模拟线性调制系统实验

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1、实验一实验一 模拟线性调制系统实验模拟线性调制系统实验 一、实验目的实验目的 1. 研究模拟连续信号在(AM、DSB、SSB、VSB、QAM)几种线性调制中的 信号 波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近的。 2. 加深对模拟线性调制(AM、DSB、SSB、QAM)的工作原理的理解。 3. 了解产生调幅波(AM)和抑制载波双边带波(DSBSC)的调制方式，以及 两种波之间的关系。 4. 了解用滤波法产生单边带 SSBSC 的信号的方式和上下边带信号的不 同。 5. 研究在相干解调中存在同步误差(频率误差、相位误差)对解调信号的影 响，从而了解使用同频同相的相干载波在相干解调中的重要性。

2、6. 熟悉正交调幅 QAM 传输系统的原理及作用。 二、讲述内容讲述内容 1. 讲述模拟线性调制实验系统仿真基础 (1) 系统模型 系统是由相互联系相互作用的若干组成部分结合而成的，具有特定 功能的总机体，系统具体三个主要特点： (a) 系统存在于环境中。 (b) 系统大小是相对的，边界是人为划定的。 (c) 系统具有嵌套性，系统往往可以划分为若干子系统，而每个子系统 又可分解成若干更低一级的子系统。 (2) 系统模型的概念 研究一个系统的目的是为了了解系统各个组成部分之间的关系，或 者是为了预示系统在一种新的工作策略下的执行情况。模型是系统的一 种表示，是为了研究系统的目的而开发的，是系统的

3、内在联系及它与外 界关系的一种表述。这种使用模型来研究系统的方法叫做系统模拟或系 统仿真，简称仿真。 (3) 系统仿真随着计算机的发展 计算机求解复杂系统数学模型的功能也越来越强， 因此采用计算机 对系统进行仿真已日益为人们所重视和应用。 由于仿真的主要工具是计 算机，因此又称为计算机仿真。 (4) 系统所用软件 MATLAB 软件：作为整个系统的开发工具和应用环境。 2. 系统功能：确定模拟线性调制系统实验计算机仿真功能，如实验项目中 功能框图所示。 3. 实验内容 （1）常规调幅(AM) 幅度调制的原理是用低频调制信号(如话音)控制高频正弦振荡的幅 度，使其“携带”低频信号，从而进行信息传

4、输。在解调时，采用同频 同相的相干载波对已调载波进行相干解调。 （2）抑制载波双边带（DSBSC） 为了节省发射功率，提高发射效率，将载波抑制，可只发送两个边 带，这就成了抑制载波双边带调幅信号（DSBSC） ，简称双边带信号。 （3）抑制载波单边带调幅信号（SSBSC） 因双边带信号的两个边带携带相同信息，为提高频带利用率，在工 程上又往往只发送一个边带， 成为抑制载波单边带调幅信号 （SSBSC） ， 简称单边带信号。 （4）残留边带调制（VSB） SSB 信号与 AM 和 DSB 信号比较， 具有带宽窄的特点， 但工程上实 行比较困难，为了克服这种困难，提出了残留边带调制方式（VSB）

5、。 （5）正交幅度调制（QAM） 为了节省频带，用同一载频，但相位正交的两个载波分别对两路独 立信号进行 DSBSC 调制，两个已调信号可以同时在同一信道内的同 一频带内传输。平均每路占用的带宽与 SSB 方式相当。 三、演示模拟线性调制系统仿真系统的各个步骤及各个实验的全部内容三、演示模拟线性调制系统仿真系统的各个步骤及各个实验的全部内容 其中包括：如何进入仿真系统，怎样进行各种参数的设置，如：调制信号的 频率、幅度、载波信号的频率、幅度及相位等。怎样用 FFT 观测频谱，以及是 什么信号的频谱，怎样用等。 四四、实验要点和难点实验要点和难点 （一）要点: 1.同时输出正常的已调波形与调制信

