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1、-第 1 页通信原理硬件实通信原理硬件实验验 北邮通信工程北邮通信工程-第 2 页通信原理硬件实验通信原理硬件实验实验报告实验报告学院：信息与通信工程班级：2009211119姓名：xx学号：0921056x班内序号：23-第 3 页目录目录必做部分选做部分-第 4 页实验一：双边带抑制载波调幅（实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）一、实验目的一、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
2、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
3、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，-第 5 页于是输出为。三、实验框图三、实验框图1、DSB-SC AM 信号的产生2、DSB-SC AM 信号的相
4、干解调及载波提取3、测量 VCO 的压控灵敏度四、实验步骤四、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
5、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 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
6、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。-第 6 页五、五、实验结果与分析实验结果与分析（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 10.33k
7、Hz，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 处存在信号，与理论分析一致。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
8、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 80120kHz，VCO 的压控灵敏度约为 20kHz/V。3、GAIN 调节后直流输入 1V 频偏 10kHz4、锁相环由失锁进入锁定状态，LPF 输出直流实验
9、中将信号源 VCO 的中心频率由比 100kHz 小很多开始往高调的过程中，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的频率 f3=107kHz，继续往低调节频率，直到再次失锁，记录频率 f1=90kHz。由此可知锁相环在 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=12
10、kHz。-第 7 页5、输入为 100kHz 主振时锁相环进入锁定状态6、锁相环中 VCO 输出信号与导频信号的相位差约为 907、锁相环中 VCO 输出信号经过移相器后信号与导频信号同频同相 18、锁相环中 VCO 输出信号经过移相器后信号与导频信号同频同相 2-第 8 页9、调制信号及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，频率相位都比较吻合，仅在幅度上有所差距，在工程上可以说已经达到调制解调的目的。10、改变发端音频振荡器的频率后的调制信号及解调信号-第 9 页由图可知，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、思考题六、思考题1、说明 DS
11、B-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 2W，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：
12、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
13、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。-第 10 页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：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、问题及解决方法七、问题及解决方法本次实验是整个实验过程中的第一个实验，我感觉也是最难的一个。我和同组的谢丽君同学在这个实验上费了很大功夫，中间实在做不下去的时候，就先做后面的实验再回来做实验一。最后，我们分了四次课才真正完成这个实验。这次实验不光给了我们一个下马威，还培养了我们的耐心，也让我们接触了实验的仪器，为后面的实验打下了良好的基础。-第 11 页实验二：具有
