. 通过低通滤波器检测第一步得到波形的包络，恢复二进制波形。解调过程见下图。本实验中的 Carrie 载波由调制载波充当。三、 实验步骤（1 ） 调制1、 按下图连接用由时钟控制产生的二进制随机序列首先经过一单极性到双极性的转换即等效于原理图中的脉冲成型滤波器。然后与一正弦信号相乘，产生 2PSK 信
14、号。2、 设置参数Clock：用于产生随机二进制序列正弦：频率为 2HZ示波器：四、结果分析时域：第一条线为随机二进制序列，为双极性码。第二张图中有相位突变的正弦信号即2PSK 信号，相位代表了原始信息，每次的相位突变代表原始输入信号的变化。（2 ） 解调1、 按下图连接将由时钟控制产生的二进制随机序列首先经过一单极性到双极性的转换。用上一个调制合成一超级模块，然后经过该超级模块，产生 2PSK 信号。与正弦信号相乘后经过低通滤波器即可解调出原始信号。2、 设置参数Clock：用于控制产生二进制序列Psk 产生中的正弦：频率为 2HZ正弦：低通：设置截止频率为 2.2hz示波器：四、 结果分析
15、时域：上图为双极性二进制序列，下图为经过低通滤波器后的波形，因为没有进行判决所以与原信号不同，但可以看出对应关系，即大于 0 的对应原来的 -1，小于 0 的对应原波形的+1.若再加入一比较判决模块即可解调恢复出原始信号。五、 实验总结通过这次实验，我加深了对 2PSK 调制与解调的认识和理解。在实验过程中，实际的连接图与原理图有一定的出入，在和同学讨论之后我们了解了所有模块的功能。在完成上述解调之后，我又按照实验七的方法和模块加入了采样和判决模块，最后可以正确的恢复出原始信号。相位键控调制就是用双极性的二进制序列控制正弦载波相位，+1 时相位为 0，-1 时对应相位为 180 度，是一个十分
16、巧妙的方法，实验过程也比较容易，恢复结果比较好。实验九 正交幅度调制的产生一、实验目的1、了解频率键控调制和解调的基本组成和原理。2、学习 SCICOS 模块的使用。二、实验原理QAM 调制正交幅度调制 QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制 QAM具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。正交幅度调制（QAM）信号采用了两个正交载波 ，每一个载波都tftfcc2sino和被一个独立的信息比特序列所调制。,2sin)(2cos)()( tftgAtftgAtu cTmscTm Mm,.1图 1 M=16QAM 信号星座图式中
