实验指导书(实验2-数字调制解调Ⅱ)

第1篇一、实验目的1. 了解普通调制解调的基本原理和过程。

2. 掌握模拟调制和解调的基本方法。

3. 学习调制解调设备的使用和调试方法。

4. 培养实际操作能力和分析问题的能力。

二、实验原理调制解调是一种将数字信号转换为模拟信号，或将模拟信号转换为数字信号的通信技术。

调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，解调是将模拟信号转换为数字信号的过程。

调制解调的基本原理如下：1. 模拟调制：将数字信号转换为模拟信号的过程称为模拟调制。

模拟调制分为调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种。

2. 数字调制：将模拟信号转换为数字信号的过程称为数字调制。

数字调制分为调幅键控（ASK）、调频键控（FSK）和调相键控（PSK）三种。

3. 解调：将模拟信号转换为数字信号的过程称为解调。

解调分为模拟解调和数字解调。

三、实验器材1. 模拟调制解调设备：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）调制器和解调器。

2. 数字调制解调设备：调幅键控（ASK）、调频键控（FSK）、调相键控（PSK）调制器和解调器。

3. 信号发生器：产生模拟信号和数字信号。

4. 示波器：观察调制解调信号波形。

5. 连接线：连接实验器材。

四、实验步骤1. 调制实验（1）调幅（AM）调制实验1）将信号发生器产生的模拟信号接入AM调制器。

2）调整调制器的调制频率和调制指数。

3）观察示波器上的调制信号波形，记录波形数据。

（2）调频（FM）调制实验1）将信号发生器产生的模拟信号接入FM调制器。

2）调整调制器的调制频率和调制指数。

3）观察示波器上的调制信号波形，记录波形数据。

（3）调相（PM）调制实验1）将信号发生器产生的模拟信号接入PM调制器。

2）调整调制器的调制频率和调制指数。

3）观察示波器上的调制信号波形，记录波形数据。

2. 解调实验（1）调幅（AM）解调实验1）将调制信号接入AM解调器。

2）调整解调器的解调频率和解调指数。

3）观察示波器上的解调信号波形，记录波形数据。

数字通信实验报告实验二一、实验目的本次数字通信实验二的主要目的是深入了解和掌握数字通信系统中的关键技术和性能指标，通过实际操作和数据分析，增强对数字通信原理的理解和应用能力。

二、实验原理1、数字信号的产生与传输数字信号是由离散的数值表示的信息，在本次实验中，我们通过特定的编码方式将模拟信号转换为数字信号，并通过传输信道进行传输。

2、信道编码与纠错为了提高数字信号在传输过程中的可靠性，采用了信道编码技术，如卷积码、循环冗余校验（CRC）等，以检测和纠正传输过程中可能产生的错误。

3、调制与解调调制是将数字信号转换为适合在信道中传输的形式，常见的调制方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

解调则是将接收到的调制信号还原为原始的数字信号。

三、实验设备与环境1、实验设备数字通信实验箱示波器信号发生器计算机及相关软件2、实验环境在实验室中，提供了稳定的电源和良好的电磁屏蔽环境，以确保实验结果的准确性和可靠性。

四、实验步骤1、数字信号产生与编码使用信号发生器产生模拟信号，如正弦波、方波等。

通过实验箱中的编码模块，将模拟信号转换为数字信号，并选择合适的编码方式，如 NRZ 编码、曼彻斯特编码等。

2、信道传输与干扰模拟将编码后的数字信号输入到传输信道模块，设置不同的信道参数，如信道衰减、噪声等，模拟实际传输环境中的干扰。

3、调制与解调选择合适的调制方式，如 PSK 调制，将数字信号调制到载波上。

在接收端，使用相应的解调模块对调制信号进行解调，恢复出原始的数字信号。

4、性能分析与评估使用示波器观察调制和解调前后的信号波形，对比分析其变化。

通过计算误码率、信噪比等性能指标，评估数字通信系统在不同条件下的性能。

五、实验结果与分析1、数字信号编码结果观察不同编码方式下的数字信号波形，分析其特点和优缺点。

例如，NRZ 编码简单但不具备自同步能力，曼彻斯特编码具有良好的自同步特性但编码效率较低。

2、信道传输对信号的影响在不同的信道衰减和噪声条件下，接收信号的幅度和波形发生了明显的变化。

数字调制与解调实验报告
实验目的：
1.掌握数字信号调制与解调的基本理论和方法。

2.熟悉激励、显示、调制、解调等仪器和设备操作方法。

3.理解不同调制方式的优缺点及适用场合。

实验器材：
数字信号发生器、混频器、低通滤波器、示波器、数字信号处理器、计算机、电缆等。

实验原理：
数字调制与解调是将数字信号变为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号的过程。

调制的目的是将讯息信号改为适合传输的信号；而解调则是将传输信号还原为原讯息信号。

实验步骤：
1.基带信号的调制实验
将固定频率的基带信号通过数字信号发生器产生一个频率为f1的固定载波信号，并通过混频器进行调制，产生频率为f1+f2和f1-f2的调制信号。