14、离散大载波的双边带调幅实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）一、实验目的一、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、实验原理二、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mAaA，要求1a 以免过调引起包络失真。由maxA和minA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
15、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。-第 12 页（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
16、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。（5）改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化。-第 13 页五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、调制信号（加直流）由图可看出，调制信号频率为 5.38kHz，而载波频率为 100kHz。另外调制信号加上直流电压后，加法器输出波形为正值。2、调整加法器增益由图可看出加法器
17、输入输出幅值相等，即增益 G=1。3、调整加法器增益 g=1由图可看出加法器输入输出幅值相等，即增益 g=1。4、乘法器输出波形由图可知，乘法器输出包络与调制信号幅值变化相同，且其中调幅系数 a=0.8。5、两个通道显示的调制前后信号幅度波形6、调整 a=0.8 后 AM 信号振幅及频谱由上两图可看出，AM 信号振幅为 3V，包络峰峰值为 2.4V，所以可得 a=0.8。在频谱图中，在 100kHz 处有明显的载频分量，在左右 5kHz 处有搬移后的边频分量。7、当 a=0.8 时，解调输出波形由图可知，输出后的正弦信号频率约为 5.36kHz，与原信号只有 0.02kHz 的偏差。8、当 a
18、=1.0 时，解调输出的波形由图可以看出，当 a=1 时，信号过零点。所以，当 a1 时，信号必将出现失真。9、改变调制信号频率为时解调输出-第 14 页由图可知，当调制信号频率改变时，信号解调出现失真。六、思考题六、思考题1、在什么情况下，会产生 AM 信号的过调现象？答：当调制系数大于 1 时，会产生过调现象，此时幅度最小值不是实际最小值，实际最小值应为负值。2、对于 a=0.8 的 AM 信号，请计算载频功率与边带功率之比值。答：AM 信号公式为()1sin(2)sin(2)AMcmcStAaf tf t则可得其边带功率为：2()44cbA aP 载波功率为：2()22ccAP 所以比值
19、为：=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。因为已调信号的包络与 m(t)不同，并不代表调制信号，有负值部分，且在与 t轴的交点处有相位翻转。而包络应该为正幅度。-第 15 页七、问题及解决方法七、问题及解决方法本次实验比起实验一较为简单，我们也逐渐熟悉了设备和软件的使用方法。整体感觉这次实验做得还不错，但是有些地方没有做更多的比较，有些遗憾。以后的实验我们两个会尽可能多的加上比较部分。-第 16 页实验三：调频（实验三：调频（FM）一、实验目的一、实验目的1、了解用 VCO 作调频器的原理及实验方法。2、测量 FM 信号的波形图及振幅频
20、率。3、了解利用锁相环作 FM 解调的原理及实现方法。二、实验原理二、实验原理1、FM 信号的产生单音频信号经 FM 调制后的表达式为其中调制指数fmaKf。由卡松公式可知 FM 信号的带宽为FM 信号的产生框图如下图所示。VCO 的输入为()m t，当输入电压为 0 时，VCO 输入频率为cf；当输入模拟基带信号的电压变化时，VCO 的振荡频率作相应的变化。2、锁相环解调 FM 信号锁相环解调的原理框图如下图所示。VCO 的压控电压()v t同基带信号()m t成正比，所以()m t就是 FM 解调的输出信号。锁相环解调 FM 信号有两个关键点，一是开环增益足够大，二是环路滤波器的带宽要与基
21、带信号带宽相同。三、实验框图三、实验框图1、FM 信号的产生2、FM 信号的锁相环解调四、实验步骤四、实验步骤1、FM 信号的产生-第 17 页（1）单步调试 VCOa.将 VCO 模块的印刷电路板上的拨动开关置于 VCO 模式。将 VCO 板块前面板上的频率选择开关置于“HI”状态。然后，将 VCO 模块插入系统机架的插槽内。b.将可变直流电压模块的输出端与VCO模块的Vin端相连接，示波器接于VCO输出端：直流电压为零时，调节 VCO 模块的 f0 旋钮，使 VCO 的中心频率为 100赫兹。在-2V 至于+2 范围内改变直流电压，测量 VCO 的频率及线性工作范围。调节 VCO 模块的
