通信原理硬件实验姓名：班内序号:学号：联系方式：指导老师：***学院：信息与通信工程学院北京邮电大学Beijing University of Post and Telecommunications目录实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）---------------4一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果五、思考题实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）--------------12一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果五、思考题实验三：调频（FM）------------------------------------16一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果五、思考题实验四：线路码的编码与解码----------------------------20一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验五：时钟恢复--------------------------------------23一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验六：眼图------------------------------------------25一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验七：采样判决--------------------------------------27一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验八：二进制通断键控（OOK）-------------------------29一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果五、思考题实验九：二进制移频键控（2FSK）-------------------------33一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验十：二进制移相键控(2PSK)及差分移相键控(DPSK)-------37一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验十一：信号星座-------------------------------------40一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验十二：低通信号的采样与重建-------------------------43一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验十三：脉冲幅度调制与时分复用----------------------46一、实验目的二、实验系统框图三、实验步骤四、实验结果实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）一、实验目的1）了解DSB-SC AM信号的产生以及相干解调的原理和实现方法；2）了解DSB-SC AM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。

二、实验系统框图DSB-SC加导频的产生测量VCO压控灵敏度的框图DSB-SC加导频分量的相干解调及载波提取框图三、实验步骤SC-DSB 信号的数学表达式为s(t)=Acm(t)cos(Wct)，这个实验产生SC-DSB 的方法很简单，就是用载波跟调制信号直接相乘，其中载波是由主振荡器产生为幅度为1V，频率为100KHZ的正弦波，而调制信号由音频振荡器产生的正弦信号再经缓冲放大器组成，幅度为1V，频率为1KHZ。

1、DSB-SC AM 信号的产生1）按照图连接，将音频振荡器输出的模拟音频信号及主振荡器输出的100KHz模拟载频信号分别用连接线连至乘法器的两个输出端；2）用示波器观看音频输出信号的信号波形的幅度以及振荡频率，调整音频信号的输出频率为10kHz,作为均值为0的调制信号m(t)；3）用示波器观看主振荡器输出信号的幅度以及振幅频谱；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已调信号波形；5）测量已调信号的波形频谱，注意其振幅频谱的特点；6）调整增益G=1:将加法器的B 输出端接地，A 输入端接已调信号，用示波器观看加法器的输出波形以及振幅频谱，使加法器输入与加法器输出幅度一致；7）调整增益g；加法器A 端接已调信号，B 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。

此导频信号功率为已调信号功率的0.32倍。

2、DSB-SC AM 信号的相干解调及载波提取1）锁相环的调试1 单独测量VCO的性能将VCO 模板前面板的频率开关拨到HI 载波频段的位置，VCO 的Vin 输入端暂不接信号。

用示波器看VCO 的输出波形及工作频率f0,然后旋转VCO模板前面板的f0旋钮，改变VCO的中心频率F0，其频率范围为70~130kHz；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，双踪示波器分别接于ＶＣＯ的输出端与ＤＣ的输出端。

调节VCO 的GAIN 旋钮，使得可变直流电压为正负1V 时的VCO频率偏移为正负10KHz。

单独测试锁相环中的相乘、低通滤波器是否正常工作。

按电路图进行实验，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。

此时图中的乘法器相当于混频器。

在实验中，将另一VCO 作为信号输入源输入于乘法器。

改变信源VCO的中心频率，用示波器观看锁相环的相乘、低通滤波器的输出信号，它应是输入信号与VCO输出信号的差拍信号。

2 测量锁相环的同步带以及捕捉带按图将载波提取的锁相环闭环连接，仍使用另一VCO作为输入与锁相环的信号源，如下面的连线图所示：锁相环在锁定状态下，向上或向下改变输入信号参考频率fR 使之远离VCO 的中心频率f0，则当输入信号频率超过某边界值后，VCO便不能在跟踪输入的变化，环路失锁。

向上或向下改变输入信号频率对应有两个边界频率，成称这两个频率的差值为同步带。

锁相环在失锁状态下，向上或向下改变输入信号参考频率fR 使之接近VCO的中心频率f0，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。