通过低通滤波器滤除掉高频成分，以得到目标信号。

在示波器上观察波形和频谱，并用数字信号处理器检测和还原基带信号。

2.幅度调制实验
实验数据：
输入基带信号：
载波信号：
调制信号：
实验结论：
数字调制与解调是将数字信号变为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号的过程。

通过本次实验，我们实现并了解了不同调制方式的基本原理及其优缺点。

在幅度调制和频率调制实验中，我们掌握了两种数字调制方式的原理和实现方法，通过数字信号发生器制作载波和基带信号，完成幅度调制和频率调制实验。

通过示波器观察得到了不同调制方式的调制信号波形和频谱，并用数字信号处理器检测和还原出原基带信号。

总之，数字调制解调技术在数据传输、通信等方面应用广泛，其优点是抗干扰、可靠性高、传输速度快，具有重要的意义。

硬件实验一一、实验名称数字基带信号实验及数字调制与解调实验二、实验目的（1）了解单极性码，双极性码，归零码，不归零码等基带信号波形特点。

（2）掌握AMI，HDB3的编码规则。

（3）掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。

（4）掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

（5）了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

（6）掌握绝对码，相对码概念及他们之间的变换关系。

（7）掌握用键控法产生2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK信号的方法。

（8）掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系，绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。

（9）了解2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

（10）掌握2DPSK相干解调原理。

（11）掌握2FSK过零检测解调原理。

三、实验仪器1. 双踪示波器一台2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台3. M6信号源模块、M4数字调制模块四、实验容与实验步骤（一）数字基带信号实验1.熟悉信源模块，AMI&HDB3编译模块（有可编程逻辑器件模块实现）和HDB3编译码模块的工作原理。

2.接通数字信号源模块的电源。

用示波器观察熟悉信源模块上的各种信号波形。

（1）示波器的两个通信探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二级管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；（2）用K1产生代码*1110010（*为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2，K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。

3.关闭数字信号源模块的电源，按照下表连线，打开数字信号源模块和AMI（HDB3)编译码模块电源。

用示波器观察AMI（HDB3)编译单元的各种波形。

（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接NRZ-OUT和（AMI）HDB3，将信源模块K1，K2，K3的每一位都置1，观察并记录全1码对应的AMI码和HDB3码；再将K1，K2，K3置为全0，观察全0码对应的AMI和HDB3码。

