北邮通原硬件试验报告.docx

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1、信息与通信工程学院通信原理硬件实验报告姓名班级学号班内序号联系 指导教师：实验日期：.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信号的产生及相干解调的原理和实现方法.2） 了解DSB-SC AM的信号波形及振幅频谱的特点,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调试方法. 二、实验内容及步骤1. DSB-SC AM 信号的产生1根据指导书图示,连接实验模块.2示波器观察音频振荡器输出调制信号 m,调整频率10kHz ,

2、均值03示波器观察主振荡器输出信号波形和频率；观察乘法器输出,注意相位翻转4测量已调信号的振幅频谱,调整加法器的G和g,使导频信号的振幅频谱的幅度为已调信号的编带频谱幅度的 0.8倍.2、DSB-SC AM信号的相干解调及载波提取1调试锁相环a单独测试VCO的性能 Vin暂不接输入,调节f0旋钮,改变中央频率,频率 范围约为70130kHz.V in接直流电压,调节中央频率100kHz ,使直流电压在-22V变化,观察VCO 线性工作范围；由GAIN调节VCO灵敏度,使直流电压变化正负1V时VCO频 偏为10kHz.b单独测试相乘和低通滤波工作是否正常.锁相环开环,LPF输出接示波器.两VCO

3、经过混频之后由LPF输出,输出信号为差拍信号.c测试同步带和捕捉带：锁相环闭环,输出接示波器,直流耦合.将信号源VCO的频率f0调节到比100kHz小很多的频率,使锁相环失锁,输出 为交变波形.调节信号源VCO频率缓慢升高,当波形由交流变直流时说明 VCO 锁定,记录频率f2=96.8kHz,继续升高频率,当直流突变为交流时再次失锁,记 录频率f4=115.6kHz.缓慢降低输入 VCO频率,记录同步时频率f3=106.9kHz 和再次失锁时频率f1=90.7kHz.同步带 Af1=f4-f1=24.9kHz捕捉带 Af2=f3-f2=20.1kHz2恢复载波a将图中的锁相环按上述过程调好,在

4、根据指导书图示实验连接,将加法器输 出信号接至锁相环的输出端.将移相器模块印刷电路板上的频率选择开关拨到 HI位置.b用示波器观察锁相环的LPF输出信号是否是直流信号,以此判断载波提取 PLL是否处于锁定状态.假设锁相环锁定,用双踪示波器可以观察发端导频信号 cos2冗fct 与锁相环VCO输出的信号sin2冗fct+小是同步的,二者的相应相位 差为90 +小,且小很小.假设锁相环失锁,那么锁相环LPF输出波形是交流信号, 可缓慢调节锁相环VCO模块的f0旋钮,直至锁相环LPF输出为直流,即锁相 环由失锁进入锁定,继续调接f0旋钮,使LPF输出的直流电压约为0电平.c在确定锁相环提取载波成功后

5、,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VCO的输出经移相后的信号波形,调节移相器模块中的 移相旋钮,到达移相90.,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,也根本同相.d用频谱仪观测恢复载波的振幅频谱,并加以分析FFT 20 OdBVrms/div625.0kHz/div3相干解调a在前述实验的根底上,将信号和恢复载波分别连接至相干解调的乘法器的输 入端.b用示波器观察相干解调相乘、低通滤波后的输出波形.IRIGDLc改变发端音频信号的频率,解调输出信号也随之改变三、思考题1 .整理实验记录波形,说明 DSB-SC AM信号波形特点.答：DSB-SC AM

6、信号频率为载波频率10kHz,振幅包络受到调制信号限制, 但有180相位翻转.2 .整理实验记录振幅频谱,画出已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.a=0.8 ps/pc=0.323 .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:不能.恢复载波要滤除高频分量,得到载波,载波频率100kHz, TUNEABLE LPF的滤波范围为900Hz12kHz,带宽缺乏.4 .假设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.由于本实验中回复载波信号

7、的锁相环中使用了截止频率为2.8kHz的RC LPF滤波器,音频信号如果是1KHz,锁相环就会跟踪到音频信息的波形变 化,使得信号失真.5.假设发端不加导频,收端提取载波还有其他方法吗？请画出框图.答：不加导频就没有离散的频谱分量, 不窄带滤波.可用平方环法或科斯塔斯 环法提取载波.平方环法DSB-3C*平方四、心得体会由于是开头的实验,对于器材不够熟悉,调整 G和g时不知道具体作用是什么, 调整时间较久,振幅之间0.8倍也仅仅是目测.载波提取调试锁相环,最开始选 用的中央频率不当,总是调不出锁相环的效果,或者只能出现一半,后来改变中 心频率小于100kHz,根据课本上原理图连接重新调测,正确

