北邮通信原理试验报告Word文档下载推荐.docx
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分量，滤除m（t）的频率分量及四倍能通过LPF带宽窄，在锁相环中的
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
经90度移相输出信号VCO,使其保持在锁相状态。
锁定后的VCO它与输入的导频信号作为相干解调的恢复载波，后，以
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
可以通过隔直是直流分量，而经过低通滤波可以滤除四倍载频分量，
。
流电路滤除，于是输出为
三、实验框图信号的实验连接框图如图所示、根据原理图得到产生DSB-SCAM1
信号的相干解调及载波提取实验连接图2、DSB-SCAM
的压控灵敏度VCO、测量3．
四、实验步骤信号的产生—AC1、DSB模拟载频信号将音频振荡器输出的模拟音频信号及住振荡器输出的100KHZ）（1分别用连线联结至乘法器的两个输入端。
）用示波器观看音频振荡器输出信号的信号波形的幅度和振荡频率，调整为（2m（t）。
10KHZ，作为均值为0的调制信号3）用示波器观看主振荡器输出波形的幅度及振荡频率。
（）用示波器观看乘法器的输出波形，并注意已调信号波形的相位翻转与调制（4信号波形的关系。
5）测量已调信号的振幅频谱，注意其振幅频谱的特点。
（G6）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（:
使其与实际相符。
观看输出波形及其频谱。
具体调整方法如下和g,输入端接已调信号，A：
将加法器的B输入接地端接地，a.首先调整增益G，G用示波器观看加法器A输入端的信号幅度与加法器输出信号幅度。
调节旋钮G=1
使得加法器输出幅度与输入一致，说明此时输入端接导频信号。
用BA输入端仍接已调信号，b.再调整增益g：
加法器使导频信号振幅频谱旋钮，调节增益g频谱仪观看加法器输出信号的振幅频谱，此导频信号功率约为已调信号功率0.8倍。
的幅度为已调信号的边带频谱幅度的0.32倍。
的AC信号的相干解调及其载波提取、DSB—2）锁相环的调试：
（1模块及其框图如上述实验框图所示。
VCO输入VINVCO的将VCO模块前面板上的频率选择开关拨到HI载波频段的位置，模块前然后旋转VCO端暂不接信号。
用示波器观看VCO的输出波形及工作频率，。
VCO中心频率，其频率范围约为70~130KHz面板上的f0按钮，改变双踪示波器分相连接，VCO输出端与模块的VINDC然后将可变直流电压模块的DCVCO别接于输出端及输入端。
a.当直流电压为0时，调整VCO模块的f0按钮，使VCO的中心频率f0为100KHz。
b.从-2V至+2V改变直流电压，观察VCO的频率及其线性工作范围。
c.调节VCO的GAIN旋钮，使得在可变直流电压为V时的VCO频率频偏为KHz。
值得注意的是，不同GAIN值对应不同的VCO压控灵敏度。
（2）单独测量锁相环中的相乘、低通滤波器的工作是否正常
按下图所示的电路图进行试验，即锁相环处于开环状态。
锁相环中的LPF输出端不要接至VCO的输入端。
此时，下图中的乘法器相当于混频器。
的中心频率，用VCOVCO作为信号源输入乘法器。
改变信源在实验中，将另一
VCO示波器观看锁相环中的相乘、低通滤波的输出信号，它应该是输入信号与输出信号的差拍信号。
）测量锁相环的同步带及捕捉带（3作为输入于锁相环的信号源，VCO将载频提取的锁相环闭环连接，仍使用另一如下图所示。
是锁相环处于失锁小很多的频率，首先将信号源VCO的中心频率调到比100KHz
使其频率由低往高缓慢变化。
，。
调节信号源VCO状态（示波器输出为交变波形）说明锁相环由失锁状态进当示波器呈现的信号波形由交变信号变为直流信号时，入了锁定状态，记录输入信号的频率f2。
继续将信源的频率往高调节，环路电压跟着变化，直到从示波器见到的信号波
f4.形由直流突变为交流信号，说明锁相环失锁，记录此时的输入信号频率f3.f4开始，将输入信号频率从高往低调，记录再次捕捉到同步时的频率再从。
继续向低调节频率，直到再次失锁，记录频率f1上述过程可反复进行几次。
同步带
捕捉带
（4）恢复载波
a）将图中的锁相环按上述过程调好，在按照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。
若锁相环锁定，用双踪示波器可以观察发端导频信号与锁相环VCO输出的信号时候同步的，二者的相应相位差为，且很小。
