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1、通信原理硬件实验报告班级： 姓名： 学号： 实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）实验目的1. 了解DSB-SC AM信号的产生及相干解调的原理和实现方法。2. 了解DSB-SC AM的信号波形及振幅频谱特点，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。实验步骤及系统框图图（1）抑制载波的双边带产生方法DSB-SC AM信号的产生（1） 按照图所示，将音频振荡器输出的模拟音频信号及主振荡器输出的100khz模拟载波信号分别用连接线连至乘法器
2、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幅度及振荡频率，调整音频信号的输出频率为10khz，作文均值为0的控制信号（3） 用示波器观看主振荡器输出信号波形的幅度及振荡频率（4） 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信号波形关系（5） 测量已调信号的振幅频谱，注意其振幅频谱的特点（6） 按照图将DSB-SC AM信号及导频分别连到加法器的输入端，观看加法器的输出波形及振幅频谱，分别调整加法器中的增益G和g，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，用示波器观看加法器A输入端的信号幅度与加法器输出信号幅度
3、。调节旋钮G，使得加法器暑促幅度与输入一致，说明此时G=1（b） 将调整增益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。DSB-SC AM信号的相干解调及载波提取1. 锁相环调试单独测量VCO性能VCO模块及其电路框图如图所示。实验中注意要将VCO模块印刷电路板上的开关拨到VCO模式。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，VCO的Vin输入端暂不接信号（此时Vin被模块内部接地）。用示波器观看VCO的输出波形及
4、工作频率f0，然后旋转VCO模块前面板上的f0旋钮，改变VCO中心频率f0，其频率范围约为70130khz。然后将可变直流电压模块的DC输出端与VCO模块的vin端相连接，双踪示波器分别接于VCO输出端及DC输出端。当直流电压为零时，调节VCO模块f0旋钮，使VCO的中心频率为100khz。从-2V至+2V改变直流电压，观察VCO的频率及线性工作范围。调节VCO模块的GAIN旋钮，使得在可变直流电压为+-1时的VCO频率偏移为+-10khz。值得注意的是，不同GAIN值对应不同的VCO压控灵敏度。单独测量锁相环中的相乘、低通滤波器的工作是否正常。按图所示的电路图进行实验，即图中的锁相环处于开环
5、状态。锁相环中的LPF输出端不要接至VCO的输入端。此时，图中的乘法器相当于混频器。在实验中，将另一VCO作为信号源输出与乘法器。改变信号源VCO的中心频率，用示波器观看锁相环中的相乘、低通滤波的输出信号，它应是输入信号与VCO输出信号的差拍信号（差频信号）。测量锁相环的同步带及捕捉带。按图将载频提取的锁相环闭环连接，仍使用另一VCO作为输入于锁相环的信号源，如图所示。锁相环的输出和输入存在差频或相差时，这种差别会体现在环路滤波器的输出上。如果环路滤波器的输出接近直流，它将对VCO形成一个负反馈控制，使锁相环输出信号的频率和相位能跟踪输入，此即同步状态（锁定状态）。锁定状态下，若输出信号的频率
6、或相位发出轻微变化，VCO的输出都能进行跟踪。如果环路滤波器的输出是交变的，则锁相环处于失锁状态。失锁状态下锁相环中的乘法器相当于混频器，此时环路滤波器输出的是乘法器两端输入信号的差拍信号。设锁相环当前处于锁定状态，向上或向下改变锁相环的输入信号频率，使之远离VCO的中心频率，则当输入信号频率超过某边界值后，VCO将不再能跟踪输入的变化环路失锁。向上和向下改变输入信号频率对应有两个边界频率，称这两个边界频率的差值为同步带。若锁相环当前处于失锁状态，向上或向下改变锁相环的输出信号频率，使之接近VCO的中心频率，则当输入信号频率进入某边界值后，VCO将能跟踪输入的变化，环路锁定。向上和向下有有两个
