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通信原理硬件實驗報告.doc

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? 通信原理硬件實驗報告實驗二 抑制載波雙邊帶的產生一.實驗目的:1.了解抑制載波雙邊帶(SC-DSB)調制器的基本原理。2.測試SC-DSB 調制器的特性。二.實驗步驟:1.將TIMS 系統中的音頻振蕩器(Audio Oscillator)、主振蕩器(Master Signals)、緩沖放大器(Buffer Amplifiers)和乘法器(Multiplier)按圖連接。2.用頻率計來調整音頻振蕩器,使其輸出為1kHz 作為調制信號,并調整緩沖放大器的K1,使其輸出到乘法器的電壓振幅為1V。3.調整緩沖放大器的K2, 使主振蕩器輸至乘法器的電壓為1V 作為載波信號。4.測量乘法器的輸出電壓,并繪制其波形。見下圖:5.調整音頻振蕩器的輸出,重復步驟4。 見下圖:6.將電壓控制振蕩器(VCO)??旌涂烧{低通濾波器(Tuneable LPF)模塊按圖連接。7.VCO 得頻率選擇開關器至于“LO”狀態下,調整VCO 的Vin(控制電壓DC-3V~3V )使VCO 的輸出頻率為10kHZ。8.將可調低通濾波器的頻率范圍選擇范圍至“wide” 狀態,并將頻率調整至最大,此時截至頻率大約在12kHz 左右。LPF 截止頻率最大的時候輸出:(頻響)9.將可調低通濾波器的輸出端連接至頻率計,其讀數除360 就為LPF 的3dB 截止頻率。10.降低可調LPF 的截止頻率,使SC-DSB 信號剛好完全通過低通濾波器,記錄此頻率(fh=fc+F)。11.再降低3dB 截止頻率, 至剛好只有單一頻率的正弦波通過低通濾波器,記錄頻率(fl=fc-F)只通過單一頻率的LPF 輸出:12.變化音頻振蕩器輸出為頻率為800Hz、500Hz,重復步驟10、11。OSC=500HZOSC=800HZ 的頻響:三、思考題1、 如何能使示波器上能清楚地觀察到載波信號的變化?答:可以通過觀察輸出信號的頻譜來觀察載波的變化,另一方面,調制信號和載波信號的頻率要相差大一些,可通過調整音頻震蕩器來完成。2.用頻率計直接讀SC—DSB 信號,將會讀出什么值。答:圍繞一個中心頻率來回擺動的值。實驗三 振幅調制(Amplitude modulation)一、實驗目的:1、 了解振幅調制器的基本工作原理。2、 了解調幅波調制系數的意義和求法。二、實驗步驟:1、 將Tims 系統中的音頻振蕩器(Audio Oscillator)、可變直流電壓(Variable DC)、主振蕩器(Master Signals)、加法器(Adder)和乘法器(Multiplier)按圖連接。2.音頻振蕩器輸出為1kHz,主振蕩器輸出為100kHz,將乘法器輸入耦合開關置DC 狀態。3.將可變直流器調節旋鈕逆時針旋轉至最小,此時輸出為-2.5V,加法器輸出為+2.5V。4.分別調整加法器的增益G 和g,使加法器交流振幅輸出為1V,DC 輸出也為1V。5.用示波器觀察乘法器的輸出(見圖2),讀出振幅的最大值和最小值,算出調制系數。圖2(max=1556mv,min=606mv)調制系數=0.446、分別調整AC 振幅和DC 值,重復步驟(6),觀察超調的波形,如圖3。圖3 超調的波形7、用圖五的方法,產生一般調幅波。8、將移相器置“HI”。9、先不加加法器B 輸入端的信號,調整緩沖放大器的增益和加法器的G 增益。使加法器輸出為振幅1V 的SC-DSB 信號。10、移去加法器A 輸入端的信號,將B 輸入端信號加入,調整加法器的g 增益,使加法器輸出為振幅1V 的正弦值。11、將A 端信號加入,調整移相器的相移,使加法器輸出為調幅波,觀察其波形,計算調制系數。圖5 產生一般調幅波三、思考題1、 當調制系數大于1 時,調制系數 Ma=(Ummax-Ummin)/(Ummax+Ummin),此公式是否合適?答:不合適,因為此時為過渡調制,幅度最小值不是實際最小值,實際最小值應為負值。2、 用圖五產生一般調幅波,為何載波分量要和SC-DSB 信號相同。若兩個相位差90 度時,會產生什么圖形?答:因為最后的一般調幅信號為:coswctcoswt+coswt=(1_coswct)*coswt, 其中由兩部分組成,為了使這兩部分最后能夠合并,就要求載波分量和DC-DSB 信號同相。若兩個信號相位相差90 度,則:coswctcoswt+sinwt=sqrt(1+coswct*coswct)cos(wt+θ),這是一個振幅不斷變化的調頻波。