若锁相环失锁，则锁相环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，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，达到移相，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，也基本同相。
d）用频谱仪观测恢复载波的振幅频谱，并加以分析。
（5）相干解调
a）在前述实验的基础上，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。
c）改变发端音频信号的频率，观察输出波形的变化。
五．实验结果与分析
（1）dsb-scam信号的产生
1、音频振荡器输出调制信号波形，频率为10KHz
100KHz
、主振荡器输出信号波形，频率为2
信号波形DSB-SC、乘法器输出3．
乘法器输出信号包络为调制信号，音频信号零点位置存在相位翻转。
4、乘法器输出频谱dB0-10-20-30-40-50kHz-60140120100040206080201520:
39ay12M
10kHz100kHz信号在处并无频谱分量，仅在左右各偏移am由图可看出，dsb-sc
处存在信号，与理论分析一致。
、加法器输出波形与频谱5．
6、加法器输出频谱dB0-10-20-30-40-50kHz-60140804060100120020201520:
36ay12M
位置为导频信号，两边为已调信号。
导频信号振幅频从图可以看出，在100KHz导频信号功率约为已调信号0.8倍，谱的幅度为已调信号频谱的边带频谱幅度的倍。
的0.8*0.8/2=0.32DSB-SCAM信号的相干解调及载波提取）（2100kHz
中心频率为VCO、调整1．
2、测试同步带和捕捉带频率+-2v直流电压为
+-10khz
频率偏移为VOC时，+-1v可变直流电压为
f1=94.37Kf2=96.15Kf3=104.2Kf4=106.4K测量得出=12.03K同步带
=8.05K捕捉带
.3、锁相环相乘
、解调输出波形4
解调输出的波形与输入波形基本同频同相，仅在幅度上有偏差。
恢复载波5.
用锁相环提取载波
提取载波的频谱图
六、思考题DSB-SCAM信号波形的特点1、说明为双边带调幅，是只传输两个边带的调制方式。
双边带调制是实DSB-SC答：
它的包络不其波形振幅随着调制信号变化，但与普通调幅波不同，现频谱搬移，的瞬间，再反映调制信号的波形，而是在零值上下变化，并且在调制信号等于0基经幅度调制后，180书岸边带调幅波的高频振荡相位可能出现度的相位突变。
，则调幅信号带W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。
s（t）的信道带宽B=2W宽为2W，因为在频域中输出此调幅信号、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。
2
dB0-10-20-30-40-50kHz-60140120402060800100201520:
3612May
答：
由图可知，导频信号功率与已调信号功率的百分比为31.2%，接近理论值32%。
3、实验中载波提取的锁相环中的LPF能不能用TIMS系统中的“TUNEABLELPF”？
不能，TUNEABLELPF中WIDE一项中带宽的滤波范围是2kHz-12kHz，输出信号频率可能大于范围被滤掉导致结果错误，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？
不能，因为锁相环的截止频率为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。
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
使用平方环法或科斯塔斯环法提取。
平方环法框图：
科斯塔斯环法框图：
）实验二：
具有离散大载波的双边带调幅（AM一、实验目的信号的产生原理和实现方法。
1、了解AM、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。
2、了解AM信号的非相干解调原理和实现方法。
3二、实验原理、AM信号的产生1对于单音频信号?
）f?
Asin（2t）m（tmm调制的结果为进行AM?
tf2?
A?
A（1asin（2ft））sint2tsin（2AA（?
t（s）A?
f））sinfcmcmmcAMcAm其中调幅系数。
?
a
A成正比，为避免产生过调制（过调会引起包络m（t）信号的包络与调制信号AM．
a?
1。
失真）要求
AM信号的振幅频谱具有离散的大载波，这是与DSB-SCAM信号的振幅频谱的不同之处。
由和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Aminmax幅系数为
Aminmax?
A?
