通信原理实验报告

通信原理实验报告 实验二 振幅调制与解调 一、 实验目的

● 掌握振幅调制器的基本工作原理； ● 掌握调幅波调制系数的意义和求法； ● 掌握包络检波器的基本构成和原理。

二、 实验原理

1、AM 信号调制 对于单音频信号： ()sin(2)m m m t A f t π= 进行AM 调制的结果为：

()(sin(2))sin 2(1sin(2))sin 2AM c m m c c m c s t A A A f t f t A A a f t f t ππππ=+=+

其中调幅系数m A a A =

，要求1a ≤以免过调引起包络失真。 由 max A 和 min

A 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：

max min

max min A A a A A -= +。

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、实验设备

用模块音频振荡器（Audio Oscillator），可变直流电压（Variable DC），主振荡器（Master Signals），加法器（Adder）和乘法器（Multiplier），移相器（Phase Shifer）实现AM信号调制；

用共享模块（Utilities Module）和音频放大器（Headphone Amplifier）实现AM信号解调。

四、实验过程 1、AM信号调制 1)模块连接图

2)步骤

音频振荡器输出为1kHZ，主振荡器输出为100kHZ，将乘法器输

入耦合开

关置 DC 状态。

● 将可变直流器调节旋钮逆时针调至最小，此时输出为-2.5V 加法器输出为

+2.5V 。

● 分别调整加法器增益 G 和 g ，使加法器交流振幅输出为 1V ，DC 输出也

为 1V 。

● 用示波器观察乘法器的输出，读出振幅的最大值和最小值，用公式

计算调制系数。

● 分别调整 AC 振幅和 DC 振幅，重复上一步骤，观察超调的波形。

2、 AM 信号解调 1) 模块连接图：

2) 步骤

● 输入的AM 信号的调幅系数a=1,0.5,1.5。 ● 用示波器观察整流器的输出波形。 ● 用示波器观察低通滤波器的输出波形。

● 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。 ●

改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化。 五、 实验结果

1.乘法器输出的调制信号：调幅系数 a=1

max min max min Um Um Ma Um Um -= +

用示波器显示低通滤波器输出的解调信号，幅度、相位发生变化

2.乘法器输出的调制信号：调幅系数a=0.5

用示波器显示低通滤波器输出的解调信号，a=0.5

3.乘法器输出的调制信号：调幅系数a=1.5

用示波器显示低通滤波器输出的解调信号,a=1.5

如图，调制信号大于1的情况下，波形有一些失真。 六、实验分析

1.若用同步检波，如何完成实验？比较同步检波和包络检波的优缺点。

同步检波即相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干的参考信号与载频相乘，再经过低通滤波器做解调

同步检波原理框图

同步检波连接框图

比较同步检波和包络检波的优缺点：

设备复杂包络检波也叫非相干解调，就是直接从已调波的幅度中恢复

（1）同步检波也叫相干解调，它适用于所有线性调制信号的解调，

出原调制信号，不需要相干载波,设备简单，AM信号一般都采用包络检波

（2）当a>1时，相干解调可以恢复原信号，非相干解调不可以恢复，存在相位翻转

2.若调制系数大于1，是否可以用包络检波来还原信号。 若调制系数大于1，不可以用包络检波来还原信号，这时已经出现失真现象

3.调制系数分别“<1”，“>1”，“=1”时，如何计算已调信号的调制系数？

利用公式Ma=(Ummax-Ummin)/(Ummax+Ummin)计算AM信号的调制系数

当a>1时，因为此时为过度调制，实际最小值Ummin应代入负值

实验三SSB调制与解调 一、实验目的

●掌握单边带（SSB）调制的基本原理。 ●掌握单边带（SSB）解调的基本原理。 ●测试SSB调制器的特性。 二、实验原理 1、信号调制

上图为SSB信号的调制框图，原理是利用公式： 2、信号解调

对m(t)进行调制，求和器加法为下边带调制，减法为上边带调制。

SSB信号的解调与DSB一样，使用同步解调的方式，提取载波，与调制信号相乘，经过低通滤波，可解调出原信号。

三、实验设备

用音频振荡器（Audio Oscillator），主振荡器（Master Signals），加法器（Adder），乘法器（Multiplier）2个，移相器（Phase Shifer），正交分相器（Quadrature Phase Splitter）实现信号调制；