7、边界，称这两个边界频率的差值为捕捉带。下面测量锁相环的同步带和捕捉带。按图进行连接，用示波器观看锁相环中LPF输出端信号波形。首先将信号源VCO的中心频率调到比100khz小很多的频率，使锁相环处于失锁状态。调节信号源VCO，使其频率由低往高缓慢变化，当示波器呈现信号波形由交流信号变为直流信号时，说明锁相环由失锁状态进入了锁定状态，记录输入信号的频率f2，如图所示。该图表示锁相环锁定时，环路控制电压Vin与输入信号频率的关系。在锁定状态下，环路控制电压Vin是直流。继续将信号源的频率往高调节，环路电压Vin跟着变化，直到示波器见到的信号波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
8、号频率f4。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时的频率f3.继续向低调节频率，直到再次失锁，记录频率f1。上述过程反复进行几次。由锁相环锁定时的环路电压Vin与输入信号频率的关系可画图，根据测量得到的f1、f2、f3及f4值可算出锁相环的同步带及捕捉带为:同步带 f1=f4-f1捕捉带 f2=f3-f2在上述基础上，当VCO的压控灵敏度为10khz/V时，此锁相环的同步带约为12khz，对应的Vin输入的直流电压约为0.6v。最后，将主振荡器模块的100khz，余弦信号输入于锁相环，适当调节锁相环VCO模块中的f0旋钮，使锁相环锁定于100khz，此时LPF输出的直流电
9、平约为零电平。2恢复载波（1）将图中的锁相环按上述过程调好，在按照图的实验连接，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。（2）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cos2fct与锁相环VCO输出的信号sin(2fct+)时候同步的，二者的相应相位差为90+，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f0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f0旋钮，使LPF输出的直流电压约为0电
10、平。（3）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90，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。（4）用频谱仪观测恢复载波的振幅频谱，并加以分析。3相干解调（1）在上述实验的基础上，按照图2.2.3所示，将相干解调的相乘、低通滤波模块连接上（将“TUNEABLE LPF”模块前面板上的频率范围选择开关拨到WIDE位置），并将发送来的信号与恢复载波分别连至相干解调的乘法器的两个输入端。（2）用示波器观察相干解调相乘、低通滤波后的输出波形。改变发端音频振荡器的频
11、率，解调输出信号也随之改变。需指出，由于本实验系统所提供的锁相环中的RC LPF的3dB带宽为2.8KHz，所以此DSB-SC AM实验的调制信号频率选为10KHz。实验结果音频振荡器输出10KHZ正弦信号作为调制信号。基带输入信号波形图：载波波形：乘法器输出的已调信号波形及频谱：分别调整加法器中的增益G和g，观看加法器输出波形及振幅频谱。调整G=1加法器输出：调整g，导频信号振幅幅度为已调信号边带频谱0.8倍调VCO的压控灵敏度，观察VCO频谱VCO开环锁相环通过低通之前的频谱VCO开环过低通后波形及频谱闭换VCO过低通之前)失锁闭环过低通由频谱可清楚地看到低通滤波器滤掉了高频成分两频率相差
12、极大，锁相环输出频率相差极大时过低通后由其频谱可见当两频率相差极大是锁相环输出亦接近零频，效果类似于“被锁定”。锁相环锁定锁定频谱锁相环失锁锁相环同步带与捕捉带取值： f1f2f3f4f/kHz95.0596.68104.45106.34Vin/V0.520.4-0.36-0.52示意图：(锁相环中心频率f0=100.49khz，见上锁相环锁定频谱图)恢复载波在调节好锁相环之后,LPF输出已经基本为直流信号了,这是表示锁相环已经是锁定状态了而此时用双踪示波器观察到导频信号和锁相环输出信号是同步的,相位相差约为90相移后相干解调对比波形用示波器观察解调信号和DSB-SC AM信号,可以看出解调后