22、GAIN 旋钮，使得直流电压在+/-2V 范围内变化时，VCO 的频率在+/-5HZ 内变化。（2）将音频振荡器的频率调到 2Hz，作为调制信号输入于 VCO 的 Vin 输入端。（3）测量图 2.4.4 中各点信号波形。（4）测量 FM 信号的振幅频谱。2、FM 信号的解调（1）单步调试 VCOa.将 VCO 模块置于“VCO”,前面板上的频率选择开关置于“HI”状态.b.将可变直流电压模块的输出端与 VCO 模块的 Vin 端相连接。当直流电压为零时，调节 VCO 的 f0 旋钮，使 VCO 的中心频率为 100kHz。当可变直流电压为+/-1V 时，调节 VCO的 GAIN 旋钮，使 V
23、CO 的频率偏移为+/-10kHz。（2）将锁相环闭环连接，将另一个 VCO 作信源，接入于锁相环，测试锁相环的同步带及捕捉带。（3）将已调好的 FM 信号输入与锁相环，用示波器观察解调信号。若锁相环已锁定，则在锁相环低通滤波器的输出信号应是直流分量叠加模拟基带信号。（4）改变发端的调制信号频率，观察 FM 解调的输出波形变化。五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、VCO 输入直流电压为 0 时，f0=100kHz-第 18 页2、音频信号3、FM 输出信号由上两图可看出，调制信号一个周期为 0.5ms，频率为 2kHz。当调制信号到达正峰值时，调频信号最为密集；反之，在到达负峰值时，调频信
24、号最为稀疏。4、FM 输出信号频谱上图可看出，FM 输出信号频谱并不规整，带宽约为 15kHz。5、FM 解调波形由上图所示，由于滤波等原因，波形频率正常，峰值出现一定失真。6、改变调制信号频率 20kHz 带来失真由以上两图可看出，改变调制信号频率仍可以成功解调出原始信号。但当调制信号频率增大时，解调输出幅值降低，噪声干扰较大，继续增大调制信号频率可能无法解出原始信号。此外，20kHz 不在锁相环的同步带内，此时用锁相环解调会使锁相环进入失锁状态，无法正确解调出原信号。六、思考题六、思考题1、本实验的 FM 信号调制指数是多少？FM 信号的带宽是多少？答：52.522(1)14fkHzfkH
25、zWfkHz2、用 VCO 产生 FM 信号的优点是可以产生大频偏的 FM 信号，缺点是 VCO 中心频率稳定程度差。为了解决 FM 大频偏以及中心频率稳定度之间的矛盾，可采用什么方案来产生 FM信号？答：为了使中心频率稳定，可以使用锁相环形成反馈，使得它仅用确保 VCO 中心频率的稳定性及准确度与晶振一致。3、对于本实验具体所用的锁相环及相关模块，若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调制信号？为什么？答：不能，因为 10KHz 不在锁相环的同步带内，此时用锁相环解调会使锁相环进入失锁状态，无法正确解调出原信号。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
26、同之处？答：在调频解调中使用的滤波器为低通滤波器，滤波器输出接至示波器和 VCO，即锁相环调后的显示信号为低通滤波器的输出信号；在时钟提取中使用的滤波器为环路滤波器，滤波器输出仅接至 VCO 中，而锁相环输出信号应为 VCO 的输出信号而不是低通滤波器的输出信号。七、问题及解决方法七、问题及解决方法本次实验也是我们两个认为第二困难的实验，尤其是锁相环部分。经过实验一，我们对锁相环的性能有了一定的了解，但是对于分析仍然存在一定的不足。我们问了许多同学后，才完成本次实验。对于 FM，我在通原软件实验里已经对调制方法及解调有了相当的理解，本次实验则在实际应用上理解更深。-第 19 页实验六：眼图实验
27、六：眼图一、实验目的一、实验目的了解数字传输系统中“眼图”的观察方法及其作用。二、实验原理二、实验原理实际通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统产生畸变，总是在不同程度上存在码间干扰的，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。而眼图可以直观地估价系统码间干扰和噪声的影响，是常用的测试手段。从眼图的张开程度，可以观察码间干扰和加性噪声对接收基带信号波形的影响，从而对系统性能作出定性的判断。三、实验框图三、实验框图四、实验步骤四、实验步骤1、将可调低通滤波器模块开关置于 NORM 位置。2、将主信号发生器的 8.33kHz TTL 电平的方波输入与线路编码器的 M.CLK 端，经四分
