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實(shí)驗(yàn)2 振幅調(diào)制Amplitude modulation與解調(diào) (一)

時(shí)間:2023-03-07 08:59:30 通信工程畢業(yè)論文 我要投稿
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實(shí)驗(yàn)2 振幅調(diào)制(Amplitude modulation)與解調(diào) (一)


通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

通信硬件實(shí)驗(yàn)一
                                                     
實(shí)驗(yàn)2 振幅調(diào)制(Amplitude modulation)與解調(diào)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br /> (1)掌握振幅調(diào)制器的基本工作原理;
(2)掌握調(diào)幅波調(diào)制系數(shù)的意義和求法。
(3)掌握包絡(luò)檢波器的基本構(gòu)成和原理。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1、AM調(diào)制原理
AM信號(hào)產(chǎn)生如圖2-1所示

 

 圖2-1 AM信號(hào)時(shí)域波形

方法一:
原理框圖如圖2-2所示

 圖2-2 AM信號(hào)調(diào)制原理框圖(方法一)

其中m(t)為一均值為零的模擬基帶信號(hào)(低頻);
 c(t)為一正弦載波信號(hào)(高頻);
 DC為一直流分量。


方法二:

 圖2-3 AM信號(hào)調(diào)制原理框圖(方法二)
 
 
2、AM信號(hào)解調(diào)原理(包絡(luò)檢波)

 圖2-4 AM信號(hào)解調(diào)原理框圖
 
 
 
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、AM信號(hào)調(diào)制
(1) 采用AM信號(hào)調(diào)制原理框圖方法一或方法二實(shí)現(xiàn)AM信號(hào)的調(diào)制。
 
 
 采用原理框圖方法一
 

 

(2) 請(qǐng)實(shí)現(xiàn)調(diào)制系數(shù)分別為:1,0.5和1.5三種情況的調(diào)制。

1. 采用上面原理框圖實(shí)現(xiàn)AM的調(diào)制
將音頻振蕩器產(chǎn)生的正弦信號(hào)sin(wt)的頻率調(diào)節(jié)至1KHz
將可變直流電壓的旋鈕V調(diào)至最小

2. 實(shí)現(xiàn)調(diào)制系數(shù)分別為:1,0.5和1.5三種情況的調(diào)制
通過調(diào)節(jié)加法器中的g即可實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)制系數(shù)

 

調(diào)制系數(shù)為1時(shí)

調(diào)制系數(shù)為0.5時(shí)

 

 


調(diào)制系數(shù)為1.5時(shí)(不夠標(biāo)準(zhǔn),接近2了)

 


可參考的模塊如下:
 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),移相器(Phase Shifer)。

2、AM信號(hào)解調(diào)

采用包絡(luò)檢波的方式實(shí)現(xiàn)AM信號(hào)的解調(diào)。
 


(2) 請(qǐng)實(shí)現(xiàn)調(diào)制系數(shù)分別為:1,0.5和1.5三種情況的解調(diào)。

 

 

 

調(diào)制系數(shù)為1時(shí)


調(diào)制系數(shù)為0.5時(shí)

 

 

調(diào)制系數(shù)為1.5時(shí)

采用的模塊如下:
共享模塊(Utilities Module)和音頻放大器(Headphone Amplifier)


四、思考題:

(1) 若用同步檢波,如何完成實(shí)驗(yàn)?比較同步檢波和包絡(luò)檢波的有缺點(diǎn)。
答:用同步檢波則在接受AM調(diào)制信號(hào)端乘一個(gè)恢復(fù)載波信號(hào),再經(jīng)過低通濾波器就完成同步解調(diào)了。
同步檢波要求恢復(fù)載波于接受信號(hào)載波同頻同相,一般要在發(fā)端加一離散的載頻分量即導(dǎo)頻,則在發(fā)端要分配一部分功率給導(dǎo)頻;或者在收端提取載波分量,復(fù)雜且不經(jīng)濟(jì)。線形良好,增益高,對(duì)調(diào)制系數(shù)沒要求。
包絡(luò)檢波不需要提取載波分量,比較簡單經(jīng)濟(jì);但要求調(diào)制系數(shù)小于等于1,抗干擾差。