13、的波形和AM信号的包络基本是一致的。.实验结果分析由时域可知产生的已调信号存在相位翻转。由频谱可以看出，产生的双边带抑制载波调幅信号被搬移到载频附近，但不包含离散分量，这是由于模拟基带信号的频谱成分中不包含离散的直流分量。当调节加法器增益后，输出波形幅度也相应变化，说明已调信号的幅度与载频幅度成正比。截图中的差频信号图揭示了锁相环工作原理，即利用输入和输出的频差调解反馈控制电路，形成频率锁定。当锁相环输入频率接近VCO的中心频率时，处于锁定状态，而频率相差变大时，锁相环失锁，但试验中发现当两频率相差大到一定程度时，锁相环又进入“锁定”状态，又上图的频谱可清晰地发现这一规律。锁定时导频信号和锁相
14、环输出信号是同步的,相位相差约为90。由相干解调的截图可知，解调信号和产生的DSB-SC AM信号包络基本是一致的，略有相移。当调解音频输入频率超过一定范围后，则会产生解调失真的情况。思考题1. 整理实验记录波形，说明DSB-SCAM信号波形特点。答:双边带调幅信号的包络仍然是随调制信号而变化，但它已不能完全准确地反映低频调制信号的变化规律。在调制信号的负半周，已调与原载波反相；在调制信号的正半周，已调波与原载波同相；在调制信号的过零点处，调幅信号发生1800相位突变。因为双边带信号不包含载波,所以发送的全部功率都载有信息，功率利用率高。2. 整理实验记录振幅频谱，画出已调信号加导频的振幅频谱
15、图（标上频率值）。根据此振幅频谱，计算导频信号功率与已调信号功率之比。答：答：中心频率为100KHz，带宽为20KHz已调信号信号功率：导频信号功率：再带入实验中测的数据得：fcfc+Wfc-W3. 实验中载波提取锁相环的LPF是否可用TIMS系统中的”TUNEABLE LPF”?请说明理由。答：不可以.实验中使用的是RC LPF，参数为-3dB 2.8kHz，TUNEABLE LPF是椭圆滤波器，截止频率是5KHz，通带为纹波，会对实验结果产生影响。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。实验提供锁相环滤波中心频率为2.8kHz，当
16、音频信号变为1kHz时将不能得到正确输出。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：在收端采用平方环法或COSTAS环法从接收信号中提取载波。窄带滤波器平方环法：环路滤波器平方 2PSK信号移相器二分频恢复载波VCO科斯塔环：低通滤波恢复载波环路滤波VCO 2PSK信号-低通滤波实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）实验目的1. 了解AM信号的产生原来及实现方法。2. 了解AM的信号波形及振幅频谱的特点，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。实验步骤及系统框图AM信号的产生（1） 按图2.3.4进行各模块之间的连接。（2） 音频振荡
17、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和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。（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。AM信号的非相关解调（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（RECTIFIER）的输出波形。（3） 用示波器观察低通滤波器（LPF）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
18、的频率，观察包络检波输出波形的变化。图（2）振幅调制的产生方法实验结果AM波的形成：1.调整加法器的增益a) G的调整将加法器的一个输入接地,另一个接信号,用示波器观察输入输出波形振幅,调整到其振幅相等时说明G=1b) g的调整将接地的输入接信号,用示波器观看加法器的输出信号与输入信号的振幅比,原理同上2加法器输出为正我们的试验台时钟信号出问题，发生指标不合格接到同学试验台上的正确时钟信号3.AM波形：a=0.8振幅频谱：AM波形过调AM的解调输出：非相干解调通过整流器输出波形，由于经过乘法器，得到和频和差频，频谱中正好可以得到这个结论。整流过调波形低通滤波器输出波形改变输入AM的调幅系数，观
