北京邮电大学 通信原理实验报告 硬件部分

北京邮电大学实验报告题目：基于TIMS通信原理实验报告班级：2009211126班专业：信息工程姓名：成绩：实验1振幅调制（AM）与解调一、实验目的（1）掌握具有离散大载波（AM）调制的基本原理；（2）掌握包络检波器的基本构成和原理；（3）掌握调幅波调制系数的意义和求法。

二、实验原理幅度调制是由DSB-SC AM信号加上一离散的大载波分量（设载波的初始相位φc=0），其表示式为s t=A c1+m t cos2πf c t式中要求基带信号波形m t≤1，使AM信号的包络A c1+m t总是正的，式中的A c cos2πf c t是载波分量A c m t cos2πf c t是DSB-SC AM信号。

定义m n t=m(t)max⁡|m(t)|，|m(t)|≤1a=max m t,|m(t)|≤1称标量因子a为调制系数或调幅系数。

有两种调制方式，调制框图如下AM 信号调制原理框图1AM 信号调制原理框图2 解调原理框图如下AM 信号解调原理框图三、实验步骤1、按如下所示的连接图连接好AM信号调制连接图AM信号解调连接图2、调节加法器上两路输入信号的放大倍数，同时用示波器监测，在保证加法器输出波形不削顶的情况下，调节至交流信号峰值与直流成分之比(即调制系数)为小于1、等于1、大于1，观察调制信号和解调信号波形图；3、观察滤波器输入输出波形的变化，分析原因。

四、实验结果音频振荡器的输出频率调整为1kHZ，直流电压幅度调整为1V。

a<1时，基带与调制信号波形如下调制与解调输出调制与解调信号调制与解调信号五、实验讨论可以看出，AM信号在调制系数a<1，a=1，a>1的情况下，分别有不同的包络形状。

当a<1或a<1时可以恢复成原信号，而在a>1的情况下产生幅度翻转的现象，无法恢复成原信号。

若用同步检波的方法，则需在接收端先进行载波提取操作，然后经过乘法器和低通滤波器，最后通过隔直流电路即可。

包络检波的特点就是不需要从接收信号中提取载波分量，其解调电路比较简单，故在AM调幅广播接收机的解调采用包络检波器，既简单又经济。

同步检波需要提取原信号的载波分量，提高了接收信号电路的复杂度，但可以不需要直流信号的输入，降低信号发射功率，而且不需要考虑调制系数的问题，即使调制系数a>1也可以恢复原信号。

调制系数大于1时，无法用包络检波还原原信号，只能采用同步检波。

调制系数通过公式a=max m t给出，可以利用输出波形计算出包络的最大与最小幅值，带入A max−A mina=max min后求得。

当加法器对直流或输入信号的幅度增益过大时，就有可能出现系统超调的现象。

此时经乘法器输出的调制调制信号有可能因为幅度过大而超出了线性区间，造成调制信号的失真现象。

由于实验台上示波器只有1路输出，因此信号的调制与解调的输出都是分开来查看的，无法放在同一张图中。

这是第一次做通原硬件实验，虽然之前有做过预习的工作，但一到实际操作还是发现有很多不熟悉的地方。

第一次做实验只把AM做出来了，做SSB的时候找了4块移相器结果只有两块有用，而且1路输出的示波器实在是有很多限制。

虽然说做的不是很顺利，但至少也给以后的实验打下了基础，也算是尝试了一次在条件受限的情况下解决问题吧。

实验2SSB 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、实验原理双边带抑制载波调幅要求信道带宽B c=2W，其中W是模拟基带信号带宽。

从信息论观点来看，此双边带是有声誉度的，因而只要利用双边带中的任一边带来传输，仍能在接受机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。

SSB 信号调制原理框图SSB 信号解调原理框图三、实验步骤按如下连接图连接好，输入信号频率为1kHzSSB调制部分SSB解调部分调整好乘法器和加法器的参数，从示波器中观察调制和输出波形。

四、实验结果SSB输入与输出信号SSB输入和调制波形SSB调制和解调波形五、实验讨论输入信号m t=cos2πf s t，单边带调幅信号的时域表示式为s SSB t=A c m t cos2πf c t∓A c ^mt cos2πf c t此时信号可化为s SSB t=A c cos2πf s±f c t理论上，输出的调制信号应该是一个幅度恒定的信号，但实验结果却出现了幅度的波动，这种情况是附加相移引起的，说明实验中移相器的参数没有调整好。

调制信号的频率为99kHz，即为f s−f c，因此信号应为s 上t=A c m t cos2πf c t+A c^mt cos2πf c t为下边带信号。

如果要产生上边带信号，只需要将正交移相器的其中一路输出再加上一个反向后与另一路输出相加即可。

一开始做调制的时候，SSB信号的包络起伏很大，其解调输出幅度也很小。

经过不断调整移相器的旋钮后才得到现在的结果，虽然仍然带有一定的偏差。

这次实验需要连接的组件算是比较多的，调试起来也有一定的难度，不过这也正好锻炼了我们的动手能力，提高了我们解决问题的能力。

SSB以及FM调制都是在第二次实验课上做的，换了实验室，实验台的器材也比较完备，故波形图都有两路输出了。

实验3 调频波（FM）的产生一、实验目的（1）掌握调频波（FM）调制的基本原理（2）测试FM 调制器的特性二、实验原理在调频系统中，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。