28、频后，由 B.CLK 端输出 2.083kHz 的时钟信号。3、将序列发生器模块的印刷电路板上的双列直插开关选择“10”，产生长为 256 的序列码。4、用双踪示波器同时观察可调低通滤波器的输出波形和 2.083kHz 的时钟信号。并调节可调低通滤波器的 TUNE 旋钮及 GAIN 旋钮，以得到合适的限带基带信号波形，观察眼图。五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、时钟信号如图，时钟信号为由 B.CLK 输出的 2.08kHz 方波信号。-第 20 页2、经过低通滤波器后的信号波形3、眼图由图可看出，CH1 为经过序列发生器产生的序列信号波形叠加所产生的眼图，CH2 为2.08kHz 时钟信
29、号。图中“眼睛”闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感。在取样时刻上，图中噪声容限为 4V，判决门限为 0V。六、问题及解决方法六、问题及解决方法本次实验，除了最开始不知道如何调出眼图以外都很顺利。因为实验六并没有要求解码输出而仅是观察眼图，所以较为简单。在通原的理论课程中，老师并没有仔细地讲解眼图，所以本次实验对于编码解码的过程理解来说非常重要。我们找到了相应的判决门限，采样时刻，为后续的实验做好了准备。-第 21 页实验七：采样、判决实验七：采样、判决一、实验目的一、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
30、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、实验原理二、实验原理在数字通信系统中的接收端，设法从接受滤波器输出的基带信号中提取时钟，用以对接受滤波器输出的基带信号在眼图睁开最大处进行周期性的瞬时采样，然后将各采样值分别与最佳判决门限进行比较做出判决、输出数据。三、实验框图三、实验框图1、采样、判决系统框图2、时钟提取电路四、实验步骤四、实验步骤1、请自主设计图 2.8.1 中的提取时钟的实验方案，完成恢复时钟（TTL 电平）的实验任务。请注意：调节恢复时钟的相移，使恢复时钟的相位与发来的数字基带信号的时钟相位一致（请将移相器模块印刷电路板上的拨动开
31、关拨到“LO”位置）。2、按照图 2.8.1 所示，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，并将判决模块印刷电路板上的波形选择开关SW1 拨到 NRZ-L 位置（双极性不归零码），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 码的最佳判决电平是零，判决输出的是 TTL电平的数字信号。-第 22 页五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、采样与眼图的关系由上图可看出，在基带信号与时钟对比图中时钟上升沿处于眼睛张开
32、最大处，为理想的采样时刻。-第 23 页2、经过低通滤波器的信号和判决信号由图上可以看出，在最佳采样时刻的采样可以较好还原信号。-第 24 页3、原信号与解调后信号对比如图，判决信号与原信号基本一致，仅仅存在一定时延，从工程上看已经达到目的。六、思考题六、思考题对于滚降系数为=1 的升余弦滚降的眼图，请示意画出眼图，标出最佳取样时刻和最佳判决门限。答：如上图，0 为最佳判决门限，眼睛长大最大时为最佳取样时刻。七、问题及解决方法七、问题及解决方法本次实验的时钟提取部分，我们没有单独进行电路设计，而是采用了引出的时钟信号。其他方面，由于已经对眼图有所了解，我们能很快完成解调信号的调试，实验比较顺利
33、。我们也看出，一定的时延不可避免，但在工程上已经达到目的，算是成功。-第 25 页实验八：二进制通断键控（实验八：二进制通断键控（OOK）一、实验目的一、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其测量方法。3、了解 OOK 信号的解调及其实现方法。二、实验原理二、实验原理二进制通断键控(OOK)方式是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的导通与关闭。如图所示。OOK 信号的解调方式有相干解调和非相干解调两种。本实验采用非相干解调。其原理图如图所示。三、实验框图三、实验框图1、OOK 信号的产生2、OOK 信号的非相干解调四、实验步骤四、实验步骤
34、1、OOK 信号的产生（1）用示波器观察图 2.9.4 中的各点信号波形。（2）并用频谱仪测量图 2.9.4 各点的功率谱（将序列发生器模块印刷电路板上的双列直插开关拨到“11”，使码长为 2048）。2、OOK 信号的非相干解调（1）用示波器观察 2.9.5 中各点的波形。（2）自主完成时钟提取、采样、判决的实验任务（需要注意的是，恢复时钟的相位要与发来信号的时钟相位一致）。-第 26 页五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、4 分频后 2.083kHz 时钟由图可知，此时钟为双极性不归零码，幅值约为 2.3V。2、序列码发生器输出及频谱3、OOK 信号由图可以清晰看出 OOK 信号与码序
