通信系统实验报告材料

word第一次系统实验通信组实验四 常规双边带调幅与解调实验AM一、实验目的1、 掌握常规双边带调幅与解调的原理与实现方法。2、掌握二极管包络检波法原理。3、了解调幅信号的频谱特性。4、了解常规双边带调幅的优缺点。二、实验容1、完成常规双边带调幅，观测AM信号的波形与其频谱。2、采用二极管包络检波法，解调AM信号。三、实验原理1、常规双边带调幅AM常规双边带调制简称调幅AM。假设调制信号的平均值为0，将其叠加一个直流偏量后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域表示式为假如为确知信号，如此AM信号的频谱为其典型波形和频谱幅度谱如图4所示图4 AM信号的波形和频谱假如为随机信号，如此已调信号的频域表示必须用功率谱描述。由波形可以看出，当满足条件：时，AM调幅波的包络与调制信号的形状完全一样，因此用包络检波的方法很容易恢复出原始调制信号；如果上述条件没有满足，就会出现“过调幅现象，这时用包络检波将会发生失真。但是可以采用其它的解调方法。由频谱可以看出，AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三局部组成，参照图4-2所示，通常我们将已调信号频谱中画斜线的局部称为上边带，不画斜线的局部称为下边带。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构一样，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带有载波分量的上边带信号，它的带宽是基带信号带宽的2倍，即AM信号的载波分量并不携带信息。当调制信号为单音余弦信号，即时，有用功率用于传输有用信息的边带功率占信号总功率的比例，即调制效率可以写为在“满调幅时，也称100调制调节下，这时调制效率的最大值为。因此，AM信号的功率利用率比拟低。AM的优点在于系统结构简单，价格低廉，所以至今调幅制仍广泛用于无线电广播。本实验采用的AM调幅框图如如下图5所示。图5 AM调幅实验框图上图中，由信号源模块DDS模拟信源直接提供调制信号，即含直流分量的正弦模拟信号，同时将信号源模块384KHz正弦载波作为载波输入，两者相乘得到“AM调幅信号输出。模块电路中“调制深度调节12旋转电位器可调节乘法器的调制深度。2、包络检波法解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复出原基带信号即调制信号。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调包络检波。前面提到，当AM信号在满足的条件下，其包络与调制信号的形状完全一样。因此，AM信号一般都采用简单的包络检波法来恢复信号。本实验采用的二极管峰值包络检波器如如下图6所示。图6 AM解调实验框图包络检波法实验中将AM调幅信号送入“调幅输入，经二极管包络检波得到“检波输出信号，它是AM调幅信号的包络，然后再经一级RC低通滤波器，复原出原调制信号。四、实验测试记录1、“基波输入和“调幅输出信号波形分析：从图中可以看出，消息信号是AM调幅信号的包络。从表达式上来看，调幅信号的幅度真是消息信号加上一个常数，所以消息信号是AM调幅信号的包络。2、“检波输出和“解调输出波形分析：上图就是检波输出和解调输出的波形。检波输出上方的波形经过一个LPF就是解调输出下方的波形，低通滤波器滤除了高频分量，得到的波形更接近原来的波形。可以看出在幅度上与原信号有所差异。实验五 双边带抑制载波调幅与解调实验DSB-SC AM一、实验目的1、掌握双边带抑制载波调幅与解调的原理与实现方法。2、掌握相干解调法原理。二、实验容1、采用乘法器实现DSB调幅，观测DSB调幅信号的波形与频谱。2、采用相干解调法解调DSB调幅信号。三、实验原理1、DSB调幅在常规双边带调幅过程中，载波不携带任何信息，信息完全由边带传送。因此，如果在AM调制模型中将直流去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号DSBSC，简称双边带信号DSB。其典型波形和频谱如图7所示。图7 DSB信号的波形和频谱DSB信号的调制效率是100，即全部功率都用于信号传输。但由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。DSB信号解调时需采用相干解调，也称同步检波。DSB信号虽然节省了载波功率，但它所需的传输带宽仍是调制信号带宽的两倍，与AM信号带宽一样。实验中采用如下框图8实现DSB调幅。图8 DSB调幅实验框图由信号源模块提供不含直流分量的2K正弦基波信号和384K正弦载波信号，经乘法器相乘，调制深度可由“调制深度调节旋转电位器调整，得到DSB调幅信号输出。2、相干解调法相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号的频谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调如此是调制的反过程，即把在载频位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调器适用于所有线性调制信号的解调。