北邮通信原理实验报告

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1、文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.北京邮电大学通信原理实验报告学院：信息与通信工程学院班级：姓名：姓名：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信号波形以及振幅频谱特点, 并掌握其测量方法。3、了解在发送 DSB-SCAM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、实验原理DSB信号的时域表达式为频域表达式为其波形和频谱如下图所示DSB-SC AM

2、信号的产生及相干解调原理框图如下图所示将均值为零的模拟基带信号 m(t) 与正弦载波 c(t) 相乘得到 DSBSCAM信号，其频谱不包含离散的载波分量。DSBSC AM 信号的解调只能采用相干解调。 为了能在接收端获取载波， 一种方法是在发送端加导频， 如上图所示。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。此锁相环必须是窄带锁相，仅用来跟踪导频信号。1文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.在锁相环锁定时，VCO输出信号与输入的导频信号的频率相同，但二者的相位差为，其中很小。锁相环中乘法器的两个输入信号分别为发来的信号 s(t)（已调信号加导频） 与锁相环中 VC

3、O 的输出信号，二者相乘得到在锁相环中的 LPF带宽窄，能通过分量，滤除 m(t)的频率分量及四倍频载频分量，因为很小，所以约等于。LPF 的输出以负反馈的方式控制VCO,使其保持在锁相状态。 锁定后的 VCO 输出信号经 90 度移相后，以作为相干解调的恢复载波， 它与输入的导频信号同频，几乎同相。相干解调是将发来的信号 s(t)与恢复载波相乘，再经过低通滤波后输出模拟基带信号经过低通滤波可以滤除四倍载频分量，而是直流分量，可以通过隔直流电路滤除，于是输出为。三、实验框图1、根据原理图得到产生DSB-SC AM信号的实验连接框图如图所示2、DSB-SC AM信号的相干解调及载波提取实验连接图

4、3、测量 VCO的压控灵敏度2文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.四、实验步骤1、DSB AC信号的产生（ 1）将音频振荡器输出的模拟音频信号及住振荡器输出的 100KHZ模拟载频信号分别用连线联结至乘法器的两个输入端。（ 2）用示波器观看音频振荡器输出信号的信号波形的幅度和振荡频率，调整为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的关系。（ 5）测量已调信号的振幅频谱，注意其振幅频谱的特点。（ 6）将已调信号和导频分量

5、加到加法器的两个输入端，调整加法器上的参数G和 g, 使其与实际相符。观看输出波形及其频谱。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。调节旋钮 G，使得加法器输出幅度与输入一致，说明此时 G=1b. 再调整增益 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。2、DSB AC信号的相干解调及其载波

6、提取（ 1）锁相环的调试：VCO模块及其框图如上述实验框图所示。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。 用示波器观看 VCO的输出波形及工作频率， 然后旋转 VCO模块前面板上的 f0 按钮，改变 VCO中心频率，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 相连接，双踪示波器分别接于 VCO输出端及 DC输入端。a. 当直流电压为0 时，调整 VCO模块的 f0 按钮，使 VCO的中心频率 f0 为100KHz。b. 从-2V 至+2V改变直流电压，观察VCO的频率及其线性工作范

7、围。c. 调节 VCO的 GAIN旋钮，使得在可变直流电压为V 时的 VCO频率频偏为KHz。值得注意的是，不同GAIN值对应不同的 VCO压控灵敏度。（2）单独测量锁相环中的相乘、低通滤波器的工作是否正常按下图所示的电路图进行试验， 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，下图中的乘法器相当于混频器。在实验中，将另一VCO作为信号源输入乘法器。改变信源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，它应该是输入信号与 VCO 输出信号的差拍信号。（ 3）测量锁相环的同步带及捕捉带将载频提取的锁相环闭环连接，仍使用另一 VCO作为输入于

8、锁相环的信号源，如下图所示。首先将信号源 VCO的中心频率调到比 100KHz小很多的频率，是锁相环处于失锁状态（示波器输出为交变波形） 。调节信号源 VCO，使其频率由低往高缓慢变化。3文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.当示波器呈现的信号波形由交变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 。继续将信源的频率往高调节，环路电压跟着变化，直到从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，

9、直到再次失锁，记录频率f1 。上述过程可反复进行几次。同步带捕捉带（ 4）恢复载波a) 将图中的锁相环按上述过程调好，在按照指导书图示实验连接，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。b) 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与锁相环 VCO输出的信号时候同步的，二者的相应相位差为，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 旋钮，直至锁相环LPF输出为直流，即锁相环由失锁进入锁定，继续调接旋