8、测得同步带和捕捉 带.后面恢复载波比拟简单实验二 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.二、实验内容及步骤1 . AM信号的产生1)根据书中图示进行模块的连接.2)分别调整增益G和g均为1.3)观察乘法器输出是否为AM波形.4)测量AM信号的条幅系数a的值,并调整可变电压,使得a48 ,并测量振 幅频谱.RIGOL2.AM信号的非相干解调1用示波器观察整流器的输出波形,观察 LPF的输出波形2改变输入AM信号的调幅系数,观察包络检波器

9、输出波形的变化3)改变发端调制信号的频率,观察包络检波输出波形的变化三、思考题1 .在什么情况下,会产生AM信号的过调现象？答：当调制系数a1时,已调信号的包络不再是调制信号,信号波形失真,包络检波器无法从 中解调出正确信号.AM信号产生过调现象.2 .对于a=0.8的AM信号,请计算载频功率与边带功率之比.答：pc/ps=1/(0.5X 0.82)=3.1253 .是否可用包络检波器对DSB-SC AM信号进行解调？请解释原因.答：不可以.由于DSB-SC AM信号的产生由调制信号与载波直接相乘,不具有离散大载波,它的包络无法表征调制信号,故只能用相干解调方式.实验三调频(FM )一、实验目

10、的1) 了解用VCO作调频器的原理及实验方法.2)测量FM信号的波形及振幅频谱.3) 了解利用锁相环作FM解调的原理及实现方法.二、实验内容及步骤1 .FM信号的产生1单独调测VCO,方法同实验一类似.Vin接直流电压,当直流电压为零时, 调节中央频率100kHz ；在直流土 2V内观察VCO线性工作范围；由GAIN调 节VCO灵敏度,使直流电压土 2V变化 时VCO频偏为5kHz .2将音频振荡器的频率调为2kHz,作为调制信号输入 VCO的Vin端.3测量FM输出波形及振幅频谱.2 . FM信号的锁相环解调1单独调测VCO,此处同实验一中的调测完全一致.f2=94.2kHz f4=114.

11、5kHzf3=106.3kHzf1=86.5kHz2将已经调测好的FM信号输入锁相环,用示波器观察解调信号3改变发端的调制信号频率,观察 FM解调的输出波形变化 频率增大频率正常变动三、思考题1、实验中FM信号调制指数多少？ FM信号的带宽是多少？答：由于调节VCO灵敏度为2V 时频偏为10kHz,且fm=2kHz,故可知 B =5 带宽为20kHz.2、用VCO产生FM信号的优点是可以产生答频偏的 FM信号,缺点是VCO 中央频率稳定度差.为了解决FM信号大频偏及中央频率稳定度之间的矛盾,可以采用什么方案产生FM信号？答：可以采用晶振稳幅,使中央频率稳定.3、对于本实验具体所用的锁相环及相关

12、模块, 假设发端调制信号频率为10kHz, 请问实验三中的锁相环能否解调出原信号？为什么？答：不能.本实验中使用的RC LPF截止频率是2.8KHz ,如果发端频率为10KHz 的信号,超出锁相环工作频率段,不能跟踪到此频率.4、用于调频解调的锁相环与用于载波提取的锁相环有何不同之处？答：调频解调的锁相环的输出是 LPF的输出,其频率和相位与调频信号相同； 恢复载波的锁相环的输出是 VCO的输出,其频率与调频信号相同,但有90的 相差.四、心得体会有了实验一的根底之后,锁相环的调试比拟快速,没有对实验产生影响,虽然对VCO模块仍然不了解原理,但是学过锁相环的反应原理,理解实验还是可以的,FM信

13、号的产生和解调相对于前面两个实验来说连线都简单很多,也易于调整 课本上也都给出了所需要的频率等,只需要调整锁相环时细心即可.实验五时钟恢复一、实验目的1） 了解从线路码中提取时钟的原理2） 了解从RZ-AMI码中提取时钟的实现方法3请学生自主完成从BIP-RZ或UNI-RZ码恢复时钟的实验二、实验内容及步骤1从RZ-AMI码恢复时钟1按图连接各模块.将移相器模块印刷电路板上的波动开关拨到LO位置2用示波器观察实验连接图各点波形3调节缓冲放大器K的旋钮,使放大器输出波形足够大,经移相器移相之后比 较器输出TTL电平的恢复时钟4将恢复时钟与发送时钟分别送至双踪示波器,调节移相器的相移,使得恢复 时