(2) 若調(diào)制系數(shù)大于1,是否可以用包絡(luò)檢波來還原信號(hào)。
答: 不可以,這時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。(如解調(diào)系數(shù)為1.5時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)失真)

(3) 調(diào)制系數(shù)分別”<1”, ”>1”, ”=1”時(shí),如何計(jì)算已調(diào)信號(hào)的調(diào)制系數(shù)?
答:可以由公式:     計(jì)算。

提示:
(1) 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)按照原理畫出模塊連接圖。
(2) 實(shí)驗(yàn)前要熟悉各個(gè)模塊的用途,如共享模塊各部分功能。
(3) 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)首先檢查各個(gè)模塊是否完好。
(4) 實(shí)驗(yàn)中若可調(diào)DC模塊無法調(diào)節(jié),可采用該模塊“+5V”信號(hào),為了完成實(shí)驗(yàn)中不同調(diào)制系數(shù)的要求,音頻振蕩器和加法器之間應(yīng)加入緩沖放大器模塊。
(5) 調(diào)制系數(shù)公式可寫為:。

實(shí)驗(yàn)3、SSB信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
1、掌握單邊帶(SSB)調(diào)制的基本原理。
2、掌握單邊帶(SSB)解調(diào)的基本原理。
3、測試SSB調(diào)制器的特性。

二、實(shí)驗(yàn)原理
1、SSB調(diào)制原理


 圖3-1 SSB信號(hào)調(diào)制原理框圖

2、SSB解調(diào)原理框圖

 圖3-2 SSB信號(hào)解調(diào)原理框圖

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、SSB信號(hào)的調(diào)制
1、按照下面原理框圖所示,利用現(xiàn)有模塊完成SSB信號(hào)的調(diào)制
2、檢查正交分相器,看其產(chǎn)生的兩個(gè)輸出是否正交,即相位相差pi/2,不正交的話說明此正交分相器是壞的,需換一個(gè)。
3、調(diào)節(jié)移相器使加法器的輸出最大
4、通過調(diào)節(jié)加法器使兩個(gè)乘法器的輸出幅度相等
5、如果仍未出現(xiàn)正確的信號(hào)波形,則調(diào)節(jié)移相器,注意慢慢調(diào),以防調(diào)過。
按照原理框圖所示,利用現(xiàn)有模塊完成SSB信號(hào)的調(diào)制。
可采用的模塊如下:
 音頻振蕩器(Audio Oscillator),主振蕩器(Master Signals),加法器(Adder),乘法器(Multiplier)2個(gè),移相器(Phase Shifer),正交分相器(Quadrature Phase Splitter)。

實(shí)驗(yàn)提示:
(1) 如圖3-1所示,可采用音頻振蕩器產(chǎn)生一個(gè)基帶信號(hào);記錄信號(hào)的幅度和頻率。
(2) 如圖3-1所示:QPS為正交分相器,其輸出為兩路正交信號(hào)。
(3) 如圖3-1所示:載波可由主振蕩器輸出一個(gè)高頻信號(hào);
(4) 如圖3-1所示:通過移相器使載波相移Pi/2。
 注意:在使用前要驗(yàn)證是否相移Pi/2,即兩支路應(yīng)正交。
(5) 兩路正交DSB信號(hào)通過加法器輸出。
 注意:兩支路在加法器中增益應(yīng)相同,即應(yīng)分別斷開每一支路,檢查加法器的輸出幅度應(yīng)相同。
(6) 考慮SSB信號(hào)的時(shí)域波形的包絡(luò)是怎樣的。
原理框圖如下:


實(shí)驗(yàn)波形:

 

2、SSB信號(hào)的解調(diào)
按照原理框圖所示,利用現(xiàn)有模塊自己獨(dú)立設(shè)計(jì)完成SSB信號(hào)的解調(diào)。

采用的模塊如下:
 主振蕩器(Master Signals),乘法器(Multiplier),移相器(Phase Shifter),可調(diào)低通濾波器(Tunable LPF)。

 

