实验2 振幅调制Amplitude modulation与解调 (一)

时间：2023-03-07 08:59:30 通信工程毕业论文我要投稿

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实验2 振幅调制（Amplitude modulation）与解调 (一)

通信原理实验报告

通信硬件实验一

实验2 振幅调制（Amplitude modulation）与解调
一、实验目的：
（1）掌握振幅调制器的基本工作原理；
（2）掌握调幅波调制系数的意义和求法。
（3）掌握包络检波器的基本构成和原理。
二、实验原理
1、AM调制原理
AM信号产生如图2－1所示

图2－1 AM信号时域波形

方法一：
原理框图如图2－2所示

图2－2 AM信号调制原理框图（方法一）

其中m(t)为一均值为零的模拟基带信号（低频）；
c(t)为一正弦载波信号（高频）；
DC为一直流分量。

方法二：

图2－3 AM信号调制原理框图（方法二）

2、AM信号解调原理（包络检波）

图2－4 AM信号解调原理框图

三、实验内容

1、AM信号调制
（1）采用AM信号调制原理框图方法一或方法二实现AM信号的调制。

采用原理框图方法一

（2）请实现调制系数分别为：1，0.5和1.5三种情况的调制。

1. 采用上面原理框图实现ＡＭ的调制
将音频振荡器产生的正弦信号sin(wt)的频率调节至１KHz
将可变直流电压的旋钮Ｖ调至最小

2. 实现调制系数分别为：1，0.5和1.5三种情况的调制
通过调节加法器中的ｇ即可实现不同的调制系数

调制系数为1时

调制系数为0.5时

调制系数为1.5时(不够标准，接近2了)

可参考的模块如下：
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）。

2、AM信号解调

采用包络检波的方式实现AM信号的解调。

（2）请实现调制系数分别为：1，0.5和1.5三种情况的解调。

调制系数为1时

调制系数为0.5时

调制系数为1.5时

采用的模块如下：
共享模块（Utilities Module）和音频放大器（Headphone Amplifier）

四、思考题：

（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有缺点。
答：用同步检波则在接受AM调制信号端乘一个恢复载波信号，再经过低通滤波器就完成同步解调了。
同步检波要求恢复载波于接受信号载波同频同相，一般要在发端加一离散的载频分量即导频，则在发端要分配一部分功率给导频；或者在收端提取载波分量，复杂且不经济。线形良好，增益高，对调制系数没要求。
包络检波不需要提取载波分量，比较简单经济；但要求调制系数小于等于1，抗干扰差。

（2）若调制系数大于1，是否可以用包络检波来还原信号。
答：不可以，这时已经出现失真现象。（如解调系数为1.5时已经出现失真）

（3）调制系数分别”<1”， ”>1”， ”=1”时，如何计算已调信号的调制系数？
答：可以由公式：计算。

提示：
（1）实验前应按照原理画出模块连接图。
（2）实验前要熟悉各个模块的用途，如共享模块各部分功能。
（3）实验中应首先检查各个模块是否完好。
（4）实验中若可调DC模块无法调节，可采用该模块“+5V”信号，为了完成实验中不同调制系数的要求，音频振荡器和加法器之间应加入缓冲放大器模块。
（5）调制系数公式可写为：。

实验3、SSB信号的调制与解调

一、实验目的
1、掌握单边带（SSB）调制的基本原理。
2、掌握单边带（SSB）解调的基本原理。
3、测试SSB调制器的特性。

二、实验原理
1、SSB调制原理

图3－1 SSB信号调制原理框图

2、SSB解调原理框图

图3－2 SSB信号解调原理框图

三、实验内容
1、SSB信号的调制
1、按照下面原理框图所示，利用现有模块完成SSB信号的调制
2、检查正交分相器，看其产生的两个输出是否正交，即相位相差pi/2，不正交的话说明此正交分相器是坏的，需换一个。
3、调节移相器使加法器的输出最大
4、通过调节加法器使两个乘法器的输出幅度相等
5、如果仍未出现正确的信号波形，则调节移相器，注意慢慢调，以防调过。
按照原理框图所示，利用现有模块完成SSB信号的调制。
可采用的模块如下：
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）。