實驗四 包絡和包絡再生一、實驗目的:了解包絡檢波器(Envelope Detector)的基本構成和原理。二、實驗步驟:1、 利用實驗三的方法組成一個調制系數為100%的一般調幅波。圖1 100%一般調幅波2、 將共享模塊(Utilities Module)中的整流器(Rectifier)和音頻放大器(HeadphoneAmplifier)中的3KHz 低通濾波器按下圖2方式連接:圖2 包絡檢波器原理3、 用示波器觀察調制系數為0.5 和1.5 的輸出波形,見圖3,圖4。圖3 調制系數為0.5 的輸入輸出波形圖4 調制系數為1.5 的輸入輸出波形4、 將調幅波到公用模塊(Utilities Module)中的“DIODE+LPF”的輸入端,用示波器觀察其輸出的波形。圖5 調制系數為1 的輸入輸出波形圖6 調制系數為0.5 的輸入輸出波形圖7 調制系數為1.5 的輸入輸出波形三、思考題1、 是否可用包絡檢波器來解調“SC--DSB”信號?請解釋原因答:不可以,因為DSB—SC AM 信號波形的包絡并不代表調制信號,在與t 軸的交點處有相位翻轉。2、 比較同步檢波和包絡檢波的優缺點。答:包絡檢波的優點是:簡單、經濟;缺點是:總的發射功率中的大部分功率被分配給了載波分量,其調制效率相當低。同步檢波的優點是:精確、效率高;缺點是:復雜、設備較貴。實驗五 SSB 調制(-Modulation)一、實驗目的:1、了解用移相法產生SSB 的基本原理。2、了解單邊帶SSB 的頻譜。二、實驗步驟:1、將Tims 系統中的音頻振蕩器(Audio Oscillator)、主振蕩器(Master Signals)、正交分相器(Quadrature Phase Splitter)、兩個乘法器(Multiplier)、移相器(PhaseShifer)和加法器(Adder)按圖1 連接,正交分相器輸出兩路正交信號。圖1 單邊帶調制信號產生連接圖2、主振蕩器輸出為100kHz,電路板上的開關置于“HI”。音頻振蕩器輸出為1kHz。3、用示波器檢查兩個乘法器輸出的(SC-DBC)信號,使它們的幅度相等,同時調整移相器的相移,使加法器的輸出為最大。4、用頻率計測量加。省略部分。比會變大,解調效果會變好。2.在加法器和解調器之間加一個帶通濾波器,在不同帶寬情況下,調頻系統可能產生什么情況,如何解釋?答:如果帶寬過窄會產生失真,因為帶寬過窄,會將一部分頻率濾除。實驗十八:ASK 調制與解調(ASK—Modulation&Demodulation)一、實驗目的:了解幅度鍵控(Amplitude-shift keying ASK)調制與解調的基本組成和原理。二、實驗步驟:1、 將Tims 系統中主振蕩器(Master Signals)、音頻振蕩器(Audio Oscillator)、序列碼產生器(Sequence Generator)和雙模擬開關(Dual Analog Switch)。按圖1 的方式連接。圖1 用開關產生ASK 調制信號2、 將主振蕩器模塊2kHz 正弦信號加至序列碼產生器的CLK 輸入端并將其輸出的TTLX 加至雙模擬開關control1,作為數字信號序列。3、 將主振蕩器模塊8.33kHz 輸出加至音頻振蕩模塊的同步信號輸入端(SYNC),并將其輸出接到雙模擬開關模塊的IN1。4、 用示波器觀察ASK 信號。圖2 2ASK 的調制信號5、 將ASK 調制信號加到由圖3 組成的ASK 非同步解調器的輸入端。6、 將音頻振蕩器的輸出信號調為4kHz,并將ASK 信號加至共享模塊中整流器(Rectifier)的輸入端。7、 整流器的輸出加到可調低通濾波器模塊的輸入端,從低通濾波的輸出端可以得到ASK 解調信號。圖3 ASK 非同步解調8、 將可調直流電壓加到共享模塊的比較器,決定比較電平,比較器輸出為原數字信號。圖4 2ASK 的非同步解調9、 用Tims 系統中的模塊組成,由圖5 所示的用乘法器組成的ASK 調制電路。10、 主振蕩器2kHz 正弦信號輸入到序列碼產生模塊“CLK”輸入端,產生數字信號 ,再將其X 輸出端加以加法器A 端。11、 將A 端信號拿開,在加法器B 端加直流電壓,并調整加法器增益調整鈕“g”,使加法器輸出直流為1V。12、加法器“A”端輸入信號加上,并把加法器的輸出加到乘法器X 端。圖5 用乘法器組成的ASK 調制電路13、用示波器觀察加法器輸出信號。圖6 利用乘法器產生的2ASK 信號14、用Tims 系統的模塊組成如圖7 所示的ASK 同步解調電路。