向上或向下改变输入信号频率对应有两个边界频率，成称这两个频率的差值为捕捉带。

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输入的直流电压为±0.6。

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的f0旋钮，使锁相环锁定于100KHz，此时LPF输出的直流电压约为零电平。

2）恢复载波1 将锁相环按上述过程调好，连接，将加法器的输出信号接至图2.2.3锁相环的输入端。

移相器的频率选择开关拨到HI位置。

2 用示波器观察LPF 输出信号是否是直流信号，以此来判断载波提取PLL是否处于锁定状态。

3 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的VCO 输出经移相器后的信号波形。

调节移相器中的移相旋钮，达到移相90 度，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 用频谱仪观察恢复载波的振幅频谱。

3）相干解调1 在上述实验的基础上，将相干解调的相乘、低通滤波器模块连接上，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、低通滤波器后的输出波形。

3 改变发端音频振荡器的频率，解调输出信号也随之改变。

四、实验结果1.主振荡器输出m(t):2.调节加法器输出幅度与输出一致，即G=1：3.调整增益g，导频信号频谱幅度为边带频谱幅度的0.8倍：4．乘法器输出波形：5．乘法器输出信号频谱：6、加法器输出信号波形：7、加法器输出信号频谱：8、恢复载波：9、相干解调结果与m（t）比较：（存在实验误差）10、VCO同步带捕捉带的测量：F1 F2 F3 F4 F3-f2 F4-f1 第一次77khz 92.12khz 107khz 120khz 14.88khz 43khz 第二次78khz 92.44khz 105khz 123khz 12.56khz 45khz 第三次78khz 91.85khz 108khz 122khz 16.15khz 44khz 捕捉带宽为：14.53khz，同步带宽为：44khz。

结果不失真情况下频率可调范围：8.5khz—10khz。

五、思考题1）DSB-SC AM信号波形的特点：答：DSB-SC波的振幅变化与音频信号一致，其波形是上下对称的。

在图表6中，可以看出包含了三个频率分量，分别是fc+fm，fc-fm和导频（fc），前两个频率分量分别被称为上侧边带和下侧边带(USB，LSB)，从公式可以知道这二个边带波各含有一个音频信号fm。

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图。

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：此时调制信号为总功率的0.14，导频信号功率为已调信号的0.8。

3）实验中载波提取锁相环的LPF是否可用TIMS系统中的“Tunable LPF”？请说明理由。

答：可以。

锁相环所使用的LPF带宽为低通0—2.8KHz，而TIMS系统中的“TUNEABLE LPF”带宽为：200Hz<NORMAL<5kHz200Hz<WIDE<12kHz，这时应选择TUNABLE LPF的NORMAL档位来进行锁相环载波提取。

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：可以。

如上题答案所述可知。

5）若发端不加导频，收端提取载波还有其他办法吗？请画出框图。

答：可以。

可以使用平方环或Costas环对接收信号进行载波提取。

框图如下：实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）一、实验目的1)了解AM信号的产生原理及实现方法；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信号的非想干解调原理和实现方法。

二、实验系统框图产生AM信号的系统框图AM波的非相干解调三、实验步骤1、.AM信号的产生若调制信号为单音频信号：M(t)=A m sin(2πf m t)；则单音频调幅的AM信号表达式为：S AM(t)=A c(A+A m sin2πf m t)sin2πf c t= A c A(1+asin2πf m t)sin2πf c t；调幅系数a= A m /A；AM 信号的包络与调制信号M(t)成正比，为避免产生过调制（过调会引起包络失真），要求a≤1。

Am信号的振幅频谱具有离散的大载波，这是与DSB-SC AM 信号的振幅频谱的不同之处。

若用A max及A min分别表示单音频振幅频谱AM信号波形包络的最大值及最小值，则此AM信号的调幅系数为：a=(A max-A min)/( A max+A min)本实验采用包络检波方案产生AM波。