Aminmax如图所示为AM调制的过程和频谱示意图。
信号的方法有两种，分别如下图所示。
AM产生
信号的离散AM,只是第二种方法与实验一DSB-SCAM信号加导频的产生方法类似载波要足够大，以避免产生过调制。
AM信号。
本实验采用第一种方法产生信号的解调2、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AMDSB-SCAM似于实验一中的信号加导频的载波提取和相干解调的方法。
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AM简单。
本实验采用包络检波方案。
三、实验框图信号的产生AM、1．
AM信号的非相干解调2、
四、实验步骤信号的产生1、AM1（）按图进行各模块之间的连接。
乘法器输入耦合开关置100KHz，，
（2）音频振荡器输出为5KHz主振荡器输出为DC状态。
于1g均为。
G（3）分别调整加法器的增益以（4）逐步增大可变直流电压，使得加法器输出波形是正的。
波形。
5（）观察乘法器输出波形是否为AM。
a=0.8值，调整可变直流电压，使a信号的调幅系数AM）测量6（．
（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。
五、实验结果与分析
AM信号的产生
1、音频振荡输出信号
。
5kHz由图可看出，调制信号频率约为信号振幅及频谱后、调整2a=0.8AM
由上图可看出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。
3、当a=0.8时，整流器输出波形
时，解调输出波形、当a=0.84
时，信号必将出现失真。
、当a=1时，信号过零点。
所以，当a>
156、当调制信号频率改变时，信号解调出现失真。
六、思考题信号的过调现象？
AM1、在什么情况下，会产生时，会产生过调现象，此时幅度最小值不是实际最小值，1答：
当调制系数大于实际最小值应为负值。
信号，请计算载频功率与边带功率之比值。
AM的a=0.8、对于2．
答：
AM信号公式为））]sin（2tasin（2fft）S（t?
A[1?
ccAMmAa2c）P?
（?
4
b4则可得其边带功率为：
A2c）?
P?
（2
c2载波功率为：
所以比值为3.125
3、是否可用包络检波器对DSB-SCAM信号进行解调？
请解释原因。
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。
实验三：
调频（FM）
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率。
3、了解利用锁相环作FM解调的原理及实现方法。
1、FM信号的产生
若调制信号是单音频信号
ftcos
（2）tm（）?
am则FM信号的表达式为
（t）]ft?
（st）?
Acos[2cFMc其中
aKf?
tfsin2）（t?
sin2ft
mmfmaKf?
是调制指数。
，Hz/V）为频率偏移常数（其中?
fm信号的带宽为FM由卡松公式可知．
1）?
2（fBm产生FM信号的方法之一是利用VCO，如下图所示。
f；
当输入模拟VCO输入频率为VCO的输入为，当输入电压为0时，）tm（c的振荡频率作相应的变化。
基带信号的电压变化时，VCO信号、锁相环解调FM2锁相环解调的原理框图如下图所示。
信号之间是同频关系，相FMVCO输出的FM信号与接收到的输入锁相环锁定时，位也几乎相同。
锁相环解调的原理如下所述。
，则假设锁相环输入是FM信号s（t）?
）]（t）?
Acos[2?
fts（tcFMc
v（t）.VCO的瞬时频率为对于VCO来说，它的控制电压是环路滤波器的输出
，VCO的输出可表示为）其中是VCO的压控灵敏度（Hz/V
其中
该低通滤波器用来滤除二倍锁相环中的乘法器和低通滤波器组成了相位比较器，载频分量。
鉴频器输出为
为相位差。
锁相环处于锁定状态时，相位差很小，使其中
得
是环路滤波器g（t）此时，可将锁相环等效表示为下图所示的线性模型。
图中的。
的冲激相应，其傅里叶变换为G（f）
根据这一模型，相位差可表示为
等效于
或
对上式进行傅里叶变换，得到
和、分别是的傅里叶变化。
整理上式得：
其中的
，使它满足以下条件：
及合理设计
等效于
这个结果表明，VCO的控制电压v（t）同基带信号m（t）成正比，所以v（t）就是FM解调的输出信号。
锁相环环路滤波器的频率响应G（f）的带宽应与系带信号的带宽相同，这样环路滤波器输出的噪声将被限带于W。
VCO的输出是宽带调频信号，它的瞬时频率跟随接受调频信号的瞬时频率而变。
由上面的分析可以看出，锁相环作FM解调时有两个关键点：
一是开环增益（即锁相环开环的增益）要足够大，二是环路滤波器的带宽要与基带信号的带宽相同。
三、实验框图
信号的锁相环解调FM、2．
四、实验步骤信号的产生、FM1VCO
单步调试）（1板块前面板VCO模式。
将将VCO模块的印刷电路板上的拨动开关置于VCOa.VCO”状态。
然后，将模块插入系统机架的插槽内。
上的频率选择开关置于“HIVCO端相连接，示波器接于将可变直流电压模块的输出端与VCO模块的Vinb.输出端：
100VCO的中心频率为VCO模块的f0旋钮，使?