实验中采用如下框图9实现相干解调法解调DSB信号。图9 DSB解调实验框图相干解调法将DSB调幅信号与相干载波相乘，得“相乘输出信号，再经低通滤波器取出低频分量，即可恢复出原始的基带调制信号。四、实验测试记录1、DSB-SC AM的信号波形分析：图中为上方为调制信号，下方为以调信号。可看到调制信号不再是以调信号幅度的包络。1、 DSB-SC AM的信号波形分析：DSB-SC AM的频谱是不含有载波的频谱的，所以在中心频率点没有凸起。比照AM的频谱，清晰地显示了两者的区别。2、 DSB-SC AM的解调分析：DSB-SC AM采用的是相干解调，将调幅后的信号和相干载波相乘，得到“相乘输出上方的信号，相乘输出的结果含有原始的基带调制信号和高频的分量，在经过低通滤波器取出低频分量，得到“解调输出下方，即是原始的基带调制信号。实验六 单边带调幅与解调实验SSB AM一、实验目的1、掌握单边带调制与解调的原理与实现方法2、了解SSB包括上边带、下边带调制信号的频谱特性3、了解单边带调幅的优缺点二、实验容1、按相移法SSB调制框图，实现SSB调制，观测SSB调幅信号的波形与频谱2、采用相干解调法解调调幅信号三、实验原理1、相移法SSB调幅SSB信号的时域表示式为。式中，“对应上边带信号，“+对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相，称是的希尔伯特变换。根据上式可得到用相移法形成SSB信号的一般模型，如图10所示图10 相移法形成SSB信号的模型2、SSB解调单边带信号的解调不能采用简单的包络检波，它的包络检波更不能反映调制信号的波形，因此我们采用相干解调法解调SSB信号。四、实验测试记录1、基波相移分析：图中一个是基波相移前的波形，另一个是相移后的波形，两者的相位差了90。2、载波相移分析：图中一个是载波相移前的波形，另一个是相移后的波形，和基波相移一样，两者的相位也差了90。3、两路DSB信号分析：图中两路DSB信号同样在相位上有差异。3、 上边带输出分析：图中在频谱图中下边带受到了抑制。5、下边带输出分析：图中在频谱图中上边带受到了抑制。6、解调输出分析：SSB AM采用的是相干解调，将调幅后的信号和相干载波相乘，得到“相乘输出的信号，相乘输出的结果含有原始的基带调制信号和高频的分量，在经过低通滤波器取出低频分量，得到“解调输出，即是原始的基带调制信号。实验七 频分复用实验FDM一、实验目的1、了解复用的概念。2、理解频分复用的原理。3、掌握频分复用的系统框图与其实现方法。二、实验容1、两路不同载频的DSB调幅信号频分复用，观测频分复用前后信号波形与频谱的变化。2、对频分复用信号先解频分复用，再分别解调幅复原。三、实验原理当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时，该信道就可以被多路信号共享，例如的干线通常有数千路信号在一根光纤中传输。复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。信号多路复用有两种常用的方法：频分复用FDM和时分复用TDM。时分复用通常用于数字信号的多路传输，将在时分复用实验TDM中阐述。频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式，主要用于模拟信号的多路传输，也可用于数字信号。在FDM中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段子通道，每路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带防护频带进展分隔，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。频分复用系统的实验框图如如下图11所示。图11 频分复用系统实验框图信号源模块提供两路模拟信号，经模拟调制模块分别与192K正弦载波、384K正弦载波相乘，得两路DSB调幅信号，其调制深度可由“调制深度调节旋转电位器调整。然后将两路不同载频的DSB调幅信号送入复用模块频分复用电路中相加，得频分复用信号。为防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率，以使各路已调信号频谱之间留有一定的防护频带。这里选择载波频率分别是192K和384K，满足每路话音信号4KHz的标准带宽。在接收端，先经复用模块频分解复用电路，别离出两路已调信号，再将已调信号送入模拟解调模块分别进展相干解调，复原出原始模拟信号。四、实验测试记录1、 两种频率的基波分析：2、 两种频率的载波分析：3、复用波形分析：从图中可以看出在190KHz和380KHz左右有两个峰值，存在190KHZ和380KHZ的频分复用。4、解复用波形分析：分别使用包络检波和相干检波得到1KHZ和2KHZ的基波信号16 / 16