思考題:
請(qǐng)判斷SSB調(diào)制信號(hào)是上邊帶還是下邊帶,若輸出為另一邊帶,如何連接?
答:利用軟件功能可以進(jìn)行相關(guān)設(shè)置,可以由軟件自動(dòng)計(jì)算該信號(hào)頻率,由于基帶信號(hào)頻率為1K,載波頻率為100K,所以上邊帶信號(hào)頻率為101K,下邊帶信號(hào)頻率為99K。要想輸出為另一邊帶,只需把移相器反相鈕調(diào)往相反方向就可以了。同時(shí)這也提供了一種分辨上下邊帶的方法,即通過對(duì)比調(diào)節(jié)移相器反相鈕前后信號(hào)就可以看出上下邊帶分別是哪個(gè)了。


實(shí)驗(yàn)4 調(diào)頻波(FM)的產(chǎn)生
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?
(1) 掌握調(diào)頻波調(diào)制器的基本工作原理;
(2) 掌握調(diào)頻波的特點(diǎn)。

二、實(shí)驗(yàn)原理
FM調(diào)制原理
 振蕩頻率隨輸入信號(hào)的電壓改變。當(dāng)輸入電壓為零時(shí),振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率為(中心頻率)的正弦波;當(dāng)輸入基帶信號(hào)的電壓變化時(shí),該振蕩頻率做相應(yīng)的變化?衫脡嚎卣袷幤鳎╒CO)實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻。
 FM信號(hào)的系統(tǒng)框圖如圖4-1所示,時(shí)域波形如圖4-2所示。
 
 圖4-2 FM調(diào)制原理框圖
 
 
 
 圖4-2 FM調(diào)制時(shí)域波形圖

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

設(shè)計(jì)完成FM信號(hào)調(diào)制,用示波器觀察VCO輸出信號(hào)時(shí)域、頻域波形。
采用的模塊如下:
 音頻振蕩器(Audio Oscillator),電壓控制振蕩器(VCO)和緩沖放大器(Buffer Amplifiers)。
原理框圖如下:

 


提示:
(1) 實(shí)驗(yàn)前要了解VCO的中心頻率
(2) 了解頻偏概念,可以通過放大器改變基帶信號(hào)幅度觀察FM信號(hào)時(shí)域、頻域波形。
(3) 實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)VCO,使其中心頻率為10KHz。
此實(shí)驗(yàn)經(jīng)常碰到壞的VCO,所以在連接模塊之前可以先檢查一下VCO的中心頻率,既在不接入輸入信號(hào)的情況下,將VCO的輸出接到示波器那,如果看到大概頻率一般為10K(此中心頻率為可調(diào)的,通過調(diào)節(jié)/\f旋鈕可以實(shí)現(xiàn))的正弦信號(hào)則VCO是正常的,否則最好換一塊再做。

 

                       03606班 17號(hào) 劉邦運(yùn)

通原硬件實(shí)驗(yàn)二

 
 
實(shí)驗(yàn)5 ASK調(diào)制與解調(diào)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br /> (1)掌握 2ASK 調(diào)制器的基本工作原理;
(2)掌握 2ASK 解調(diào)器的基本工作原理。
二、2ASK 調(diào)制(解調(diào))原理
1、2ASK 信號(hào)波形


 圖5-1
 
 2、2ASK 調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生 實(shí)驗(yàn)原理圖,如圖所示:方法一和方法二


方法一 方法二
圖 5-2 2ASK 調(diào)制原理框圖


3、2ASK 信號(hào)解調(diào)
2ASK 信號(hào)的解調(diào)可以采用同步或非同步解調(diào)方式。

 

非同步解調(diào) 同步解調(diào)
圖 5-3 2ASK 解調(diào)原理框圖

 

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、2ASK 信號(hào)調(diào)制
根據(jù)2ASK 信號(hào)調(diào)制原理框圖,方法一或方法二實(shí)現(xiàn) 2ASK 信號(hào)調(diào)制,采用的模塊如下:
音頻振蕩器(Audio Oscillator)),主振蕩器(Master Signals),序列碼 產(chǎn)生器(Sequence Generator),雙模開關(guān)(Dual Analog Switch)和加法 器(Adder),乘法器(Multiplier),可變直流電壓(Variable DC)