10、钮，使 LPF输出的直流电压约为0 电平。c) 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 ，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。d) 用频谱仪观测恢复载波的振幅频谱，并加以分析。（ 5）相干解调a) 在前述实验的基础上， 将信号和恢复载波分别连接至相干解调的乘法器的输入端。b) 用示波器观察相干解调相乘、低通滤波后的输出波形。c) 改变发端音频信号的频率，观察输出波形的变化。五实验结果与分析（ 1） dsb-sc am 信号的产生1、音频振荡器输出

11、调制信号波形，频率为10KHz2、 主振荡器输出信号波形，频率为100KHz3、乘法器输出 DSB-SC信号波形乘法器输出信号包络为调制信号，音频信号零点位置存在相位翻转。4、乘法器输出频谱由图可看出， dsb-sc am信号在 100kHz处并无频谱分量，仅在左右各偏移 10kHz 处存在信号，与理论分析一致。5、加法器输出波形与频谱6、加法器输出频谱4文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.从图可以看出，在 100KHz 位置为导频信号，两边为已调信号。导频信号振幅频谱的幅度为已调信号频谱的边带频谱幅度的 0.8 倍，导频信号功率约为已调信号的倍。（ 2） DS

12、B-SC AM信号的相干解调及载波提取1、调整 VCO中心频率为 100kHz2 、测试同步带和捕捉带直流电压为 +-2v 频率可变直流电压为 +-1v 时， VOC 频率偏移为 +-10khz 测量得出 f1=94.37K f2=96.15K f3=104.2K f4=106.4K同步带=12.03K捕捉带=8.05K3、锁相环相乘 .4、解调输出波形解调输出的波形与输入波形基本同频同相，仅在幅度上有偏差。5.恢复载波用锁相环提取载波提取载波的频谱图六、思考题1、说明 DSB-SC AM 信号波形的特点答： DSB-SC 为双边带调幅，是只传输两个边带的调制方式。双边带调制是实现频谱搬移，

13、其波形振幅随着调制信号变化，但与普通调幅波不同， 它的包络不再反映调制信号的波形，而是在零值上下变化，并且在调制信号等于0 的瞬间，书岸边带调幅波的高频振荡相位可能出现180 度的相位突变。经幅度调制后， 基带信号的频谱被搬移到了载频 fc 处。若模拟基带信号带宽为 W ，则调幅信号带宽为 2W，因为在频域中输出此调幅信号 s(t)的信道带宽 B=2W 。2、画出已调信号加导频的振幅频谱，算出导频信号功率与已调信号功率之比。答：由图可知，导频信号功率与已调信号功率的百分比为 31.2%，接近理论值 32%。3、实验中载波提取的锁相环中的 LPF能不能用 TIMS系统中的“TUNEABLELPF

14、”？答：不能， TUNEABLE LPF中 WIDE一项中带宽的滤波范围是 2kHz-12kHz，输出信号频率可能大于范围被滤掉导致结果错误，所以不能使用。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，因为锁相环的截止频率为 2.8kHz ，如果音频信号为 1kHz 则锁相环会跟踪音频信号，造成信号失真。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：使用平方环法或科斯塔斯环法提取。平方环法框图：科斯塔斯环法框图：实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM ）5文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支

15、持.一、实验目的1、了解 AM信号的产生原理和实现方法。2、了解 AM信号波形和振幅频谱的特点，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。二、实验原理1、AM信号的产生对于单音频信号进行 AM调制的结果为其中调幅系数 aAm 。AAM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-SCAM信号的振幅频谱的不同之处。由 Amax 和 Amin 分别表示 AM信号波形包络最大值和最小值，则AM信号的调幅系数为如图所示为 AM调制的过程和频谱示意图。产生 AM信号的方法有

16、两种，分别如下图所示。第二种方法与实验一 DSB-SCAM信号加导频的产生方法类似 , 只是 AM信号的离散载波要足够大，以避免产生过调制。本实验采用第一种方法产生AM信号。2、AM信号的解调AM 信号由于具有离散大载波，故可以采用载波提取相干解调的方法。其实现类似于实验一中的 DSB-SC AM信号加导频的载波提取和相干解调的方法。AM 的主要优点是可以利用包络检波器进行非相干解调，可以使得接收设备更加简单。本实验采用包络检波方案。三、实验框图1、AM信号的产生2、AM信号的非相干解调四、实验步骤1、 AM 信号的产生6文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.（