实验提示：
（1）如图3－1所示，可采用音频振荡器产生一个基带信号；记录信号的幅度和频率。
（2）如图3－1所示：QPS为正交分相器，其输出为两路正交信号。
（3）如图3－1所示：载波可由主振荡器输出一个高频信号；
（4）如图3－1所示：通过移相器使载波相移Pi/2。
注意：在使用前要验证是否相移Pi/2，即两支路应正交。
（5）两路正交DSB信号通过加法器输出。
注意：两支路在加法器中增益应相同，即应分别断开每一支路，检查加法器的输出幅度应相同。
（6）考虑SSB信号的时域波形的包络是怎样的。
原理框图如下：

实验波形：

2、SSB信号的解调
按照原理框图所示，利用现有模块自己独立设计完成SSB信号的解调。

采用的模块如下：
主振荡器（Master Signals），乘法器（Multiplier），移相器（Phase Shifter），可调低通滤波器（Tunable LPF）。

思考题：
请判断SSB调制信号是上边带还是下边带，若输出为另一边带，如何连接？
答：利用软件功能可以进行相关设置，可以由软件自动计算该信号频率，由于基带信号频率为1K,载波频率为100K，所以上边带信号频率为101K，下边带信号频率为99K。要想输出为另一边带，只需把移相器反相钮调往相反方向就可以了。同时这也提供了一种分辨上下边带的方法，即通过对比调节移相器反相钮前后信号就可以看出上下边带分别是哪个了。

实验4 调频波（FM）的产生
一、实验目的：
（1）掌握调频波调制器的基本工作原理；
（2）掌握调频波的特点。

二、实验原理
FM调制原理
振荡频率随输入信号的电压改变。当输入电压为零时，振荡器产生一个频率为（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4－1所示，时域波形如图4-2所示。

图4－2 FM调制原理框图

图4－2 FM调制时域波形图

三、实验内容

设计完成FM信号调制，用示波器观察VCO输出信号时域、频域波形。
采用的模块如下：
音频振荡器（Audio Oscillator），电压控制振荡器（VCO）和缓冲放大器（Buffer Amplifiers）。
原理框图如下：

提示：
（1）实验前要了解VCO的中心频率
（2）了解频偏概念，可以通过放大器改变基带信号幅度观察FM信号时域、频域波形。
（3）实验中调节VCO，使其中心频率为10KHz。
此实验经常碰到坏的VCO，所以在连接模块之前可以先检查一下VCO的中心频率，既在不接入输入信号的情况下，将VCO的输出接到示波器那，如果看到大概频率一般为10K（此中心频率为可调的，通过调节/\f旋钮可以实现）的正弦信号则VCO是正常的，否则最好换一块再做。

03606班 17号刘邦运

通原硬件实验二

实验5 ASK调制与解调
一、实验目的：
（1）掌握 2ASK 调制器的基本工作原理；
（2）掌握 2ASK 解调器的基本工作原理。
二、2ASK 调制（解调）原理
1、2ASK 信号波形

图5-1

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
图 5－2 2ASK 调制原理框图

3、2ASK 信号解调
2ASK 信号的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
图 5－3 2ASK 解调原理框图

三、实验内容

1、2ASK 信号调制
根据2ASK 信号调制原理框图，方法一或方法二实现 2ASK 信号调制，采用的模块如下：
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）

提示：
方法一中：（1）数字信号的产生方法
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；
（2）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
（3）利用双模开关产生二进制振幅键控信号（2ASK）
方法二中：（1）序列信号应为单极性 0，1 序列，可加入“可变直流电压”调节。

采用方法一的框图为；

2ASK 信号调制波形：2、ASK 信号解调

ASK 信号的解调可以采用同步或非同步解调方式，采用的模块如下：
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）

提示：
（1）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。
（2）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。