35、列的对比，输出为 1 时，OOK 信号有输出，反之则为 0。4、OOK 信号频谱由图可知 OOK 信号频谱主瓣在 100kHz 处，宽度约为 5kHz。码序列速率 Rb=2.083bps，主瓣宽度约为 2Rb，与理论值大致相符。理论分析可知，双极性不归零码的频谱无冲激信号，所以由双极性不归零码产生的 OOK 信号也不含冲激分量，如图所示。5、整流器输出由图可看出，经过整流器输出，信号零值以下翻转。6、时钟提取1 路为提取信号，2 路为原始时钟。7、解调输出由图可知，输出波形与原信号相比，仅存在一定的幅度衰减以及时延。六、思考题六、思考题对 OOK 信号的相干解调，如何进行载波提取？请画出原理框
36、图及实验框图。答：从接收到的 OOK 信号提取离散的载频分量，恢复载波。框图如下七、问题及解决方法七、问题及解决方法有了上一个实验的帮助，本次实验比起前几次实验轻松不少，而且我们惊喜地发现 ook信号的调制解调都相对简单，可以完成很多实际应用。-第 27 页实验十二：低通信号的采样与重建实验十二：低通信号的采样与重建一、实验目的一、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、实验原理二、实验原理频带受限于0,Hf的模拟基带信号，可以唯一地被采样周期12sHTf的采样序列值所确定。将该样值序列通过一截止频率为Hf的 LPF，可以无失真地重建或者恢
37、复出原基带信号。实验原理图如上图所示，一模拟音频信号()m t通过采样器输出被采样信号()sm t，由周期采样脉冲序列()s t控制一开关的闭合与打开构成采样器。将采样信号通过一低通滤波器即可恢复原基带信号。三、实验框图三、实验框图四、实验步骤四、实验步骤1、按照图连接各模块。2、用双踪示波器测量图中的各点信号波形，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 10s。3、用频谱仪测量各信号的频谱，并加以分析。五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、原始信号 m(t)，频率 2kHz由图可知，原始信号幅值约为 0.8V，频率 2kHz。2、采样冲激序列 s(t)如
38、图，采样脉冲的脉冲宽度约为 10s3、采样信号 ms(t)由图可知，冲激序列的幅值与此时刻原始信号的幅值相等。-第 28 页4、采样信号 ms(t)及其频谱由图可知，采样信号频谱也为一冲激序列，包络为采样冲激序列频谱的包络。5、重建信号 m(t)及其频谱由图可知，虽然有一些噪声干扰，但已能较完整地恢复出原信号，频率约为 2kHz。六、思考题六、思考题1、若采样器的输入音频信号为 5kHz，请问本实验的 LPF 的输出信号会产生什么现象？答：由于采样冲激序列为 8.3kHz，所以当输入音频信号为 5kHz 时，采样信号无法满足奈奎斯特抽样定理，所以会产生失真。2、若输入于本实验采样器的信号频谱如
39、图，（a）请画出其采样信号的振幅频谱图；（b）为了不失真恢复原基带信号，请问收端的框图作何改动？答：（a）采样信号的振幅频谱图为8.3-8.3f/KHz022Ms(f)（b）要达到不失真恢复原基带信号，就必须满足奈奎斯特抽样定理，且使得采样信号低频部分可被完全滤出，所以频谱需要满足截止频率26.3kHzfkHz，即调整 LPF 的截止频率七、问题及解决方法七、问题及解决方法本次实验为低通信号的采样与重建，实验步骤及操作都比较简单，并且在教材中有比较详细的实验结果表述，因此在进行本实验时没有遇到什么比较大的问题。通过本次实验，我对低通信号的采样、重建与奈奎斯特抽样定理有了更深的理解。-第 29
40、页实验九：二进制移频键控（实验九：二进制移频键控（2FSK）一、实验目的一、实验目的1、了解连续相位 2FSK 信号的产生及实现方法。2、测量连续相位 2FSK 信号的波形及功率谱。3、了解用锁相环进行的 2FSK 信号解调的原理及实现方法。二、实验原理二、实验原理2FSK 是用二进制数字基带信号去控制正弦载波频率，传号和空号载波频率分别为1f和2f。本实验产生的是相位连续 2FSK。以双极性不归零码为调制信号，对载波进行 FM 得到连续相位 2FSK，表达式为：其带宽可以用卡松公式近似为其中bR为主瓣带宽。用 VCO 作为调频器来产生相位连续的 2FSK 框图如下图所示。连续相位 2FSK
41、信号解调可以采用锁相环解调，原理框图如下图所示。三、实验框图三、实验框图1、连续相位 2FSK 信号的产生2、连续相位 2FSK 信号的锁相环解调四、实验步骤四、实验步骤1、连续相位 2FSK 信号的产生（1）单独测试 VCO 压控灵敏度。a.首先将 VCO 模块的 Vin 输入端接地，调节 VCO 模块前面板上的 f0 旋钮，使 VCO 中心频率为 100kHz。b.将可变直流电源模块的直流电压输入于 VCO 的 Vin 端。改变直流电压值，测量 VCO的中心频率随直流电压的变化情况，调节 VCO 前面板上的 GAIN 旋钮，使 VCO 在输入直流电压为2V 时的频偏为2kHz，即压控灵敏度
