通信系统实验报告

1、第一次系统实验（通信组）实验四常规双边带调幅与解调实验（am）一、实验目的1、 掌握常规双边带调幅与解调的原理及实现方法。2、掌握二极管包络检波法原理。3、了解调幅信号的频谱特性。4、了解常规双边带调幅的优缺点。二、实验内容1、完成常规双边带调幅，观测am信号的波形及其频谱。2、采用二极管包络检波法，解调am信号。三、实验原理1、常规双边带调幅（am）常规双边带调制简称调幅（ am）。假设调制信号m(t) 的平均值为0，将其叠加一个直流偏量 a0 后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域表示式为sam (t )a0m(t ) cos ct若 m(t ) 为确知信号，则am信号的频谱为sam (

2、)a0(c )(c )1 m (c ) m (c )2其典型波形和频谱（幅度谱）如图4 所示m(t)m ()0ta0 m(t)1h0h0tcos ctsam ()0ta0a01sam (t)2c0c0t图 4 am 信号的波形和频谱若 m(t ) 为随机信号，则已调信号的频域表示必须用功率谱描述。由波形可以看出，当满足条件：m(t ) maxa0 时， am调幅波的包络与调制信号m(t ) 的形状完全一样， 因此用包络检波的方法很容易恢复出原始调制信号；如果上述条件没有满足，就会出现“过调幅”现象，这时用包络检波将会发生失真。但是可以采用其它的解调方法。由频谱可以看出， am信号的频谱由载频分

3、量、上边带、下边带三部分组成，参照图 4-2所示，通常我们将已调信号频谱中画斜线的部分称为上边带，不画斜线的部分称为下边带。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，am信号是带有载波分量的上边带信号，它的带宽是基带信号带宽f h 的 2倍，即bam2 fham信号的载波分量并不携带信息。当调制信号为单音余弦信号，即m t)amcosmt(时，有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例，即调制效率可以写为m2 (t )am2am(t )2 a02am2a2 m20在“满调幅”（ m(t) maxa0 时，也称100调制）调节下，这时调制效率的最大值为

4、am1 3。因此， am信号的功率利用率比较低。am的优点在于系统结构简单，价格低廉，所以至今调幅制仍广泛用于无线电广播。本实验采用的am调幅框图如下图5 所示。基波输入调幅输出a 0+m(t)0sin c ta +m(t)载波输入sin c t图 5am调幅实验框图上图中，由信号源模块dds模拟信源直接提供调制信号a 0m(t ) ，即含直流分量的正弦模拟信号，同时将信号源模块384khz正弦载波作为载波输入，两者相乘得到“am调幅信号”输出。模块电路中“调制深度调节1（ 2）”旋转电位器可调节乘法器的调制深度。2、包络检波法解调是调制的逆过程， 其作用是从接收的已调信号中恢复出原基带信号（

5、即调制信号） 。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。前面提到，当 am 信号在满足 m(t ) maxa0 的条件下，其包络与调制信号m(t ) 的形状完全一样。因此，am信号一般都采用简单的包络检波法来恢复信号。本实验采用的二极管峰值包络检波器如下图6 所示。调幅输入检波输出解调输出二极管包络检波rc低通滤波它是图 6am解调实验框图（包络检波法）实验中将am调幅信号送入“调幅输入”，经二极管包络检波得到“检波输出”信号，am调幅信号的包络，然后再经一级rc低通滤波器，还原出原调制信号。四、实验测试记录1、“基波输入”和“调幅输出”信号波形分析： 从图中可以看出， 消息信

6、号是 am调幅信号的包络。 sam (t )a0m(t ) cos ct 从表达式上来看，调幅信号的幅度真是消息信号加上一个常数，所以消息信号是am调幅信号的包络。2、“检波输出”和“解调输出”波形分析： 上图就是检波输出和解调输出的波形。检波输出（上方）的波形经过一个lpf 就是解调输出（下方）的波形，低通滤波器滤除了高频分量，得到的波形更接近原来的波形。可以看出在幅度上与原信号有所差别。实验五双边带抑制载波调幅与解调实验（dsb-sc am）一、实验目的1、掌握双边带抑制载波调幅与解调的原理及实现方法。2、掌握相干解调法原理。二、实验内容1、采用乘法器实现dsb调幅，观测dsb调幅信号的波

7、形及频谱。2、采用相干解调法解调dsb调幅信号。三、实验原理1、 dsb调幅在常规双边带调幅过程中，载波不携带任何信息，信息完全由边带传送。因此，如果在am调制模型中将直流a0 去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号（ dsb sc），简称双边带信号（dsb）。其典型波形和频谱如图7 所示。m ()m(t)0tcos cth0h0tsdsb ()sdsb (t )0tc0c载波反相点图 7 dsb 信号的波形和频谱dsb信号的调制效率是100，即全部功率都用于信号传输。但由于dsb信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。dsb信号解调

8、时需采用相干解调，也称同步检波。dsb 信号虽然节省了载波功率，但它所需的传输带宽仍是调制信号带宽的两倍，与am信号带宽相同。实验中采用如下框图8 实现dsb调幅。基带输入调制输出m(t)m(t) * sinct载波输入sinct图 8 dsb 调幅实验框图由信号源模块提供不含直流分量的2k 正弦基波信号 m(t ) 和 384k 正弦载波信号sinct ，经乘法器相乘，调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调整，得到dsb调幅信号输出。2、相干解调法相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。 调制是把基带信号的频谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解