直流电压为零时，调节。
赫兹VCO的频率及线性工作范围。
至于+2范围内改变直流电压，测量?
在-2V的频VCO使得直流电压在+/-2V范围内变化时，?
调节VCO模块的GAIN旋钮，内变化。
率在+/-5HZ输入端。
的Vin2）将音频振荡器的频率调到2Hz，作为调制信号输入于VCO（中各点信号波形。
）测量图2.4.4（3FM信号的振幅频谱。
（4）测量FM信号的解调2、VCO
1）单步调试（.”状态,前面板上的频率选择开关置于“HIa.将VCO模块置于“VCO”当直流电压为端相连接。
模块的Vinb.将可变直流电压模块的输出端与VCO+/-1V当可变直流电压为的中心频率为100kHz。
使VCO零时，调节的f0旋钮，VCO。
VCO旋钮，使的频率偏移为+/-10kHzGAINVCO时，调节的作信源，接入于锁相环，测试锁相环的VCO2（）将锁相环闭环连接，将另一个同步带及捕捉带。
．
若锁相环已锁信号输入与锁相环，将已调好的FM用示波器观察解调信号。
（3）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。
）改变发端的调制信号频率，观察FM解调的输出波形变化。
（4五、实验结果与分析．音频信号与输出FM信号1VV,xo=-1336mVV3394mV,o=x=2058m2.051.641.230.820.410.00-0.4-1-0.8-2-1.2-3-1.6-4-2.0-5500450********μs20Apr201610:
01
红：
原始信号蓝：
vco输出信号
2.FM输出信号频谱
dB
0-10-20-30-40-50zkH-6014010080120600204020Apr201610:
04
信号的锁相环解调3.FM．
V2058mV,xo=-1336mx=3394mV,o=VV2.00.51.60.41.20.30.80.20.40.10.00.0-0.4-0.1-0.8-0.2-1.2-0.3-1.6-0.4-2.0-0.5500350300500100150400450200250μs20Apr201610:
20
解调信号
六、思考题
1、本实验的FM信号调制指数β是多少？
FM信号的带宽是多少？
f5kHz?
2.5?
kHz2f?
kHz141）f?
W2（?
2、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？
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？
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。
、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？
4．
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。
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）自主完成从BIP-RZ或UNI-RZ码恢复时钟的实验。
二、实验原理：
在数字通信中，接收端为了能从接受信号中恢复出原始的数据信号，必须要有一个与收到的数字基带信号符号速率相同步的时钟信号。
通常，从接收信号中提取时钟这一过程称为符号同步或时钟同步。
1.BIP-RZ时钟恢复
假设数据独立等概，该码的功率谱密度无离散的时钟分量，仅含连续谱，如图所示。
的双极性归零码，得到50%只须使用全波整流或者平方运算，对于占空比为1整流或平方后的波形，可以看成是数据全为的单极性归零码，即为时钟信号。
时钟恢复2.UNI-RZ
离散时钟分量及奇次单极性归零码功率谱中包含了离散直流分量、连续谱、可以利用窄带滤波器或者锁相环从单极性归零码中密度如下图所示，谐波分量，提取时钟分量。
连续谱部分形成的如果滤波器足够窄，则窄带滤波器的输出功率谱密度中，干扰可以忽略。
此时输出的时域信号为1/2）
ψcos（2RV（t）=2At+b1是固定相移，可通过移相器校正，再通过整形电路可得到方波时钟。
其中ψ
PAM零均值限带时钟恢复3.
可用方法很多，很多情况下取绝对值或者取平方可以得到时钟的离散分量，这样就可以提取这个离散分量，再通过整形移相得到需要的时钟。
也可以通过超前滞后门同步器或者其他环路方式恢复时钟。
三、实验步骤：
RZ-AMI码恢复时钟从位LO）按书中示意图连接模块，将移相模块印刷电路板上的拨动开关拨到1（置。
用示波器观察实验连接图的各点波形。
）（2经移相器移相后，旋钮，使得放大器输出波形足够大，）3调节缓冲放大器的K（电平的恢复时钟。
TTL比较器输出使得恢调节移相器的相移，将恢复时钟与发送时钟分别送至双踪示波器，4（）码恢复时钟的原复时钟与发送端时
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