采用非同步解调方式原理框图如下：

2ASK非同步解调波形：

实验 6 FSK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、FSK调制（解调）原理
1、FSK 调制原理框图，如图 6－1 所示

(a) 方法一：相位连续 (b) 方法二：相位不连续
图 6－1 FSK 调制原理框图
三、实验内容
1、FSK 信号调制
根据 FSK 调制原理框图 6－1(a)或(b)，实现 FSK 信号的调制。采用的模块如下：
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）。提示：

方法一：
（1）相位连续 FSK 调制系统中，使 VCO 的输出中心频率为 5KHz；
（2）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）；

方法二：
（3）相位不连续 FSK 调制系统中，可以看作两个 ASK 系统相加；
（4）两个信号的频率可分别利用音频振荡器和 VCO 的输出频率产生；
（5）数字信号的产生方法可参考 ASK 调制信号方法二实现。
（6）最后两路信号经过双模开关实现 FSK 信号的调制。
此次实验同之前的FM时一样，需要先检查VCO是否是好的，即看其输出是否为正弦波形。然后调节VCO使其中心频率为5KHz，然后按照下图连接好模块即可在示波器上观察是否出了正确波形，如没有则调节VCO增益，可得正确的FSK信号波形。

FSK非连续调制原理框图如下：

FSK相位非连续波形

FSK相位连续
FSK相位连续原理框图如下：

FSK相位连续波形：

四、思考题：
（1）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：双模开关的作用就是通过数字信号控制转换成哪个正弦信号，换句话说就是将输入信号转换成FSK信号。可用VCO模块代替，只要输入信号是TTL DATA就可以。
实验7 BPSK调制与解调

一、实验目的：
（1）掌握 BPSK 调制器的基本工作原理；
（2）掌握 BPSK 解调器的基本工作原理。
二、BPSK调制（解调）原理
1、BPSK 信号波形

图 7－1 BPSK 信号波形图

2、BPSK 调制信号的产生原理图，如图 7－2 所示：

图 7－2 BPSK 调制信号原理图

3、BPSK 信号解调
相关解调，如图 7－3 所示：

图 7－3 BPSK 信号解调原理

三、实验内容
1、BPSK 信号调制

1、调整音频振荡器，使其输出为8KHz。
2、音频振荡器TTL输出端的8KHz信号加到线性编码器的M.CLK输入端，通过线性编码器中除4电路，输出（2KHz）TTL信号至序列码产生器的时钟TTL.CLK。
3、序列码产生器的输出端，接至线性编码器的DATA输入端。由线性编码器NRZ-L输出双极性不归零码序列信号，加到乘法器的输入端。
4、如果没有在示波器上观察到正确的BPSK信号波形，则可调节移相器旋钮。

采用的模块如下：
音频振荡器(Audio Oscillator)，移相器(Phase Shiter)，序列码产生器(Sequence Generator)，线性编码器(Line-code Encode)和乘法器(Multiplier)。如图 7－4 所示。

图 7－4 BPSK 调制信号产生连接图

2、BPSK信号解调

BPSK 信号的解调采用同步解调方式。
采用的模块如下：
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)组成。如图 7－5 所示：

图 7－5 BPSK 解调信号连接图

（1）音频振荡器输出的 8KHz 信号加到移相器输入端。
（2）可调低通滤波器带宽调到 3KHz 作用，低通滤波器的输出为码序列信号。
（3）若码序列与原序列反相可调移相器，使载波信号相位变化180度。
（4 用定标模块恢复原有的数字信号，再由线性解码器解出原有的数字序列。
以上所有实验均是在器件没有损坏的情况下才可以调出正确的波形，如果确认模块连接没有错误而以上各种方式都不能得出正确波形，则说明可能某个器件是坏的，可以把每个模块的输出接到示波器检查看是否正常，查处坏掉的模块，并进行更换。
实验心得
　　通过这两次的实验，我们对于模拟信号和数字信号都有了更深刻的理解。实验过程让我们对于这些信号的调制解调过程及原理更加明确，培养了我们动手能力，对于各种器件模块的用法也更加熟悉。

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