15、將主振蕩器的100kHz 正弦波作為同步檢波的參考電壓加入移相器的輸入,移相器的輸入加至乘法器的Y 輸入端(切換開關至AC)。16、將上述實驗中產生ASK 信號加到乘法器X 輸入端。17、乘法器的輸出加至可調低通濾波器。18、再通過共享模塊中比較器加以整形,形成數字信號。19、在比較器輸入端加一個可調的直流電壓,作為比較電平。圖7 ASK 同步解調20、調整移相器的相移,可調低通濾波器的帶寬和直流電平,使ASK 解調信號最大,并用示波器觀察。圖8 頻譜(藍色為載波,紅色為已調信號)圖9 同步解調輸出(藍色為解調輸出,紅色為調制信號)實驗十九:FSK 調制與解調(FSK-Modulation or Demodulation)一、實驗目的:了解頻率鍵控(Frequency Shift Keying FSK)調制和解調的基本組成和原理,理解相位連續和不連續的問題,了解鎖相鑒頻的原理。二、實驗步驟:1、 用Tims 系統中的主振蕩器(Master Signals)、序列產生器(Sequence Generator)和電壓控制振蕩器(VCO)模塊,組成圖1 所示的相位連續FSK 調制電路。圖1 相位連續FSK 調制2、 調整電壓控制振蕩器的△F 鈕,使VCO 的輸出中心頻率為5kHz。3、 調整VCO 的增益到一定值,方法為在VCO 的Vin 的輸入端加2.5V 的直流電壓,調整VCO 增益旋鈕使頻率偏移2.5kHz 再拿開2.5V 直流電壓。4、 主振蕩器的2kHz 正弦波,加至序列碼產生器的數字CLK 端。5、 序列碼產生器的數字X 輸出信號,接入VCO 的Vin 端。6、 用示波器觀察FSK 信號。圖2 相位連續的FSK 調制信號7、 用Tims 中的模塊組合成如圖3 所示的相位不連續FSK 調制電路。圖3 相位不連續的FSK 調制電路8、 將可調直流調整器的直流調整鈕,順時針方向轉到頭,并將其輸出加到加法器“B”端,調整加法器控制鈕“g”,使輸出電壓為+5V。9、 主振蕩器的2kHz 正弦波加到序列碼產生器的數字CLK 端產生一串數字信號列。10、 將加法器“B”端的DC 電壓拿開,將連續的數字信號加至加法器“A”端和雙模擬開關的control 二端,調整加法器控制鈕“G”使輸出為0V 和-5V。11、 再將加法器“B”端的DC 電壓加上,將加法器輸出加至雙模擬開關的control1 端。12、 音頻振蕩器輸出10kHz 加至雙模擬開關的Vin 1,而VCO 輸出15kHz 信號,加至雙模擬開關的Vin 2。13、 用示波器觀察FSK 信號,特別注意頻率變化的邊沿的相位不連續。圖4 相位不連續的2FSK 調制信號圖5 頻譜(10K, 15K)14、 用Tims 的模塊組成如圖二十九所示的PLL 鑒頻電路。圖6 用PLL 鑒頻解調FSK 信號15、 將Vco 1,Vco 2 模塊的切換開關置于“HI“狀態,并使f0 為80kHz,調整適當VCO 增益。16、 將主振蕩器8.33kHzTTL 輸出端加至VCO 1 的Vin,VCO 1 的輸出端為FSK 信號,用示波器觀察。圖7 PLL 鑒頻解調中VCO1 的輸出17、 將VCO 1 的sin (wt)輸出加至乘法器X 端。18、 乘法器KXY 輸出端加至可調低通濾波器IN 端,并將低通濾波器增益GAIN調至最大,3dB 點為8.3kHz 左右。19、 低通濾波器輸出加至VCO 2 的Vin 端和緩沖放大器的輸入端。20、 最后將VCO 2 的sin(wt)輸出端加到乘法器Y 端。21、 將緩沖放大器輸出加以共享模塊的比較器輸入端,用示波器觀察比較器輸出。圖8 鑒頻輸出實驗心得:本次硬件實驗做的很辛苦,因為平時沒有用過實驗中所用的模塊,所以一開始先適應實驗設備,因此實驗進行的很慢。第二次實驗課時,由于對實驗設備已經比較熟悉,所以實驗進行的比較順利。當然實驗中難免遇到一些問題,這些問題在我們的相互討論、分析下都一一解決。實驗中遇到的最大問題就是有些實驗模板已經損壞,但是我們不清楚這一情況,因此浪費了比較大的時間和精力在這一方面問題的查找上。后來在更換了模板以后,實驗也順利了許多。這次實驗基本上沒有老師的指導,是一次比較獨立的實驗,雖然過程相對以往的實驗比較困難一些,但是對于我們自主完成實驗以及協作能力都有很好的鍛煉,所以對于我們的成長有很大的幫助。36
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硬件 實驗 通信 報告 原理
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