42、为 1kHz/V。（2）按图连接各模块，序列发生器的时钟频率为 2.083kHz。（3）用示波器观察图中各点的信号波形。-第 30 页（4）用频谱仪测量 2FSK 信号的功率（序列发生器码长为 2048）。2、连续相位 2FSK 信号的锁相环解调（1）单独测试 VCO 压控灵敏度。a.首先将 VCO 模块的 Vin 输入端接地，调节 VCO 模块前面板上的 f0 旋钮，使 VCO 中心频率为 100KHz。b.将可变直流电源模块的直流电压输入于 VCO 的 Vin 端。改变直流电压值，测量 VCO的中心频率随直流电压的变化情况，调节 VCO 前面板上的 GAIN 旋钮，使 VCO 在输入直流电
43、压为+1V 时的频偏为+10KHz。（2）将锁相环闭环连接，另外用一个 VCO 作为信源，输入于锁相环的输入端，测试锁相环的同步带及捕捉带。（3）将已调好的连续相位 2FSK 信号输入于锁相环，观察锁相环是否已锁定，若已锁定，则锁相环的 LPF 输出是直流加上解调信号。若未锁定，则调解锁相环 VCO 的 f0 旋钮，直至锁定，并使 LPF 输出的直流电平为 0。观察解调信号波形。-第 31 页五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、连续相位的 FSK 信号中心频率 100kHz，压控灵敏度 1kHz/V2、经过编码器后导致频率偏移由图，在编码为 1 时，频率为 97.66kHz，编码为 0 时
44、，频率为 102.46kHz。3、2FSK 输出频谱-第 32 页4、线路编码器由图，线路编码器的编码时钟为 2.083kHz5、序列信号发生器-第 33 页6、未经判决的解调输出如图分别为未经判决的解调输出和原始的信号编码，可以看出波形大致吻合。未经判决的信号虽然大致可以恢复出波形，但是存在的起伏较大，需要进一步判决。7、采样判决输出如图为原始的信号输入和采样判决后的输出。可以看出只是相位上存在滞后。另外，判决后的信号全部是正值。0V 表示 0，与输入的信号有所差别。六、问题及解决方法六、问题及解决方法本次试验进行的是二进制移频键控 2FSK。经过理论课的学习，我们对 2FSK 有了一定的了
45、解，对于产生的波形也较为熟悉。不过在这次实验中，我们仍在解调上遇到了不少问题，用了两节实验课才做完。最开始，我们都不能解调出像样的信号。后来，我们本来想偷懒去掉采样判决的步骤，但是发现波形确实起伏较大。在最后一节实验课上，我们才做完这个实验，感觉颇费功夫，但是巩固了 2FSK 解调的知识。-第 34 页实验十一：信号星座实验十一：信号星座一、实验目的一、实验目的1、了解 MPSK 及 MQAM 的矢量表示式及其信号星座图。2、掌握 MPSK 及 MQAM 信号星座的测试方法。二、实验原理二、实验原理在数字通信理论中，信号波形在正交信号空间的矢量表示具有重要意义。它是利用信号波形的矢量表示工具，
46、将 M 个能量有限信号波形相应地映射为 N 维正交信号空间中的 M个点，在 N 维正交信号空间中 M 个点的集合称为信号星座图。常用数字调制方式中，OOK 信号和 2PSK 信号可用一维矢量描述，正交 2FSK、M2的 MPSK 及 MQAM 信号波形可以用二维矢量描述。MPSK 信号的二维矢量表示为三、实验框图三、实验框图四、实验步骤四、实验步骤（1）按照图 2.12.3 连接各模块。（2）将序列发生器模块印刷电路板上的双列直插开关拨到“11”位置，产生长为 2048 的序列码。（3）将多电平编码器输出的 I 支路多电平信号及 Q 支路多电平信号分别接到示波器的 X 轴及 Y 轴上，调节示波
47、器旋钮，可看到 M=4,6,8 的 MPSK 或 MQAM 信号星座。请注意多电平编码器模块前面板上的开关。上端开关是选择 MPSK 调制方式或者 MQAM 调制方式，下端开关是选择信号星座的点数 M。五、实验结果与分析五、实验结果与分析1、M=4 时 MPSK2、M=8 时 MPSK-第 35 页3、M=16 时 MPSK4、M=4 时 MQAM5、M=8 时 MQAM-第 36 页6、M=16 时 MQAM由以上 6 个图可看出实验结果与理论分析结果一致。六、思考题六、思考题1、请画出 OOK，2PSK 和正交 2FSK 信号的星座图。答：OOK 信号的星座图：F1(t)SS102PSK 信号的星座图：F1(t)SS1001正交 2FSK 信号的星座图：F1(t)F2（t）2、在相同点数 M 下，MSPK 和 MQAM 谁具有更好的抗噪声性能？答：在相同的点数 M 下，MQAM 信号的抗噪声性能更好，M4 的情况下 MQAM 的误符率小于 MPSK 的误符率。七、问题及解决方法七、问题及解决方法本次实验较为顺利，算是最为简单的一个了。做这个实验时我们还没有学到信号星座，只能通过翻教材和阅读讲义来知其一二，好在原理并不复杂。虽然我对信号星座还没有理论知识，但通过本次实验我对其有了直观感受，这让我在之后的理论课上学习知识有了很好的铺垫，对知识更容易理解。