6、号波形，通过对比了解已调信 号的包络正是调制信号。 2.观察已调信号的频谱，了解调制信号是如何搬移到载频附近的。 3.观测已调信号的功率谱，了解载波功率在已调信号中占有绝大比 重，载波的存在，浪费了很大一部分发送功率。 4.直流分量的大小，对 AM 的调制度有很大的影响。 5.DSBSC经上边带和下边带滤波器后， 上下边带的信号是不同的。 6.为了节省信道，进行的正交幅度调制（QAM） 。 7.在相干解调中，同步误差对解调的影响。 （二）难点： 1.在观测信号波形时，有时波形不易展开，要进行多次调节后方可 观测。 2.参数设置，如直流分量有多大，AM 产生过调。本地载波与原载 波的频差，相位差

7、有多大，对解调信号有多大影响。 3.对系统中的一些功能键不熟，实验起来就十分费时费力了。 五、易出现的问题及解决办法五、易出现的问题及解决办法 1. 将某些参数修改后不按动功能键 Apply 就开始仿真，应及时说明。 2. 将某些参数修改仿真后，不将参数返回到改变前的值。这样就得不到正 常的仿真波形，讲述实验时应加以说明。 3. 实验完成后不退出系统而直接关机，这样容易损坏计算机系统，演示实 验时应强调说明。 六、实验安排六、实验安排 本实验安排 3 学时，40 套实验设备，每人一组。 指导实验步骤如下： 1. 学生签到。 2. 了解学生对实验预习情况。 3. 讲述实验：目的、原理、系统组成、

8、实验内容、实验报告要求。 4. 演示实验。 5. 指导实验。 6. 实验完毕，检查实验数据。 实验三 PAM 调制解调 实验三 PAM 调制解调 取样保持电路 PAM解调（低通滤波） 抽样脉冲产生电路 放大电路话音输入 PAM调制电路 1 2 3 K601 一、实验目的实验目的 1.了解语音信号在通信话路终端的传输过程。 2.掌握滤波器电路在通信话路终端接收电路中的作用。 3.熟悉通信话路终端滤波器的带宽与幅频特性曲线。 二、讲述内容 讲述内容 脉冲幅度调制实验系统如图 4-1 所示， 由输入电路、 调制电路、 脉冲发生电路、 解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成，如图 4-2 所示。 图

9、4-1 脉冲振幅调制电路原理框图 1.输入电路 该电路由发送放大、限幅电路等组成。该电路还用于 PCM（一） 、PCM（二） 、 增量调制编码电路中。由限幅二极管 D601、D602 组成双向限幅电路，防止外加 输入信号幅度过大而损坏后面调制电路中的场效应管器件。电路电原理图如 4-2 所示。 2.PAM 调制电路 调制电路见图 4-2 中的 BG601。这是一种单管调制器，采用场效应管 3DJ6F， 利用其阻抗高的特点和控制灵敏的优越性，能很好的满足调制要求。取样脉冲由 该管的 S 极加入，D 极输入音频信号，由于场效应管良好的开关特性，在 TP602 处可以测到脉冲幅度调制信号，该信号为双

10、极性脉冲幅度信号，不含直流分量。 3DJ6 的 G 极为输出负载端，接有取样保持电路，由 R601、C601 以及 R602 等组成，由开关 K601 来控制，在做调制实验时，K601 的 2 端与 3 端相连，能观 察其取样定理的波形。在做系统实验时，将 K601 的 1 端与 2 端相连，即与解调 滤波电路连通。 3.脉冲发生电路 该部分电路详见图 4-2 所示，主要有两种抽样脉冲，一种由 555 及其它元件 组成，这是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉宽、频率可调的方波信号，可 通过改变 CA601 的电容来实现输出脉冲频率的变化，以便用来验证取样定理，另 一种由 CPLD 产生的 8K