14、钟与发送时钟的相位一致.RIGOL2从UNI-RZ码恢复时钟步骤与RZ-AMI码相同,模块选择 UNI-RZ码三、思考题1 .如何从分相码中提取时钟？答：利用符号“ 01和“10的中间跳变提取定时,然后分频得到时钟.2 .对于双极性不归零码,如果发送数据中“ 1出现的概率为90%,请问如何从 这样的信号中提取时钟？答：可利用呈现的频谱中的离散分量提取时钟信号.3 .从限带基带信号中提取时钟的原理是什么？答：将限带基带信号平方,然后通过锁相环进行提取.具原理框图如下：同步时并四、心得体会时钟提取实验对模块原理不太了解, 课本上给了详细的连接方式,移相也比拟容 易调整,没有遇到什么困难,提取结果与

15、系统自带的时钟相比没有较大出入, 实 验很成功.试验七、采样、判决一、实验目的1） 了解采样、判决在数字通信系统中的作用及其实现方法；2） 自主设计从限带基带信号中提取时钟,并对限带信号进行采样、判决、恢 复数据的实验方案,完成实验任务.二、实验内容及步骤1） .请自主设计提取时钟的实验方案,完成恢复时钟TTL电平的试验任务2） .将恢复时钟输入于判决模块的B.CLK时钟输入端TTL电平.将可调低 通滤波器输出的基带信号输入于判决模块, 并将判决模块印制电路板上的波形选 择开关SW1拨到NRZ-L位置双极性不归零,SW2开关拨到“内部位置.3） .用双踪示波器同时观察眼图及采样脉冲.调节判决模

16、块前面板上的判决点旋 钮,使得在眼图睁开最大处进行采样、判决.对于 NRZ-L码的最正确判决电平是 零,判决输出的是TTL电平的数字信号.RIGOL直流带宽限制探头数字滤波Time三、思考题对于滚降系数为1的升余弦滚降的眼图,请画出示意眼图,标出最正确采样时刻和 最正确判决门限T实验八二进制通断键控OOK、实验目的1) 了解OOK信号的产生及其实现方法2) 了解OOK信号波形和功率谱的特点及测量方法3) 了解OOK信号的解调及其实现方法二、实验内容及步骤1.OO空信号的产生1)根据实验连接图连接2)观察图中各点的信号波形3)用频谱仪测量图中各点的功率谱OOK功率谱TTL功率谱HIEDLCHI

17、1.00VFFT lOOniVrma/div500,Qu* Delay U ODD5 lO.OOkHz/div2.OOK信号的非相干解调1用示波器观察图中各点的波形 整流器输出解调输出2请学生自主完成时钟提取采样判决的实验任务 与实验五、实验七相同三、思考题对OOK信号的想干解调,如何进行载波提取？画出原理框图及实验框图输入信号窄带滤波 载波四、心得体会开始实验时忘记了 OOK信号产生的本质,载波与信号反过来处理,选用的信号 频率也不对,后来同学提醒才发现把 OOK信号记错,及时改正,最后也得到了 比拟满意的波形效果.对知识的记忆不够牢固,学过还是容易忘,需要多多稳固实验十二低通信号的采样与重

18、建一、实验目的1 了解低通信号的采样及其信号重建的原理和实现方法.2测量各信号波形及振幅频谱.二、实验内容及步骤1按图连接各模块2用双踪示波器测量图中各点的信号波形,调节双脉冲发生器模块前面板上的WIDTH旋钮,使采样脉冲的脉冲宽度约为 10 us.2用频谱仪测量各信号的频谱 采样信号及频谱重建新号及频谱RIGOLCHI 500mVI.ODOvnf Del:D.OFFT 2D.0dBVrmx；di5.0D0kHz/di三、思考题1,假设输入音频信号频率为5kHz,请问本实验的LPF输出信号会产生什么现象？ 假设音频输入信号为5kHz,而采样信号为8.3KHz,不满足奈奎斯特准那么,输出信号 会失真.2,假设输入于本实验采样器的信号频谱如书中图2.13.4(b)为了不是真恢复原基带信号,请问收端得框图作何改动?使截止频率满足2kHzf6,3kHz实验总结: