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1、 通信原理实验 基于LabVIEW的幅度调制姓名： 张哲熙 学号： 组员： 李美洁 指导教师： 李丞 日期： 2015/12/11 上课时间：星期 一 第 六 大节基于LabVIEW的幅度调制一、 实验目标在本实验中要在LabVIEW上完成幅度调制(Amplify Modulation, AM)的演示程序。通过实验，更好的理解AM调制原理，并初步了解图形化的编程方法，学习LabVIEW的操作以及基本模块的使用和调试方法，为后续实验奠定基础。二、 实验仪器软件：LabVIEW 2012（或以上版本）硬件：无三、 基本原理及分析AM是一种模拟线性调制方法。频域上，已调信号频谱是基带调制信号频谱的线
2、性位移；在时域上，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。AM调制的载波信号通常是射频正弦波，作为载体来传递信源信号中的信息。调制结果是一个双边带信号，中心是载波频率，带宽是原始信号的两倍。已调信号的数学表达式为：（2.1）式中，是调制信号，其直流分量为，交流分量为；是载波信号，为角频率为、初始相位为的余弦信号。从式（2.1）我们能够得出，幅度调制的已调信号就是和的乘积。为了实现对载波信号幅度的线性调制，应该包含直流分量，以保证，即（2.2）这样才能够保证的包络完全在时间轴上方，如Error! Reference source not found.所示。图2- 1 调幅信号时域表示根据式（2.2）
3、，为避免产生“过调幅”现象而导致包络检波的严重失真，兹定义一个重要参数：（2.3）式中，称为调幅指数，或调幅深度；代表调制信号的最大幅值。一般不超过0.8。下面对AM调制在频域上进行分析。对于式（2.1），我们能够直接通过傅里叶变换得到其频域表达式，如式(2.4）所示。（2.4）频谱如Error! Reference source not found.所示。图2-2 调幅信号频谱AM调制可以采用相干解调，将已调信号乘以载波后通过低通滤波器，并在幅度上做一定修正，即可以恢复出原来的调制信号。另外AM信号在满足条件下，也可以采用包络检波法。包络检波器通常由整流器和低通滤波器组成。与相干解调不同的是
4、，包络检波不需要幅度修正。四、 实验任务实现本次实验中需要完成AM Mod&dem(student)程序，该程序已经提供前面板和程序框图。在实验中需要在程序面板进行编程，以完成一个单音信号的幅度调制和解调，程序框图如图4-1：图4-1 调幅信号程序框图左边为调制电路，将载波幅度与调制信号相加后通过乘法器与载波相乘，分别输出到主界面的 “已调信号（时域）”与解调电路中，并通过频率检测得到已调信号频谱输出到“已调信号（频域）”中。本地载波则经过乘法器合成后输出到主界面的“载波信号”中。 右边为解调电路，我们采用了相干解调，将已调信号通过乘法器与载波相乘，经过下一个乘法器进行幅度调整，再通过低通滤波
5、器滤去高频载波分量得到解调信号，输出到主界面的 “解调信号”中，并通过幅度和频率检测得到解调信号的幅度与频率。 只需再进行幅度变换即可得到原信号。五、 实验结论与分析运行程序，可在主面板上观察到载波信号、已调信号、解调信号的时域波形，以及已调信号的频域波形，即包络信号；改变载波以及调制信号的幅度和频率，能够观察到已调信号在时域和频域上的变化，并且检测到的频率和幅度与设置的保持一致。图5-1 程序运行主界面六、 遇到的问题及解决方法1.连好程序框图后，在主面板上观察波形，在载波信号时域波形的图中，由于横坐标的设置有问题，我们看到的图只有白色的一大片，经过对横坐标的调整，得到了合适清晰的波形。2.
6、在解调过程中，发现检测到的解调信号幅度与原调制信号不一致，经检查发现是因为电路特性使得变换系数不正确，经调整得到准确值。七、 实验扩展解答1. AM调制中为什么要抑制载波？对于AM信号来说，抑制载波的双边带信号可以增加多少功效？答:1) 因为在AM信号中,载波分量并不携带信息,仍占据大部分功率,如果抑制载波分量的发送,就能够提高功率效率。2) 抑制载波的双边带信号调制效率为100%，对于AM信号来说，其最高调制效率（=1）为2/3。2. 简述DSB、SSB、VSB的概念和实现方式。分析并比较DSB和SSB的抗噪声性能。答:1) DSB为抑制载波双边带调幅，通过调制信号与载波信号直接相乘，再通过
7、带通滤波得到已调信号；SSB为抑制载波单边带调幅，在DSB的基础上经带通滤波得到上、下边带已调信号；VSB为残留边带调幅，是由于滤波器存在过渡带而产生的调制方法。2) DSB与SSB的抗噪声性能是一致的。因为在相同的输入信号功率和噪声条件下，两者的输出信噪比一致。3. 根据已学知识简述AM调制有哪些解调方式，它们的基本原理是什么，各有什么优缺点？答: AM调制的可以采用相干解调和包络检波。1) 相干解调将已调信号乘以载波后通过低通滤波器，并在幅度上做一定修正，即可以恢复出原来的调制信号。优点：不存在门限效应缺点：需要幅度修正2) AM信号在满足条件下，可以采用包络检波法。包络检波器通常由整流器
8、和低通滤波器组成。优点：不需要幅度修正缺点：需要保证调制信号幅度小于载波幅度，否则会产生门限效应4. 什么是门限效应？AM信号采用包络检波时为什么会产生门限效应？为什么相干解调不存在门限效应。答: 1) 当输入信噪比低于一定数值时，解调器的输出信噪比急剧恶化，称为门限效应。2) 由于包络检波属于非相干检波，解调器端不存在与调制信号相关的信号来提取调制信号，从而使信号淹没在噪声中，难以识别。3) 门限效应是包络解调（非相干解调）独有的特点，是由包络检波器的非线性解调作用引起的。对于相干解调，信号和噪声可以分别进行解调，输出端总是单独存在有用信号项。八、 心得在这次做通原实验的过程中，我接触到了L
9、abVIEW，了解、并基本掌握了LabVIEW的使用方法和设计流程。和传统的编程语言不同，LabVIEW中用图形化语言编程的方法感觉很新颖。在做实验的过程中，由于对软件环境的不熟悉，遇到了很多问题，最开始完全不知道应该从哪里入手。我通过查阅实验指导书，同时在网上也查阅了一些资料，在解决问题的同时也逐渐对LabVIEW编程熟悉起来，结合通原课上学到的知识，对AM幅度调制也有了更深刻的理解。九、 附录：程序程序见文件夹内AM Mod&dem(student).vi文件各产品过程检验的检验时机应在操作者对首件加工完成后自检，并判定合格。再由车间依据计划将需进行专检的部件填写报检单报检，在报检后首先由检验人员应检查车间是否按程序文件的规定开展了自检，然后接受报检进行检验、记录及判定。7