用主振荡器（Master Signals），乘法器（Multiplier），移相器（Phase Shifter），可

调低通滤波器（Tunable LPF）实现信号解调。 四、实验过程 1、信号调制 1.模块连接图

2、信号解调 1)模块连接图：

步骤

●将Tims 系统中的音频振荡器（Audio Oscillator）、主振荡器（Master Signals）、

正交分相器（Quadrature Phase Splitter）、两个乘法器（Multiplier）、移相器

（Phase Shifer）和加法器（Adder）按上图连接，正交分相器输出两路正交信号。

●主振荡器输出为100 kHz，电路板上的开关置于“HI”。音频振荡器输出为1 kHz。

●用示波器检查两个乘法器输出的（SC-DBC）信号，使它们的幅度相等，同时调整移

相器的相移，使加法器的输出为最大。

●从主振荡器中输出100 kHz 的余弦信号作为参考信号加入乘法器Y 输入端。

●将可调低通滤波器的频率选择范围设定在“Notm”的范围。此时低通滤波的截止频

率为5 kHz，调整截止频率，使输出信号能通过。 ●观察记录实验波形 五、实验结果

1.通过移相器使载波相移，输出如图：

2.移相后信号通过乘法器输出的DSB信号：

3.两路正交DSB信号通过加法器输出SSB调制信号：

六、实验分析

带，如何连接？分析：下边带信号。若要产生上边带信号，将余弦信

问：请判断SSB调制信号是上边带还是下边带，若输出为另一边号移相π/2,即只需将正交移相器的其中一路输出再加上一个反向后与另一路输出相加即可。上边带连接模块图如下：

实验四调频波FM的产生 一、实验目的

● 掌握调频波调制器的基本工作原理； ● 掌握调频波的特点。 二、 实验原理

振荡频率随输入信号的电压改变。当输入电压为零时，振荡器产生一个中心频率的正弦波；当输入基带信号的电压变化时，该振荡频率做相应的变化。可利用压控振荡器（VCO ）实现直接调频。FM 信号的系统框图如图所示。

调制信号为单音频信号t f a t m m π2cos )(=，FM 的表达式为 )](2cos[)(t t f A t s c c FM ?π+=， t f t f f aK d m K t m m m f t f

sin 2sin )(2)(βπττπ?== =? ∞ -

m(t)输入于VCO ，当输入电压为0时，VCO 的输出频率为fc 。当输入模拟基带信号的电压变化时，VCO 的振荡频率作相应变化。

三、 实验设备

音频振荡器（Audio Oscillator ），电压控制振荡器（VCO ）和缓冲放大器（Buffer Amplifiers ）。

四、 实验过程 1、 模块连接图

2、步骤

● 采用音频振荡器和VCO 模块按上图连接。

● 测量VCO 的V-f 曲线和电压控制振荡器的灵敏度，方法：在VCO 的Vin 端加入不同极性的电压，在不同电压下用频率计测VCO 的输出频率。

● 将VCO 的频率选择置于“L0”状态，此时VCO 的输出频率为800Hz ~ 17kHz 。 ● 用频率计来辅助设定VCO 在10kHz 左右，此为载波频率。 ● 调整VCO 的增益钮，使VCO 的频率偏移在5 kHz 。 ●