17、1）按图进行各模块之间的连接。（ 2）音频振荡器输出为 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以 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。2、AM信号的非相干解调（ 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的输出波形。（ 3）用示波器观察低通滤波器的输出波形。（ 4）改变输入 AM信号的调幅系数，观

18、察包络检波器输出波形是否随之改变。（ 5）改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化。五、实验结果与分析AM信号的产生1、音频振荡输出信号由图可看出，调制信号频率约为5kHz。2、调整 a=0.8 后 AM信号振幅及频谱由上图可看出 a=0.8 。在频谱图中， 在 100kHz 处有明显的载频分量， 在左右 5kHz 处有搬移后的边频分量。3、当 a=0.8 时，整流器输出波形4、当 a=0.8 时，解调输出波形5、当 a=1 时，信号过零点。所以，当a1 时，信号必将出现失真。6、当调制信号频率改变时，信号解调出现失真。六、思考题1、在什么情况下，会产生AM信号的过调现象？答：当调制

19、系数大于 1 时，会产生过调现象，此时幅度最小值不是实际最小值，实际最小值应为负值。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： AM信号公式为 SAM (t)Ac1a sin(2fmt)sin(2 f ct)Pb( Aca )24则可得其边带功率为：4Pc( Ac ) 22载波功率为：2所以比值为 3.1257文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.3、是否可用包络检波器对DSB-SC AM信号进行解调？请解释原因。答：不可以。因为已调信号的包络与 m(t) 不同，并不代表调制信号，有负值部分，且在与 t 轴的交点处有相位翻转。而包络应

20、该为正幅度。实验三：调频（FM）一、实验目的1、了解用 VCO作调频器的原理及实验方法。2、测量 FM信号的波形图及振幅频率。3、了解利用锁相环作FM解调的原理及实现方法。二、实验原理1、FM信号的产生若调制信号是单音频信号则 FM信号的表达式为其中其中为频率偏移常数（ Hz/V），aK f是调制指数。fm由卡松公式可知FM信号的带宽为产生 FM信号的方法之一是利用VCO，如下图所示。VCO的输入为 m(t) ，当输入电压为0 时， VCO输入频率为 fc ；当输入模拟基带信号的电压变化时，VCO的振荡频率作相应的变化。2、锁相环解调 FM信号锁相环解调的原理框图如下图所示。锁相环锁定时， V

21、CO输出的 FM信号与接收到的输入 FM信号之间是同频关系，相位也几乎相同。锁相环解调的原理如下所述。假设锁相环输入是FM信号 s(t) ，则对于 VCO来说，它的控制电压是环路滤波器的输出v(t).VCO 的瞬时频率为其中是 VCO的压控灵敏度（ Hz/V），VCO的输出可表示为8文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.其中锁相环中的乘法器和低通滤波器组成了相位比较器， 该低通滤波器用来滤除二倍载频分量。鉴频器输出为其中为相位差。锁相环处于锁定状态时，相位差很小，使得此时，可将锁相环等效表示为下图所示的线性模型。图中的g(t) 是环路滤波器的冲激相应，其傅里叶变换

22、为G(f) 。根据这一模型，相位差可表示为等效于或对上式进行傅里叶变换，得到其中的、分别是和的傅里叶变化。整理上式得：合理设计及，使它满足以下条件：等效于这个结果表明， VCO的控制电压 v(t) 同基带信号 m(t) 成正比，所以 v(t) 就是 FM 解调的输出信号。9文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.锁相环环路滤波器的频率响应 G(f) 的带宽应与系带信号的带宽相同，这样环路滤波器输出的噪声将被限带于 W。 VCO的输出是宽带调频信号，它的瞬时频率跟随接受调频信号的瞬时频率而变。由上面的分析可以看出，锁相环作 FM解调时有两个关键点：一是开环增益（即锁相

23、环开环的增益）要足够大，二是环路滤波器的带宽要与基带信号的带宽相同。三、实验框图1、FM信号的产生2、FM信号的锁相环解调四、实验步骤1、FM信号的产生（ 1） 单步调试 VCOa. 将 VCO模块的印刷电路板上的拨动开关置于 VCO模式。将 VCO板块前面板上的频率选择开关置于“ HI”状态。然后，将 VCO模块插入系统机架的插槽内。b. 将可变直流电压模块的输出端与 VCO模块的 Vin 端相连接，示波器接于 VCO 输出端：?直流电压为零时，调节 VCO模块的 f0 旋钮，使 VCO的中心频率为 100 赫兹 。?在 -2V 至于 +2 范围内改变直流电压，测量VCO的频率及线性工作范围