9、调则是调制的反过程，即把在载频位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置， 因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调器适用于所有线性调制信号的解调。实验中采用如下框图9 实现相干解调法解调dsb信号。dsb输入相乘输出解调输出lpf载波输入图 9 dsb 解调实验框图（相干解调法）将 dsb调幅信号与相干载波相乘， 得“相乘输出” 信号，再经低通滤波器取出低频分量，即可恢复出原始的基带调制信号。四、实验测试记录1、 dsb-sc am的信号波形分析： 图中为上方为调制信号， 下方为以调信号。 可看到调制信号不再是以调信号幅度的包络。1、 dsb-sc am的信号波形分析： dsb-sc am的

10、频谱是不含有载波的频谱的，所以在中心频率点没有凸起。对比频谱，清晰地显示了两者的区别。am的2、dsb-sc am的解调分析： dsb-scam采用的是相干解调，将调幅后的信号和相干载波相乘，得到“相乘输出”（上方）的信号，相乘输出的结果含有原始的基带调制信号和高频的分量，在经过低通滤波器取出低频分量，得到“解调输出” （下方），即是原始的基带调制信号。实验六单边带调幅与解调实验（ssb am）一、实验目的1、掌握单边带调制与解调的原理与实现方法2、了解 ssb（包括上边带、下边带）调制信号的频谱特性3、了解单边带调幅的优缺点二、实验内容1、按相移法ssb调制框图，实现ssb调制，观测ssb调

11、幅信号的波形及频谱2、采用相干解调法解调调幅信号三、实验原理1、相移法ssb调幅ssb信号的时域表示式为 sssb(t)1 m(t )cosct1 m(t )cos c t 。22式中，“”对应上边带信号， “ +”对应下边带信号；m(t) 表示把 m(t) 的所有频率成分均相，称 m(t) 是 m(t) 的希尔伯特变换。2根据上式可得到用相移法形成ssb信号的一般模型，如图10 所示图 10 相移法形成ssb信号的模型2、 ssb解调单边带信号的解调不能采用简单的包络检波，它的包络检波更不能反映调制信号的波形，因此我们采用相干解调法解调ssb信号。四、实验测试记录1、基波相移分析： 图中一个

12、是基波相移前的波形，另一个是相移后的波形，两者的相位差了90。2、载波相移分析： 图中一个是载波相移前的波形，另一个是相移后的波形，和基波相移一样，位也差了90。3、两路 dsb信号两者的相分析： 图中两路dsb信号同样在相位上有差别。3、 上边带输出分析： 图中在频谱图中下边带受到了抑制。5、下边带输出分析： 图中在频谱图中上边带受到了抑制。6、解调输出分析： ssb am 采用的是相干解调，将调幅后的信号和相干载波相乘，得到“相乘输出”的信号，相乘输出的结果含有 原始的基带调制信号 和高频的分量 ，在经过低通滤波器取出低频分量，得到“解调输出” ，即是 原始的基带调制信号 。实验七频分复用

13、实验（ fdm）一、实验目的1、了解复用的概念。2、理解频分复用的原理。3、掌握频分复用的系统框图及其实现方法。二、实验内容1、两路不同载频的dsb调幅信号频分复用，观测频分复用前后信号波形及频谱的变化。2、对频分复用信号先解频分复用，再分别解调幅还原。三、实验原理当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时，该信道就可以被多路信号共享，例如电话的干线通常有数千路信号在一根光纤中传输。复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。信号多路复用有两种常用的方法：频分复用（fdm）和时分复用（ tdm）。时分复用通常用于数字信号的多

14、路传输，将在时分复用实验（tdm）中阐述。频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式，主要用于模拟信号的多路传输，也可用于数字信号。在fdm中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道），每路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。频分复用系统的实验框图如下图11 所示。模拟解调模块1192k正弦载波输入频分解复用解调输出模拟信号1调幅输出1调制1输出1调幅输入相乘输出频分复用基波输入dsb调幅频分解复用192k解调器lpf192k正弦输出输入bpf载波输入调幅输出2

15、调幅输入相乘输出解调输出模拟信号2384klpf基波输入dsb调幅解调器hpf384k正弦频分解复用384k正弦载波输入调制2输出2载波输入模拟调制模块复用模块模拟解调模块2图 11频分复用系统实验框图信号源模块提供两路模拟信号，经模拟调制模块分别与192k 正弦载波、 384k 正弦载波相乘，得两路 dsb调幅信号，其调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调整。然后将两路不同载频的dsb调幅信号送入复用模块频分复用电路中相加，得频分复用信号。为防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率，以使各路已调信号频谱之间留有一定的防护频带。这里选择载波频率分别是192k 和 384k，满足每路话音信号4khz 的标准带宽。在接收端， 先经复用模块频分解复用电路，分离出两路已调信号， 再将已调信号送入模拟解调模块分别进行相干解调，还原出原始模拟信号。四、实验测试记录1、 两种频率的基波分析： 上方的基波频率