19、察包络检波器的输出波形调幅系数增大调幅系数减小改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出频率增大频率减小实验结果分析在进行试验时，发现连线正确却总是得不到稳定的理想波形，于是猜想是信号源可能出现了问题，在对信号发生器进行示波器观察的时候发现波形不稳定，有一个低频分量验证了猜想。在a1时会产生AM信号的过调现象。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：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。答：不可以，因为DSBSC AM 信号波形的包络并不代表调制信号，在与t 轴的交点处有相位翻转。实验三：调频(FM)实验目的1.了解用V
20、CO作调频器的原理及实验方法。2.测量FM信号的波形及振幅频谱。3.了解利用锁相环作FM解调的原理及实现方法。实验步骤FM信号的产生（1）单独调测vco（a）将vco模块的印刷电路板上的拨到开关置于vco模式，将频率选择开关置于“hi”状态。然后，将vco模块插入插槽（b）将可变直流电压模块的输出端与vco模块的端相连接，示波器接vco输出端l 当直流电压为0时，调节f0旋钮，使vco中心频率为100khzl 在-2v+2v范围内改变直流电压，测量vco的频率及线形工作区域l 调节vco的“gain”旋钮，是的直流电压在-2v+2v范围内变化时，频率在-5khz+5khz范围内变化（2）将音频
21、振荡器的频率调到2khz，作为调制信号输入于vco的端（3）测量各点波形（4）测量fm波的振幅频谱FM信号的锁相环解调（1）单独调测vco（a）将vco模块的印刷电路板上的拨到开关置于vco模式，将频率选择开关置于“hi”状态。然后，将vco模块插入插槽（b）将可变直流电压模块的输出端与vco模块的端相连接，示波器接vco输出端l 当直流电压为0时，调节f0旋钮，使vco中心频率为100khzl 调节vco的“gain”旋钮，是的直流电压在-1v+1v范围内变化时，频率在-10khz+10khz范围内变化（2）将锁相环闭环连接，将另一个vco作为信源，接入锁相环，测试锁相环的同步带及捕捉带。（
22、3）将已调测好的FM信号输入于锁相环，用示波器观察解调信号。若锁相环已锁定，则在LPF输出的信号应该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。实验结果1.FM波的产生VCO100KHZ的中心频率音频震荡信号调到2khz产生的FM波的波形可见在原信号幅度较大时，FM波频率较小，波形较松；原信号幅度较小时，FM波频率较大，波形较密。VCO开环锁相环通过低通之前的频谱VCO开环过低通后波形及频谱闭换VCO过低通之前)失锁闭环过低通由频谱可清楚地看到低通滤波器滤掉了高频成分两频率相差极大，锁相环输出频率相差极大时过低通后由其频谱可见当两频率相差极大是锁相环输
23、出亦接近零频，效果类似于“被锁定”。锁相环锁定锁定频谱解调输出波形实验结果分析观察波形，与原始信号波形对比可知，在幅值达到最大时，FM波形密集，在幅值达到最小时，FM波形疏松。原始信号通过对频率的影响，产生疏密差别，从而达到传输信息的作用。由频域可知，FM波的带宽较同情况下的AM宽，频域上频谱成分丰富，且与调制系数有关。实验中采用了锁相环解调，使得VCO的输入输出调频信号是同频的几乎同相，能够较好地解调出原调制信号。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：调制指数为2.5kHz/V，信号带宽为2. 为了解决FM大频偏及中心频率稳定度之间的矛盾，可采用什么方案来产生
24、fm信号？答：采用间接调频的办法，即先产生窄带信号，再经过倍频、混频产生符合要求的宽带信号。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。当发端调制信号频率超过一定范围时，将不能与锁相环的环路滤波相匹配，无法解调出原调制信号。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同？答：调频解调的锁相环的输出是LPF的输出，其频率和相位与调频信号时相同的；恢复载波的锁相环的输出是VCO的输出，其频率与调频信号是相同的，但相位与原调制信号相差。实验四：线路码的编码与解码实验目的1. 了解各种常用线路线路码的