11、Hz 抽样脉冲，这两种抽样脉冲通过开关 K602 来选择。可 在 TP603 处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。 4.PAM 解调与滤波电路 解调滤波电路由集成运放电路 TL084 组成。组成了一个二阶有源低通滤波 器，其截止频率设计在 3.4KHz 左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的 质量好坏直接影响着系统的工作状态。该电路还用在接收通道电路中。 5.功放输出电路 功放电路主要用来放大输出信号，提高解调后的音频信号输出功率。该电路 选用了常见的小功率运放 LM386，配以少量的外围元件来完成。放大后的音频信 号由喇叭作为负载输出。 三三、实验内容 实验内容 1音频输入

12、信号的波形和自然抽样调制后的信号波形的不同之处。 2解调后的信号和输入信号的不同之处。 3自然抽样调制后的信号波形和理论上是否相同。 四、实验安排 四、实验安排 本实验安排 2 学时,40 套实验设备，每人一组。 指导实验步骤如下: 1. 学生签到。 2. 了解学生对实验预习情况。 3. 讲述实验:目的、原理、系统组成、实验内容、实验报告要求。 4. 演示实验。 5. 指导实验。 6. 实验完毕,检查实验数据。 实验四 脉冲编码调制 PCM 实验四 脉冲编码调制 PCM 一、实验目的实验目的 1. 加深对 PCM 编码过程的理解。 2. 熟悉 PCM 编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3

13、. 了解 PCM 系统的工作过程。 二、讲述内容 讲述内容 0 l A Vo lVi A=j 0 Vo l lVi =0 (b)(a) 话音输出 话音输入 解码 量化 滤波 低通 解调 (接收) (发送) 抽样 信道 再生 PCM信号 编码 发送 放大 1. PCM的原理如图6-1所示。 话音信号先经防混叠低通滤波器， 进行脉冲抽样， 变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号） ，然后将幅度连 续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转 换成二进制码。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即 共有28=256个量化值，因而每

14、话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。为解决 均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间 隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号 时分层疏、量化间隔大，如图62所示。 图 6-1 PCM 的原理框图 图 6-2 A 律与律的压缩特性 2. PCM编译码电路TP3067芯片介绍。 3.3. PCM编译码电路。 三三、实验内容 实验内容 1.用同步的简易信号观察 A 律PCM八比特编码的实验 2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验 四、实验安排 四、实验安排 本实验安排 2 学时,40 套实验设备，每人一组。 指导实验步骤如下: 1.

15、 学生签到。 2. 了解学生对实验预习情况。 3. 讲述实验:目的、原理、系统组成、实验内容、实验报告要求。 4. 演示实验。 5. 指导实验。 6. 实验完毕,检查实验数据。 实验五 数字信号载波调制实验 实验五 数字信号载波调制实验 一、实验目的实验目的 1. 运用MATLAB软件工具仿真数字信号的载波传输。研究数字信号载波调制 ASK、FSK、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。 2. 研究频移键控的两种解调方式：相干解调与非相干解调。 3. 了解高斯白噪声方差对系统的影响。 4. 了解伪随机序列的产生、扰码及解扰工作原理。 二、讲述内容 讲述内容 1. 实验目的。 2. 数字信号

16、载波调制的基本原理。 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK） ，频移键控 （FSK）和相移键控（PSK） 。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参 数，如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干 解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。 在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是载 波在二进制调制信号 1 或 0 的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为 通断键控（OOK） 。二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两 倍。 在二进制频移键控中，载波的频率随调制信号 1 或 0 而变，1 对应于载波 频率 f1，0 对应于载波频率 f2，二进制频移键控已调信号可以看作是两个不 同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽（B） 与|f2f1|之和。 在二进制相移键控中，载波的相位随随信号 1 或 0 而改变，通常用相位 0 度和 180 度来分别表示 1 或 0。二进制相移键控的功率谱与通断键控的 相同，只是少了一个离散的载频分量。 m 序列是由