24、。?调节 VCO模块的 GAIN旋钮，使得直流电压在 +/-2V 范围内变化时， VCO的频率在 +/-5HZ 内变化。（ 2）将音频振荡器的频率调到 2Hz，作为调制信号输入于 VCO的 Vin 输入端。（ 3）测量图（ 4）测量 FM信号的振幅频谱。2、FM信号的解调（ 1）单步调试 VCOa. 将 VCO模块置于“ VCO” , 前面板上的频率选择开关置于“ HI ”状态 .b. 将可变直流电压模块的输出端与 VCO模块的 Vin 端相连接。 当直流电压为零时，调节 VCO的 f0 旋钮，使 VCO的中心频率为 100kHz。当可变直流电压为 +/-1V时，调节 VCO的 GAIN旋钮，

25、使 VCO的频率偏移为 +/-10kHz 。（ 2）将锁相环闭环连接，将另一个 VCO作信源，接入于锁相环，测试锁相环的同步带及捕捉带。（ 3）将已调好的 FM信号输入与锁相环， 用示波器观察解调信号。 若锁相环已锁定，则在锁相环低通滤波器的输出信号应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。五、实验结果与分析1音频信号与输出FM信号红：原始信号蓝： vco 输出信号10文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.2.FM 输出信号频谱3.FM 信号的锁相环解调红：原始信号蓝：解调信号六、思考题1、本实验的 FM信号调制指

26、数是多少？FM信号的带宽是多少？f5kHzf2.52kHz答：W 2(1) f 14kHz2、用 VCO产生 FM信号的优点是可以产生大频偏的 FM信号，缺点是 VCO中心频率稳定程度差。为了解决 FM大频偏以及中心频率稳定度之间的矛盾，可采用什么方案来产生 FM信号？答：为了使中心频率稳定， 可以使用锁相环形成反馈， 使得它仅用确保 VCO中心频率的稳定性及准确度与晶振一致。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，因为 10KHz不在锁相环的同步带内， 此时用锁相环解调会使锁相环进入失锁状态，无法

27、正确解调出原信号。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之处？答：在调频解调中使用的滤波器为低通滤波器，滤波器输出接至示波器和 VCO，即锁相环调后的显示信号为低通滤波器的输出信号； 在时钟提取中使用的滤波器为环路滤波器， 滤波器输出仅接至 VCO中，而锁相环输出信号应为 VCO的输出信号而不是低通滤波器的输出信号。实验五：时钟恢复一、实验目的：（ 1）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。（ 3）自主完成从 BIP-RZ 或 UNI-RZ 码恢复时钟的实验。二、实验原理：在数字通信中，接收端为了能从接受信号中恢复出原始的数据信号，

28、必须要有一个与收到的数字基带信号符号速率相同步的时钟信号。 通常，从接收信号中提取时钟这一过程称为符号同步或时钟同步。1.BIP-RZ 时钟恢复假设数据独立等概， 该码的功率谱密度无离散的时钟分量， 仅含连续谱， 如图所示。11文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.只须使用全波整流或者平方运算，对于占空比为50%的双极性归零码，得到整流或平方后的波形，可以看成是数据全为1 的单极性归零码，即为时钟信号。2.UNI-RZ 时钟恢复单极性归零码功率谱中包含了离散直流分量、 连续谱、离散时钟分量及奇次谐波分量，密度如下图所示， 可以利用窄带滤波器或者锁相环从单极性归零码

29、中提取时钟分量。如果滤波器足够窄， 则窄带滤波器的输出功率谱密度中， 连续谱部分形成的干扰可以忽略。此时输出的时域信号为V(t)=2A 1 1/2cos(2Rbt+ )其中是固定相移，可通过移相器校正，再通过整形电路可得到方波时钟。3. 零均值限带 PAM时钟恢复可用方法很多，很多情况下取绝对值或者取平方可以得到时钟的离散分量，这样就可以提取这个离散分量，再通过整形移相得到需要的时钟。也可以通过超前滞后门同步器或者其他环路方式恢复时钟。三、实验步骤：从 RZ-AMI码恢复时钟（ 1） 按书中示意图连接模块，将移相模块印刷电路板上的拨动开关拨到 LO位置。（ 2） 用示波器观察实验连接图的各点波