其调制原理框图如下：三、实验步骤按如下连接图连接好调节VCO，使其中心频率为10KHz。

观察调制后的输出。

四、实验结果五、实验讨论在调频系统中，最大频率偏移为∆f max=K f max⁡|m t|调制指数βf=∆f max=K fmax⁡|m t|最大频偏与调制系数有关，增大基带信号的放大倍数或增大K f，FM 信号的变化会加剧。

这次实验需要连接的部分比较简单，只需要调好VCO和音频放大器的输出就可以了，总的来说没有遇到太多困难。

六、实验建议、意见由于已经有了上一次实验的基础，所以这次实验在整体流程上可以说是相对比较流畅的，通过实验我们对AM，SSB和FM的相关知识也是有了更深的理解，而且通过实验，我对那些理论知识又有了更加形象与深入的理解。

同时，实验中不断解决问题的过程也着实锻炼了我们不屈不挠的意志与刻苦求索的精神。

一次小小的实验给予我们的却是多之甚多！但对于实验方面我们也有以下建议，谨在此提出，望老师或课程组予以考虑。

首先我们对在本次实验中辛勤付出的老师表示真挚的感谢！您在实验过程中要肩负三个班的答疑与验收工作，任务量之大，大家有目共睹。

所以我们希望，在以后，学弟学妹进行这项实验时，如果可以的话，是否可以对实验进行一下简单的改革，比如调整时间，或增加辅导老师（如果可能），这样我想不仅可以减轻老师的压力，同时也必将让学弟学妹们在做实验时更加有效率，更加有收获！当然，这些提议可能确实有诸多不足之处，还请老师与课程组见谅。

实验4 ASK 调制与解调（ASK Modulation & Demodulation）一、实验目的：a)掌握2ASK 信号的调制方法。

b)掌握2ASK 信号的解调方法。

c)掌握TIMS 系统的实验方法。

二、实验原理二进制振幅监控（2ASK）又名二进制通断键控（OOK：on-off keying），以单极性归零序列来控制正弦载波的导通与关闭。

所用模块：LINE-CODE ENCODER(线路码)SEQUENCE GENERATOR(序列码发生器)MASTER SIGNALS(主信号发生器)MULTIPLIER(乘法器)UTILITIES(共享模块)TUNABLE LPF(可调低通滤波器)DECISION MAKER(判决器)1、2ASK信号波形：2、2ASK信号的产生：方法一采用开关电路实现方法二采用乘法器来实现OOK信号的产生框图3、2ASK信号的解调a)非同步的不提取载波的解调方式b)同步的提取载波的解调方式c)解调连线图i.直接使用比较器的解调ii.有时钟提取电路的解调iii.时钟提取电路三、实验步骤a）产生数字信号：利用主振荡器模块的8.3kHzTTL信号加到线路码产生2.083kHz 的TTL电平，再加到序列码产生器的时钟控制端（CLK）产生二进制振幅键控信号，b）按照设计好的接线图连线，c）测量并且记录已调信号和原信号的波形，d）测量记录接收信号和解调信号的波形。

四、实验结果1、2ASK调制信号及输入的数字序列：2、输入数字序列和解调输出序列：五、实验讨论设计2ASK 调制解调系统中遇到的问题2ASK信号可以通过模拟多路开关也可以通过乘法器实现，都可以获得所需要的调制信号。

对于非相干解调的解调方法，直接使用比较器可以实现信号的解调，但是如果采用提取时钟的办法，得到的波形和输入信号波形相差较大。

这个应该和判决器的选择有关系，需要把判决器选择为NRZ_L 和internal。

该系统在高斯白噪声环境下应加入哪些模块？由于高斯白噪声的影响，如果直接采用比较器进行解调所得到的信号会和原输入信号有有较大的差别。

并且信号的宽度不严格地相等或者是固定值的整数倍。

所以应当采取有时钟提取电路的解调方式。

需要在不使用提取时钟电路的解调方案基础上增加比特时钟重建器（BIT CLOCKREGENERATION）,缓冲放大器（BUFFER AMPLIFIER）,移相器（PHASE SHIFTER）,共享模块(UTILITIES)来组成时钟提取电路。

和判决器（DECISION MAKER）。

实验52FSK 信号的调制（FSK-Modulation）一、实验目的理解移频键控系统调制原理，及测试方案。

1、设计中心频率为5KHz。

2、掌握2FSK信号的调制方法。

3、掌握TIMS系统的实验方法。

二、实验原理试验中用到的各种模块MASTER SIGNALS(主信号发生器)LINE-CODE ENCODER(线路码)SEQUENCE GENERATOR(序列码发生器)VCO（压控放大器）调制原理图方法一：相位连续的FSK方法二：相位不连续的FSK实验连接图三、实验步骤1.按照设计好的连线图连接各个模块。

2.相位连续2FSK调制系统中，VCO输出中心频率为5KHz；相位不连续FSK调制系统中，可以看作两个ASK系统相加。

3.观察时域、频域波形。

四、实验结果五、实验讨论理解中心频率、频偏的概念中心频率是vco在输入电压为0时输出信号的频率。

而频偏是输出信号相对于中心频率的偏移量。

频偏的大小和输入信号的大小有关系。