将音频振荡器的频率调到1kHz ，此信号为调制电压。

将音频振荡器的输出加到VCO 的输入端（Vin）用示波器观察VCO 的输出信号。五、实验结果

黄色波是基带信号，蓝色波是调制信号

当输入电压小于0时，VCo输出电压频率减慢，与实验预期一致。

实验5 ASK调制与解调 一、实验目的

1)掌握2ASK 信号的调制方法。 2)掌握2ASK 信号的解调方法。 二、实验原理 1.2ASK信号波形

从上图可以看出，当输入电压大于0时，VCo输出电压频率加快，

2.2ASK调制信号的产生

实验原理图，如图所示：方法一和方法二

方法一方法二 3.2ASK信号解调

可以采用同步或非同步解调方式。

非同步解调同步解调 三、实验设备

调制（采用方法一或方法二）：音频振荡器（Audio Oscillator），主振荡器（Master Signals），序列码产生器（Sequence Generator），双模开关（Dual Analog Switch）和加法器（Adder），乘法器（Multiplier），可变直流电压（Variable DC）。

解调（同步或非同步）：共享模块（Utilities Module），可调低通滤波器（Tunable LPF），可变直流电压和移相器（Phase Shifter），乘法器（Multiplier）。

四、实验过程

1.采用方法一，按如下所示的连接图连接好

产生ASK调制信号的连接图

解调连接图

2.产生数字信号：利用主振荡器模块的2KHz正弦信号加到序列码产生器的时钟控制端

（CLK）产生序列信号。

3.数字信号的调制要注意时钟同步问题：在本实验中可利用主振荡器模块的8.33KHz加到

音频振荡器的SYNC端，用于时钟同步。

4.利用双模开关产生二进制振幅键控信号（2ASK）。

5.【解调】在非同步解调中，将ASK已调信号经过整流器，低通滤波器最后通过比较器

输出；在同步解调中，载波提取可利用主振荡器和移相器（若有相位偏移）完成；然后再通过低通滤波器最后通过比较器输出

五、实验结果 1．2ASK信号的调制

蓝色波形是二进制序列波形 黄色波形是调制的2ASK信号波形 2.2ASK信号的解调

蓝色波形是原始的二进制序列波形

黄色波形是由2ASK波形解调出的二进制序列波形 实验6 2FSK信号的调制 一、实验目的

掌握频率键控（Frequency Shift Keying FSK）调制的基本组成和原理，掌握相位连续和不连续的问题。

二、实验原理 调制原理图

方法一：相位连续的FSK 方法二：相位不连续的FSK 三、实验设备

调制：主振荡器（Master Signals），序列码产生器（Sequence Generator），电压控制振荡器（VCO）和音频振荡器（Audio Oscillator），加法器（Adder），双模开关（Dual Analog Switch），可变直流电压（Variable DC）。

四、实验步骤

1.按如下连接图连接好，输入信号频率为1kHz。如图是相位连续的调制方法。

2. 相位连续2FSK调制系统中，VCO输出中心频率为5KHz，二进制数字序列信号利用主振荡器的2KHz正弦信号加到序列码产生器的时钟控制端（CLK）；

3. 观察时域、频域波形。 五、实验结果

黄色波形是二进制序列波形 蓝色波形是调制的2FSK信号波形 六、实验分析

思考：在FSK信号调制中，双模开关起什么作用，可由哪个模块代替？

答：双模开关是通过输入的数字信号来控制载波的输出的选择，可以使用双模开关来产生相位不连续的 2FSK 信号，实验中用 VCO 代替双模开关来产生相位连续的 2FSK 信号。

实验7 BPSK的调制 一、实验目的

1)掌握BPSK 信号的调制方法。 2)掌握BPSK 信号的解调方法。 二、实验原理

二进制移相键控（BPSK）调制的基本原理： 1. BPSK 信号波形

2. BPSK 调制信号的产生原理图

3. BPSK信号解调原理图

三、实验设备

Shiter），序列码产生器（Sequence Generator），线性编码器（Line-code Encode）和乘法器（Multiplier）。

调制：音频振荡器（Audio Oscillator），移相器（Phase

解调：移相器（Phase Shifter），乘法器（Multiplier），可调低通滤波器（Tuneable LPF），定标模块（decision-maker module）和线性解码器（Line-code Dncode）。

四、实验步骤 1.按如下连接图连接好