30、形。（ 3） 调节缓冲放大器的 K 旋钮，使得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） 将恢复时钟与发送时钟分别送至双踪示波器， 调节移相器的相移， 使得恢复时钟与发送端时钟的相位一致。说明本实验从 RZ-AMI码恢复时钟的原理。（ 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。四、实验框图五、实验波形图：从 RZ-AMI码恢复时钟RZ-AMI码输出：乘法器输出：低通滤波器输出：缓冲放大器输出：移相器输出：恢复时钟：解码输出：从 BIP-RZ 码提取时钟12文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢

31、迎下载支持.六、思考题（ 1）如何从分相码中提取时钟？答：利用 01 和 10 的中间跳变提取定时，分频得到时钟。（ 2）对于双极性不归零码，如果发送数据中 “1出”现的概率为 90%，请问如何从这样的信号中提取时钟？答：可利用呈现的频谱中的离散分量提取时钟信号。（3）从限带基带信号中提取时钟的原理是什么？答：将限带基带信号平方，然后通过锁相环提取。原理框图如下：s(t)限带滤波器平方锁相环实验六：眼图一、实验目的了解数字传输系统中“眼图”的观察方法及其作用。二、实验原理实际通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统产生畸变，总是在不同程度上存在码间干扰的，系统性能很难进行定量的分析， 常常甚至

32、得不到近似结果。而眼图可以直观地估价系统码间干扰和噪声的影响， 是常用的测试手段。 从眼图的张开程度，可以观察码间干扰和加性噪声对接收基带信号波形的影响， 从而对系统性能作出定性的判断。三、实验框图四、实验步骤1、将可调低通滤波器模块开关置于NORM位置。2、将主信号发生器的 8.33kHz TTL 电平的方波输入与线路编码器的 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和 2.083kHz 的时钟信号。并调节可调低通滤

33、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。13文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.五、实验波形图实验七：采样、判决一、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、并对限带信号进行采样、判决、恢复数据的实验方案，完成实验任务。二、实验原理在数字通信系统中的接收端，设法从接受滤波器输出的基带信号中提取时钟，用以对接受滤波器输出的基带信号在眼图睁开最大处进行周期性的瞬时采样，然后将各采样值分别与最佳判决门限进行比较做出判决、输出数据。三、实验框图1、采样、判决系统框图2、时钟提

34、取电路四、实验步骤1、请自主设计图，完成恢复时钟（TTL电平）的实验任务。请注意：调节恢复时钟的相移， 使恢复时钟的相位与发来的数字基带信号的时钟相位一致（请将移相器模块印刷电路板上的拨动开关拨到“ LO”位置）。2、按照图，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

35、是零，判决输出的是 TTL 电平的数字信号。五、实验波形分析由上图可以看出，在时钟上升沿处，眼图张开最大，即最佳采样时刻。在此时刻进行采样判决可以获得较为准确的判决结果。14文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.六、思考题对于滚降系数为 =1 的升余弦滚降的眼图， 请示意画出眼图， 标出最佳取样时刻和最佳判决门限。答：如上图， 0 为最佳判决门限，眼睛长大最大时为最佳取样时刻。实验八：二进制通断键控（FM ）一 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；二

36、 实验原理二进制通断键控 (OOK) 方式是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的导通与关闭。如图所示。OOK 信号的功率谱密度含有离散的载频分量和连续谱（主瓣宽度为2?）。 OOK信号的解调方式有相干解调和非相干解调两种。对于相干解调，可以从接收到的OOK信号提取离散的载频分量，恢复载波，然后进行相干解调、时钟提取、采样、判决、输出数字信号。本实验采用非相干解调，其原理图如图所示。三 实验框图OOK 信号产生：OOK 非相干信号解调：四 实验步骤OOK 信号的产生1.如图连接各模块。2.用示波器观察图中各点信号波形。3.用频谱仪测量图中各点的功率谱。OOK 信号的非相干解调1.如图连接各模块。

37、2.用示波器观察各点波形。3.自主完成时钟提取、采样、判决的实验任务。（恢复时钟的相位要与发来信号的时钟相位一致）15文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.五实验结果及其分析OOK 信号产生B.CLK 输出：功率谱：序列发生器x 输出功率谱：信号发生器sin 输出信号发生器8.3kTTL 电平OOK 信号：OOK 信号非相干解调整流器输出：低通滤波器输出判决器输入时钟判决器输出五思考题对 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： OOK 的功率谱密度中含有离散载频分量，所以可以用窄带滤波器来提取时钟实验十二：低通信号的采样与重建一、

