下载文档原格式
电光调制实验实验报告【实验目的】1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法2、学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数3、观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象【实验仪器】铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器【实验内容及步骤】一、调整光路系统1、调节三角导轨底角螺丝，使其稳定于调节台上。
在导轨上放置好半导体光源部分滑块，将小孔光栏置于导轨上，在整个导轨上拉动滑块，近场远场都保证整个光路基本处于一条直线，即使光束通过小孔。
放上起偏振器，使其表面与激光束垂直，且使光束在元件中心穿过。
再放上检偏器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，使其与起偏器正交，即，使检偏器的主截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，即所谓的消光状态。
2、将铌酸锂晶体置于导轨上，调节晶体使其x轴在铅直方向，使其通光表面垂直于激光束（这时晶体的光轴与入射方向平行，呈正入射），这时观察晶体前后表面查看光束是否在晶体中心，若没有，则精细调节晶体的二维调整架，保证使光束都通过晶体，且从晶体出来的反射像与半导体的出射光束重合。
3、拿掉四分之一波片，在晶体盒前端插入毛玻璃片，检偏器后放上像屏。
光强调到最大，此时晶体偏压为零。
这时可观察到晶体的单轴锥光干涉图，即一个清楚的暗字线，它将整个光场分成均匀的四瓣，如果不均匀可调节晶体上的调整架。
如图四所示4、旋转起偏器和检偏器，使其两个相互平行，此时所出现的单轴锥光图与偏振片垂直时是互补的。
如图五所示图四图五6、晶体加上偏压时呈现双轴锥光干涉图，说明单轴晶体在电场作用下变成双轴晶体，即电致双折射。
如图六所示7、改变晶体所加偏压极性，锥光图旋转90度。
如图七所示图六图七8 只改变偏压大小时，干涉图形不旋转，只是双曲线分开的距离发生变化。
这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小、折射率椭球旋转的角度和电场大小无关。
二、依据晶体的透过率曲线(即T-V曲线)，选择工作点。
实验四 振幅调制实验一、实验原理1、 振幅调制的一般概念调制，就是用调制信号（如声音、图像等低频或视频信号）去控制载波（其频率远高于调制信号频率，通常又称“射频”）某个参数的过程。
载波受调制后成为已调波。
振幅调制，就是用调制信号去控制载波信号的振幅，使载波的振幅按调制信号的规律变化。
设调制信号为()cos f fm f v t V t ω=载波信号为()cos c cm c v t V t ω=且c f ωω则根据振幅调制的定义，可以得到普通调幅波的表达为：()()1cos cos AM cm f c v t V m t t ωω=+ （5—1） 式中a fm cm cm cmK V V m V V ∆== （5—2） 称为调幅度（调制度），a K 为调制灵敏度。
为使已调波不失真，调制度m 应小于或等于1，当1m >时，称为过调制，此时产生严重失真，这是应该避免的。
不同调制度时的已调波波形如图5—1所示。
将式（5—1）用三角公式展开，可得到：()()()cos cos cos 22AM cm c cm c f cm c f m m v t V t V t V t ωωωωω=+++- （5—3） 由式（5—3）看出，单频调制的普通调幅波由三个高频正弦波叠加而成：载波分量，上边频分量，下边频分量。
在多频调制的情况下，各边频分量就组成了上下边带。
普通调幅波可用AM 表示。
在调制过程中，将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号，简称双边带信号，用DSB 表示；如果DSB 信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中直接将一个边带抵消，就形成单边带信号，用SSB 表示。