一、实验目的1. 理解数字解调的基本原理和方法。

2. 掌握数字解调实验的基本步骤和操作技巧。

3. 分析数字解调过程中的信号波形和性能指标。

4. 熟悉数字通信系统中的调制解调技术。

二、实验原理数字解调是数字通信系统中的关键环节，其主要任务是从接收到的数字信号中恢复出原始信息。

本实验主要涉及以下几种数字解调技术：1. 相干解调：利用接收到的信号与本地产生的参考信号进行相位同步，从而恢复出原始信息。

2. 非相干解调：不依赖接收信号与参考信号的相位同步，直接从信号中提取信息。

3. 锁相环解调：利用锁相环技术实现相位同步，从而提高解调性能。

三、实验仪器与设备1. 数字信号发生器：用于产生实验所需的数字信号。

2. 双踪示波器：用于观察信号波形。

3. 数字解调器：用于实现数字解调功能。

4. 计算机及实验软件：用于数据处理和分析。

四、实验内容与步骤1. 相干解调实验（1）设置数字信号发生器，产生一个基带信号（例如：2KHz的方波信号）。

（2）将基带信号调制为BPSK信号，载波频率为1MHz。

（3）将已调信号输入数字解调器，设置相干解调参数。

（4）观察解调后的信号波形，分析解调性能。

2. 非相干解调实验（1）设置数字信号发生器，产生一个基带信号（例如：2KHz的方波信号）。

（2）将基带信号调制为FSK信号，两个载波频率分别为1MHz和1.1MHz。

（3）将已调信号输入数字解调器，设置非相干解调参数。

（4）观察解调后的信号波形，分析解调性能。

3. 锁相环解调实验（1）设置数字信号发生器，产生一个基带信号（例如：2KHz的方波信号）。

（2）将基带信号调制为BPSK信号，载波频率为1MHz。

（3）将已调信号输入数字解调器，设置锁相环解调参数。

（4）观察解调后的信号波形，分析解调性能。

五、实验结果与分析1. 相干解调实验结果通过观察解调后的信号波形，可以发现相干解调能够有效地恢复出原始信息。

同时，相干解调对信号的相位同步要求较高，若相位差较大，解调性能会受到影响。

实验二数字调制解调系统实验2.1 ASK和FSK调制解调实验一、实验目的1．掌握FSK（ASK）调制器的工作原理及性能测试；2．掌握FSK（ASK）锁相解调器工作原理及性能测试；3. 学习FSK（ASK）调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器1．时钟与基带数据发生模块，位号：G2．FSK调制模块，位号A3．FSK解调模块，位号C4．20M双踪示波器1台5．小平口螺丝刀1只6．频率计1台（选用）7．信号连接线3根三、实验内容及步骤实验原理：图：FSK调制解调电原理框图图3-1中，输入的数字基带信号分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经反相器去控制f2=16KHz的载频。

当基带信号为“1”时，模拟开关B打开，模拟开关A关闭，此时输出f1=32KHz；当基带信号为“0”时，模拟开关B关闭，模拟开关A打开，此时输出f2=16KHz；在输出端经开关16K02叠加，即可得到已调的FSK信号。

电路中的两路载频(f1、f2)由时钟与基带数据发生模块产生的方波，经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关。

1． 插入有关实验模块2． 信号线连接3． 加电4． 设置跳线开关拨码器：设置为“00000”，4P01产生2K 的 15位m 序列输出；设置为“00010”，4P01产生2K 的 31位m 序列输出。

5． 载波幅度调节用示波器对比两波形：6．FSK 调制信号和已调信号波形观察7．FSK解调参数调节：调节17W01电位器，使压控振荡器锁定在32KHz。

先看调制和解调波形对比：用示波器检测17TP02信号频率：（32KHz）电位器调节无效果，无法检测16KHz是否可行。

8．关机拆线2.2 PSK(DPSK)调制解调实验一、实验目的1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法；2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试；3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器1．时钟与基带数据发生模块，位号：G2．PSK调制模块，位号A3．PSK解调模块，位号C4．信号连接线4根5．复接/解复接、同步技术模块，位号I6．20M双踪示波器1台7．小平口螺丝刀1只8．频率计1台（选用）三、实验内容及步骤实验原理：相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。

实验二数字调制实验一、实验目的1．掌握绝对码、相对码概念及它们之间的编译码规则。

2．掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法。

3．掌握相对码与2DPSK、绝对码与2PSK信号波形之间的对应关系。

4．了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

二、实验内容1．用示波器观察绝对码波形、相对码波形。

2．用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。

3．用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。

三、基本原理本实验使用数字信源模块和数字调制模块。

1．数字信源本模块是整个实验系统的发送端，其原理方框图如图1-1所示。

本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。

帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。

此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。

发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。

本模块有以下测试点及输入输出点：∙ CLK 晶振信号测试点∙ BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点∙ FS 信源帧同步信号输出点/测试点∙ NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点图1-3为数字信源模块的电原理图，图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：∙晶振CRY：晶体；U1：反相器74LS04∙分频器U2：计数器74LS161；U3：计数器74LS193；U4：计数器74LS160∙并行码产生器K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应∙八选一U5、U6、U7：8位数据选择器74LS151∙三选一U8：8位数据选择器74S151∙倒相器U20：非门74LS04∙抽样U9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。

武汉大学教学实验报告电子信息学院 ** 专业 2016 年 ** 月 ** 日实验名称数字调制解调实验指导教师 *** 姓名 *** 年级 14级学号 20143012***** 成绩图1 FSK调制电路原理框图代表信号载波的恒定偏移。

FSK 的信号频谱如图2 所示。

图2 FSK 的信号频谱公式给出：,其中B 为数字基带信号的带宽。

假设信号带宽限制在主FSK 的传输带宽变为：图3 FSK锁相环解调器原理示意图解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。

FSK锁相环解调器原理图如图3所示。

其中，压控振荡器的频率是由5C2.5R3.5R4.5U3等元件参数确定，中心频率设计在电位器进行微调。

当输入信号为32KHz时，环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

图4 PSK、DPSK调制电路原理框图，通过4P5和4P6两个铆孔输入到FPGA中，FPGA软件完成数模转换即可输出相位键控信号。

解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图5所示。

图5 解调器原理方框图输入电路由射随器和比较器组成，射随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。

比较电路是将正弦信号转换为脉冲信号，目的是便于控制科斯塔斯特环中的乘法器。

由于跟随器电源电压已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。

）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图）采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图6所示。

图6 科斯塔斯特环电路方框原理如图解调输入电路的输出信号被加到模拟门5U6C和5U6D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。