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2、采用二极管包络检波法，解调AM 信号的波形及其频谱。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)10tH0Hcos c tSAM ()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

3、谱由载频分量、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 f HAM 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) Am cos mt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AMm2 (t )Am2m2 (t )2A02Am2A02在“满调幅”（m(t) max A0 时，也称100调制）调节

4、下，这时调制效率的最大值为 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)A 0+m(t) sinc 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 0 m(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，

5、其作用是从接收的已调信号中恢复出原基带信号（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RC包络检波低通滤波图 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，它是 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”

6、和“调幅输出”信号波形分析： 从图中可以看出，消息信号是AM 调幅信号的包络。sAM (t) A0 m(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

7、内容1、采用乘法器实现DSB调幅，观测DSB调幅信号的波形及频谱。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 7DSB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

8、而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。DSB信号解调时需采用相干解调，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 8DSB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

9、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

10、-SC AM的信号波形分析： DSB-SC AM的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AM 的频谱，清晰地显示了两者的区别。2、 DSB-SC AM的解调分析： DSB-SC 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”（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

11、1、按相移法SSB调制框图，实现SSB调制，观测SSB调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 )1m(t )cosct1m(t )cosct。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

12、试记录1、基波相移分析：图中一个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

13、“解调输出” ，即是 原始的基带调制信号 。实验七频分复用实验（ 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（F

14、DM）和时分复用（ TDM）。时分复用通常用于数字信号的多路传输，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正弦载波输入调幅输出1调制1频分解复用解调输出模拟信号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

15、192K解调器LPF输出输入192K正弦BPF载波输入调幅输出2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