提示:
方法一中:(1)數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生方法
利用主振蕩器模塊的  2KHz  正弦信號(hào)加到序列碼產(chǎn)生器的時(shí) 鐘控制端(CLK)產(chǎn)生序列信號(hào);
 (2) 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制要注意時(shí)鐘同步問題 在本實(shí)驗(yàn)中可利用主振蕩器模塊的8.33KHz 加到音頻振蕩器的 SYNC 端,用于時(shí)鐘同步
(3)  利用雙模開關(guān)產(chǎn)生二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)(2ASK)
方法二中:(1)序列信號(hào)應(yīng)為單極性 0,1 序列,可加入“可變直流電壓”調(diào)節(jié)。


采用方法一的框圖為;

 

 

 
 2ASK 信號(hào)調(diào)制波形:2、ASK 信號(hào)解調(diào)

ASK 信號(hào)的解調(diào)可以采用同步或非同步解調(diào)方式,采用的模塊如下:
共享模塊(Utilities Module),可調(diào)低通濾波器(Tunable LPF),可變 直流電壓和移相器(Phase Shifter),乘法器(Multiplier)

提示:
(1)  在非同步解調(diào)中,將 ASK 已調(diào)信號(hào)經(jīng)過整流器,低通濾波器 最后通過比較器輸出。
(2)  在同步解調(diào)中,載波提取可利用主振蕩器和移相器(若有相 位偏移)完成;然后再通過低通濾波器最后通過比較器輸出。

采用非同步解調(diào)方式原理框圖如下:


2ASK非同步解調(diào)波形:

 

實(shí)驗(yàn) 6 FSK信號(hào)的調(diào)制


一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />  掌握頻率鍵控(Frequency Shift Keying FSK)調(diào)制的基本組成和原理,掌握 相位連續(xù)和不連續(xù)的問題。

二、FSK調(diào)制(解調(diào))原理
1、FSK 調(diào)制原理框圖,如圖 6-1 所示


(a)  方法一:相位連續(xù) (b)  方法二:相位不連續(xù)
圖 6-1 FSK 調(diào)制原理框圖
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、FSK 信號(hào)調(diào)制
根據(jù) FSK 調(diào)制原理框圖 6-1(a)或(b),實(shí)現(xiàn) FSK 信號(hào)的調(diào)制。 采用的模塊如下:
 主振蕩器(Master  Signals),序列碼產(chǎn)生器(Sequence  Generator), 電壓控制振蕩器( VCO )和音頻振蕩器( Audio  Oscillator ),加法器
 (Adder),雙模開關(guān)(Dual Analog Switch),可變直流電壓(Variable DC)。 提示:

方法一:
(1)  相位連續(xù) FSK 調(diào)制系統(tǒng)中,使 VCO 的輸出中心頻率為 5KHz;
 (2)  二進(jìn)制數(shù)字序列信號(hào)利用主振蕩器的  2KHz  正弦信號(hào)加到序 列碼產(chǎn)生器的時(shí)鐘控制端(CLK);

方法二:
(3)  相位不連續(xù) FSK 調(diào)制系統(tǒng)中,可以看作兩個(gè) ASK 系統(tǒng)相加;
 (4)  兩個(gè)信號(hào)的頻率可分別利用音頻振蕩器和  VCO  的輸出頻率 產(chǎn)生;
(5)  數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生方法可參考 ASK 調(diào)制信號(hào)方法二實(shí)現(xiàn)。
(6)  最后兩路信號(hào)經(jīng)過雙模開關(guān)實(shí)現(xiàn) FSK 信號(hào)的調(diào)制。
此次實(shí)驗(yàn)同之前的FM時(shí)一樣,需要先檢查VCO是否是好的,即看其輸出是否為正弦波形。然后調(diào)節(jié)VCO使其中心頻率為5KHz,然后按照下圖連接好模塊即可在示波器上觀察是否出了正確波形,如沒有則調(diào)節(jié)VCO增益,可得正確的FSK信號(hào)波形。


FSK非連續(xù)調(diào)制原理框圖如下:

 