25、信号波形及其功率谱。2. 了解线路码的解码。实验步骤及连接图1用Tims系统中主振荡器（Master Signals）、序列码产生（Sequence Generator）、线性编码器（Line-Code Encoder），缓冲放大器（Buffer Amplifier），线性解码器（Line-Code Decoder）组成如图（10）所示的线性编码电路和线性解码电路。2主振荡器 8.33kHz 信号输入到线形编码器 M.CLK 端，往其内部电路分频，由 B.CLK输出，作为码时钟，频率 8.33k/4，分别给序列码产生器和解码的时钟。3用序列码产生器产生一个数字信号，再加入线形编码器进行编码分别
26、产生，不归零绝对码（NRZ-L），不归零相对码（NRZ-M），单极性归零码（UNT-RZ），双极性归零码（BIP-RZ），AMI 码和分裂码（Machester码）用示波器观察通过放大器后的波形，并观察眼图。图（10）线性编码与解码连线图4将此信号通过缓冲放大器，作为模拟信道，其带宽可以调整，用示波器观察通过放大器后的波形，并观察其眼图。5再用线性解码器解码，此时输入的状态要和编码器输出状态相同。6用加法器和噪声产生器构成有线信道，重复以上实验。实验结果原始码型1. 双极性不归零码（NRZ-L）信号波形2. 基于传号的差分双极性不归零码（NRZ-M）信号波形3. 单极性不归零码（UNI-RZ）
27、信号波形4. 双极性归零码（BIP-RZ）信号波形5. 归零的传号交替反转码（RZ-AMI）信号波形6. BIO-L信号波形7. DICODE-NRZ信号波形8. DUOBINARY信号波形实验结果分析由上述的频谱分析可以清晰地看出各种编码的特性：例如对比双极性不归零码与单极性不归零码，从其频谱中可得单极性不归零码具有离散分量；双极性归零码的主瓣宽度是双极性不归零码的主瓣宽度的两倍。这些和书上学到的知识一致，通过实验我们对这些书本上的知识有了更直观更深刻的理解。在收端，只要将双极性归零码的信号波形经简单的非线性变换（全波整流）变为单极性归零码，即可从中提取定时信息。实验五：时钟恢复实验目的(1
28、) 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实验步骤（1） 按图连接各模块。将移向模块印刷电路板上的拨动开关拨到lo。（2） 用示波器观察各点波形。（3） 调节缓冲放大器的k波形，是的放大器输出波形足够大，经移相器移相后，比较器输出ttl电平的恢复时钟。（4） 就恢复时钟与发送时钟分别送至双踪示波器，调节移相器的移相，使得恢复时钟与发送端时钟相位相一致。说明原理（5） 将恢复时钟送至线路解码器的时钟输入端，线路码的译码器输出原发送的伪随机序列。实验结果输入AMI的波形图经过Multiplier的输出经过乘法器后，波形全变为正，并且频谱成分增加，在频率为二分之
29、一码速附近功率较大经过Bitclock out bpf1的输出经过带通滤波器，取出信号主要成分，即时钟分量Buffer out (ka)Phase shifter outUtilities out(提取得到的时钟)提取的时钟为离散的脉冲信号，在频谱上清晰显示出来。Line-code decoder(解码输出)实验结果分析由于AMI(RZ)码的传号交替反转，所以其信号波形的功率谱中无离散的直流分量，功率集中于频率为二分之一码速附近。虽然它的功率谱中无离散时钟分量，在收端，通过乘法器，将双极性归零码的信号波形经简单的非线性变换（全波整流）变为单极性归零码，即可从中提取出离散的时间分量，再经过还原可
30、以得到原始波形中的完整时钟。实验六：眼图实验目的了解数字基带传输系统中“眼图”的观察方法及其作用。实验步骤1. 将可调低通滤波器模板前面板上的开关置于NORM位置。2. 将主信号发生器的8.33khzTTL电平的方波输入于线路码编码器的M.CLK端，经四分频后，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及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。实验结果眼图图形实验结果分析将接收