38、 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；二、 实验原理频带受限于 0, fH 的模拟基带信号，可以唯一地被采样周期Ts1的采样序列值所确2 f H定。将该样值序列通过截止频率为fH 的 LPF，可以无失真地重建或者恢复出原基带信号。实验原理图如上图所示，模拟音频信号m(t) 通过采样器输出被采样信号ms(t ) ，由周期采16文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.样脉冲序列s(t ) 控制开关的闭合与打开构成采样器。 将采样信号通过低通滤波器即可恢复原基带

39、信号。三、实验框图四、实验步骤1、按照图连接各模块。2、用双踪示波器测量图中的各点信号波形，调节双脉冲发生器模块前面板上的“WIDTH ”旋钮，使采样脉冲的脉冲宽度约为10 s。3、用频谱仪测量各信号的频谱，并加以分析。五、实验波形分析信号发生器输出sin（ wt ）波形及频谱：采样冲激序列s（ t）波形及频谱采样信号ms（ t）波形及频谱重建新号波形及频谱时钟波形及频谱六、思考题1、若采样器的输入音频信号为5kHz ，请问本实验的LPF 的输出信号会产生什么现象？答：由于采样冲激序列为8.3kHz ，所以当输入音频信号为5kHz 时，采样信号无法满足奈奎斯特抽样定理，所以会产生失真。2、若输

40、入于本实验采样器的信号频谱如图，（ a）请画出其采样信号的振幅频谱图；（ b）为了不失真恢复原基带信号，请问收端的框图作何改动？答：（ a）采样信号的振幅频谱图为Ms(f)-8.32028.3f/KHz（ b）要达到不失真恢复原基带信号，就必须满足奈奎斯特抽样定理，且使得采样信号低频部分可被完全滤出，所以频谱需要满足截止频率2kHzf6.3kHz ，即调整LPF 的17文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.截止频率实验总结李昊然：通过本次实验， 加深了我对通信原理课上所学习到的理论知识的理解。 在实践中温习旧知识， 并且在温习中， 学习到了理论课上学不到的知识。

41、在本次实验中，我印象最深的就是锁相环。 在理论课学习中， 无非就是知道了锁相环可以实现什么功能，在什么模块中，需要锁相环。然而，当真正实验时，才知道锁相环真的不好调节。例如在第一个实验中，由于对锁相环原理以及解调的知识有些模糊不清，导致实验进行得不顺利， 通过好几次实验最终才做出结果。 通过这个实验我对锁相环的原理有了更深的认识与了解， 因此在后面的实验三中很快就能做出结果。并且通过实验， 让我对通原的应用有了一定的掌握， 例如学会了如何观看眼图，如何利用眼图选取最佳采样点对信号进行采样以获得最小的误差。所以通过该次实验， 我受益匪浅， 将之前课上学习的知识运用于实际中，更清晰的认识到了通信原

42、理的作用。实验总结张远：虽然是通原实验， 然而方法却不同于通原理论学习。 在理论学习时， 我们往往知道原理，怎么计算就行了。然而在实验中，最简单的知识，往往对应的实验模块确时很难的。例如，在学习载波提取时， 理论课学习用一个 VCO模块就行了，但是在实验过程中， 锁相环我们调节了两节课才成功。 眼图更是这样， 做眼图实验时，调节了一节课。虽然困难重重，但是通过这些看似“简单” ，实际困难的实验不仅锻炼了我们的动手能力和实践能力，更是让我们在实践中“温故而知新”，加深了我们对理论知识的理解。第二，通过实战操作，我们更好了理解了各个模块的作用。在刚开始的时候对有些地方虽然不太了解， 但通过对通原知识的复习， 我发现其实很多东西我们早就学过了，在实际操作的起步阶段还不能很好的把学过的知识运用起来， 只能靠把书上的原理图简单连接起来， 然后再去一点一点的理解， 到后来已经可以在心里大体知道要实现一个目的应该怎么使用相应的模块。 另外，通过与老师的交流也让我获取了很多新知识，学到了思考问题的不同角度。总之，实际应用的过程是一个把输入转化为输出的过程， 通过实验，我们“温故而知新”，既应用了自己学过的知识，也获取了更多新的经验和能力。18