FSK相位非連續(xù)波形

FSK相位連續(xù)
FSK相位連續(xù)原理框圖如下:

FSK相位連續(xù)波形:


四、思考題:
(1)在 FSK 信號(hào)調(diào)制中,雙模開關(guān)起什么作用,可由哪個(gè)模塊代替?
答:雙模開關(guān)的作用就是通過數(shù)字信號(hào)控制轉(zhuǎn)換成哪個(gè)正弦信號(hào),換句話說就是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成FSK信號(hào)?捎肰CO模塊代替,只要輸入信號(hào)是TTL DATA就可以。
實(shí)驗(yàn)7 BPSK調(diào)制與解調(diào)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br /> (1)掌握 BPSK 調(diào)制器的基本工作原理;
(2)掌握 BPSK 解調(diào)器的基本工作原理。
二、BPSK調(diào)制(解調(diào))原理
1、BPSK 信號(hào)波形


 圖 7-1 BPSK 信號(hào)波形圖

 2、BPSK 調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生 原理圖,如圖 7-2 所示:
 

圖 7-2 BPSK 調(diào)制信號(hào)原理圖

3、BPSK 信號(hào)解調(diào)
相關(guān)解調(diào),如圖 7-3 所示:

圖 7-3 BPSK 信號(hào)解調(diào)原理


三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、BPSK 信號(hào)調(diào)制
 
 1、調(diào)整音頻振蕩器,使其輸出為8KHz。
2、 音頻振蕩器TTL輸出端的8KHz信號(hào)加到線性編碼器的M.CLK輸入端,通過線性編碼器中除4電路,輸出(2KHz)TTL信號(hào)至序列碼產(chǎn)生器的時(shí)鐘TTL.CLK。
3、 序列碼產(chǎn)生器的輸出端,接至線性編碼器的DATA輸入端。由線性編碼器NRZ-L輸出雙極性不歸零碼序列信號(hào),加到乘法器的輸入端。
    4、如果沒有在示波器上觀察到正確的BPSK信號(hào)波形,則可調(diào)節(jié)移相器旋鈕。

 采用的模塊如下:
 音頻振蕩器(Audio Oscillator),移相器(Phase Shiter),序列碼產(chǎn)生 器(Sequence  Generator),線性編碼器(Line-code  Encode)和乘法器(Multiplier)。如圖 7-4 所示。


圖 7-4 BPSK 調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生連接圖
 


2、BPSK信號(hào)解調(diào)

BPSK 信號(hào)的解調(diào)采用同步解調(diào)方式。
采用的模塊如下:
移相器(Phase Shifter),乘法器(Multiplier),可調(diào)低通濾波器 (Tuneable LPF),定標(biāo)模塊(decision-maker module)和線性解碼器(Line-code Dncode)組成。如圖 7-5 所示:


圖 7-5 BPSK 解調(diào)信號(hào)連接圖

(1)音頻振蕩器輸出的 8KHz 信號(hào)加到移相器輸入端。
(2)可調(diào)低通濾波器帶寬調(diào)到 3KHz 作用,低通濾波器的輸出為碼序列信 號(hào)。
(3)若碼序列與原序列反相可調(diào)移相器,使載波信號(hào)相位變化180度。
(4 用定標(biāo)模塊恢復(fù)原有的數(shù)字信號(hào),再由線性解碼器解出原有的數(shù)字序列。
以上所有實(shí)驗(yàn)均是在器件沒有損壞的情況下才可以調(diào)出正確的波形,如果確認(rèn)模塊連接沒有錯(cuò)誤而以上各種方式都不能得出正確波形,則說明可能某個(gè)器件是壞的,可以把每個(gè)模塊的輸出接到示波器檢查看是否正常,查處壞掉的模塊,并進(jìn)行更換。
實(shí)驗(yàn)心得
  通過這兩次的實(shí)驗(yàn),我們對(duì)于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都有了更深刻的理解。實(shí)驗(yàn)過程讓我們對(duì)于這些信號(hào)的調(diào)制解調(diào)過程及原理更加明確,培養(yǎng)了我們動(dòng)手能力,對(duì)于各種器件模塊的用法也更加熟悉。

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