31、波形输入于示波器垂直放大器，同时调整示波器的水平扫描周期为输入码元周期的整数倍，这时在示波器上就出现了眼图。如图所示，为二进制PAM产生的眼图。通过“眼睛”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的影响，从而估计出系统的性能。图中“眼睛”张开较大，斜边的斜率较陡，说明该系统性能较好，噪声等影响较小。实验七：采样、判决实验目的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. 自主设计从限带基带信号中提取时钟、并对限带基带信号进行采样、判决、恢复数据的实验方案，完成实验任务。实验步骤1. 自主设计图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。2. 按照下图所
32、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。实验结果恢复时钟在眼图睁开最大处采样同时观察序列输入与判决输出的波形实验结果分析整流提取时钟并通过移相器使其与原来的定时信息同步，将眼图的中央横轴位置作为判决门限，在“眼睛”张开最大处进行采样，得
33、到判决输出，基本恢复了原来的信号。思考题对于滚降系数a=1升余弦滚降的眼图，请示意画出最佳取样时刻和最佳判决门限。最佳采样时刻nTs最佳判决门限：0六次通原硬件实验通过和队友的合作完成了实验要求的全部内容，在实验中学习巩固了理论课的知识点。通过这次试验我们主要有两点收获：第一，硬件实验不同于软件实验，它有很大的不确定性。实验板，示波器等仪器随时可能出现意想不到的问题，这就需要我们细心，耐心地进行实验中的每一步。例如在我们组的实验过程中，8.3khz正弦信号源多次出现不稳定的情况，我们只好用很长的连线连到别的组的实验箱上；试验箱直流电源有问题，我们就利用示波器下面独立的直流电源做替代。这些过程看
34、似磨难，延缓了我们的试验进度，但也正是这些困难使我们有了真正的锻炼与提高。另外实验仪器的精确程度并不高，因此在实验过程中，需要多多调节使得实验结果更加逼近理论值。这里不得不提到的是锁相环解调本书中多次用到的一个重要方法。通过设置合理的PLL可以大大减小频率不稳定、相位偏移等因素，在实际中也是被广泛应用的。第二，试验中的一些结论都是书本上讲过的，失去了新鲜感，于是最开始我们抱着一种完成任务的心态来进行这次试验。但老师对于频谱图的要求使我们发现了自己动手来证明书上结论的乐趣与意义。从时域和频域两个方面直观地看出输出波形的特点并不仅仅是一个硬性的要求，更是这次试验的关键所在。通过对各种频谱的观察，例
35、如：过乘法器前后的频谱对比以及过低通滤波器前后的频谱对比，对书本上的知识有有了更直观的认识。配合理论课知识，通过实践加深理解和认识，是本次实验的主要目的，也是我们完成实验后的重要收获。另外通过动手实践也对通原硬件实验有所了解，通过多次的练习熟悉它们的特点利于在以后的实验中合理选择模块进行实验，提高实践能力。最后，再次感谢老师在实验中给予我们的帮助与指导。实验八：二进制通断键控(OOK) 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。实验原理OOK的产生原理图：实验步骤1. 如下图连接电路，产生OOK信
36、号。用示波器观察各点信号波形，并用频谱仪观察各点功率谱（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. 如下图连接，自主完成时钟提取、采样、判决，产生OOK的非相干解调信号。用示波器观察各点波形。实验结果1.ook信号的产生MULTIPLIERinput&output 时域及频域波形：MASTER SIGNALS OUTPUT&OUTPUT 时域及频域波形：2.ook信号的非相干解调经过Rectifier整流后提取的时钟：采样脉冲 & OOK输出：实验结果分析从乘法器输入方波的频域图中可以看出其频谱为sa函数，边带衰减较慢。从ook的波形图及乘法器的两个输入信
37、号波形中可以看出实验较好的产生了ook信号。从ook的频谱图中可以看出，调制之后三角函数将方波的频谱搬移到了f=100khz的地方。从LPF的输出波形可以看出，恢复的波形含有不少高频分量，但是经过采样判决输出后还是很好的恢复了调制方波的波形。从采样脉冲的波形图中海可以看出脉冲的形成还是比较理想的。思考题对OOK信号的相干解调，如何进行载波提取？请画出原理框图及实验框图。答：由于OOK信号的频谱中存在离散的载频分量，所以可通过一个可调的低通滤波器来提取载波。原理框图：窄带滤波器输入信号输入载波实验框图：低通窄带滤波器增益器移相器输入OOK载波输出实验九：二进制移频率键控(2FSK)实验目的1.
38、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。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，发送传号（数据“1”）和空号（数据“0”）时的载波频率分别为f1和f2。2FSK信号可以分为相位不连续2FSK和相位连续2FSK两种。本实验是后者。以双极性不归零码为调制信号，对载波进行调频得到的就是连续相位的2FSK。相位连续的2FSK的信号表达式为其中，Kf是调频器的频率偏移常数，单位是Hz/V，b(t)是双极性不归零码信号。若b(t)的幅度是+Ab，则S(t)的最大频偏是，若近似以b(t
39、)的主瓣带宽Rb作为b(t)的最高频率，则按模拟调频看待时的调频指数为 其带宽卡松公式可近似为 。作为数字调频，一般定义调制指数为 ；h=1/2的情形就是MSK。可以用VCO作为调频器来产生相位连续的2FSK信号，如图：连续相位2FSK信号的解调可采用类似于锁相环调频解调的方案，如图：对锁相环中LPF输出的解调信号进行采样、判决，然后输出数字信号。本实验仅完成锁相解调任务，不做采样、判决等内容。实验步骤2FSK的产生实验连接图2fsk的解调输出连接图连续相位2FSK信号的产生，如图连接：1. 单独测试VCO压控灵敏度。1.1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，
40、使VCO中心频率为100KHz。1.2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，即压控灵敏度为1kHz/V。2. 序列发生器的时钟频率为2.083KHz，观察图中各点信号波形，并用频谱仪测量2FSK信号的功率。2FSK的锁相环解调连续相位2FSK信号的锁相环解调，如图连接：1. 单独测试VCO压控灵敏度。1.1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。1.2将可变直流电源模块的直流电
41、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+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。实验结果1. 测试VCO压控灵敏度。（f0=100KHZ）调节使vco压控灵敏度为1khz/v：2.fsk的
42、产生Fsk信号及调制信号Encoder output&input2fsk的解调输出：实验结果分析从Encoder output&input的图中可以看出，B.clk的频率是M.clk频率的四倍。从2FSK的波形图中可以看出2FSK信号的能量不变即幅度不变，且在频率变化处相位是连续的。 从2FSK信号的频谱图可以看出，比较小，两个信号波形之间的频差较小。 在解调输出时， 由于LPF不理想，输出的解调波形还是有一定的高频分量，但是与调制信号的形状还是大致吻合的，如果再经过经过判决输出后还是可以很好的恢复原调制信号波形的。实验十 二进制移相键控（2PSK）及差分移相键控（DPSK）一、实验目的1.
43、了解2PSK信号的产生原理及实现方法。2. 测量2PSK信号波形及其功率谱密度。3. 了解2PSK信号的相干解调及实现方法。4. 了解差分移相键控（DPSK）的作用及其实现方法。二、实验原理图图10.1图10.2三、实验步骤（一）DPSK信号的产生1. 用示波器测量图10.1中个点的波形。2. 用频谱仪测量图10.1中个点的功率谱密度。测量频谱时，应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，以产生码长为2048的序列码。（二）DPSK信号的相干解调在本实验中，恢复载波及恢复时钟均是从发端节来的。1. 如图10.2连接各个模块。2. 将移相器模块印刷电路板上的开关拨到“HI”位
44、置。调节移相器的相移，使得用于相干解调的恢复载波相位与发来的信号相位一致。3. 用示波器测量图10.2中个点的信号波形。4. 为了观察恢复载波的相位模糊对于相干解调输出波形的极性的影响，请拨动移相器模块前面的+/-开关，观察它对于相干解调相乘、低通的输出波形及相对码译码（差分译码）后的波形的影响。 四、实验结果曲线及波形DPSK波形：功率谱：乘法器X：乘法器Y：DPSK信号的相干解调：相干解调相乘：低通输出：输入(红)与解调输出（蓝）波形:相移180度相干解调相乘波形：低通输出：相对译码输出波形：实验总结在这次实验中，我学会了2PSK信号的产生原理和实现方法，测量信号波形和其功率谱密度，了解了信号的想干解调及其实现方法。虽然实验的整个过程充满了曲折，有一个又一个的困难等着我们去解决，我们也曾想过放弃，也曾烦恼过，但每一节课的最后，惊喜总会出现，正是因为我们不断的努力，成功才一步步向我们走来，每一个小小的进步都让我们欣喜万分。当最后大家都完整的做完整个实验时，回过头来看一看，我发现，只要坚持下去，成功就会向你招手实验十一（选作）：信号星座实验目的1. 了解MPSK及MQAM的矢量表示式及其信号星座图。2. 掌