单频调制时DSB 、SSB 信号波形如图5—2所示。
由以上讨论可以看出，若先将调制信号和一个直流电压相加，然后再与载波一起作用到乘法器上，则乘法器的输出将是一个普通调幅波；若调制信号直接与载波相乘，或在AM 调制的基础上抑制载波，即可实现DSB 调制；将DSB 信号滤掉一个边带，即可实现SSB 调制。
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。
实验八 角度调制一、实验目的1、掌握直接调频的原理；2、掌握直接调频电路的设计方法。
3、掌握锁相调频的原理及其锁相调频电路的设计方法。
二、实验仪器1、示波器 一台2、稳压电源 一台3、频谱分析仪 一台4、高频毫伏表 一台5、万用表 一台6、实验板（小信号放大、正弦波振荡、角度调制） 三套7、高频、低频信号发生器 各一台四、实验原理和相关知识角度调制是指：调制信号控制载波信号的频率或相位变化的一种信号变换方式。
如果受控的是载波的频率，称频率调制(FM ：Frequency Modulation)，简称调频；若受控的是载波信号的相位，则称为相位调制(PM ：Phase Modulation)，简称调相。
角度调制与解调均属于非线性频率变换。
非线性频率变换与线性变换最大的区别在于频率变换前后频谱结构的变化不同，线性频率变换实际上是频谱搬移的过程，变换前后，信号的频谱结构并未发生变化，而非线性频率变换在频率变换前后信号的频谱结构发生了变化。
调频波的解调称为鉴频或频率检波，调相波的解调称鉴相或相位检波。
与调幅波的检波一样，鉴频和鉴相也是从已调信号中还原出原调制信号。
和振幅调制相比，角度调制的主要优点是抗干扰性强，角度调制的主要缺点是占据频带宽，频带利用不经济。
1、 调频波和调相波设高频载波为一简谐振荡，其表达式为：)cos()(cos )(00θωθ+==Ωt V t V t v (8-1)式中，0θ为载波初相角；0ω是载波的角频率，)(t θ为载波振荡的瞬时相位。
调频时，高频正弦载波的角频率不再是常数ω0，而是随调制信号变化的量。
即调频波的瞬时角频率)(t ω为：)()()(00t t K t f ωωωωΔ+=+=Ωv (8-2)式中，为比例常数，即单位调制信号电压引起的角频率变化。
f K 设0θ=0，调频波的瞬时相角)(t θ为(8-3)∫∫Ω+=+⋅=tf tdtt K t dt t t 000)( )()(v ωθωθ所以FM 波的表达式为：(8-4)))((Vcos )(cos )(00∫Ω+==tf f dt t K t t V t v ωθα图8-1画出了调频波瞬时频率、瞬时相位、随调制信号(单音信号)变化的波形图以及调频波的波形图。
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==θ调制实验报告篇一：θ调制实验θ调制实验一、相关科目：光栅及光栅衍射，阿贝成像原理，空间频谱与空间滤波，假彩色编码二、实验原理：θ调制实验是对阿贝的二步成像理论的一个巧妙应用。
将一个物体用不同的光栅来进行编码，制作成θ片。
如本实验中的花朵、叶子和背景，分别是由三组取向成120度的光栅构成的。
将θ片置于白光照明中，在频谱面上进行适当的空间滤波处理，便可在输出面上得到一个假彩色的像。
我们知道，如果在一个透镜的前面放置一块光栅并用一束单色平行光垂直的照射它，在透镜的后焦面（即频谱面）上就会形成一串的衍射光斑，其方向将垂直于光栅的方向。
如果有一个二维的图形，其不同部分由取向不同光栅制成（调制），显而易见，他们的衍射光斑也将有不同的取向，即在透镜的后焦平面（频谱面）上，各部分的频谱分布也将有不同，如果我们挡住某一部分的频谱，在频谱面后的这部分图象将会消失，可见，输入图象中各部分的频谱，只存在于调制光栅的频谱点附近。
如果我们用白光照射θ片，则在频谱上可得到彩色的频谱斑（色散作用），每个彩色斑的颜色分布从外向里按赤、橙、黄、绿青、兰、紫的顺序排列，这是由于光栅的衍射角与光波长有关，波长越长衍射角越大。
如果我们在频谱面上，放置一个空间滤波器，这种滤波器可以让不同方位的光斑串，不同的颜色有选择地通过，则我们就可以得到一幅彩色的像。
如，在花朵图象的光斑方向上，我们让光斑中绿色的光通过；在背景图象的光斑方向上，让光斑中绿色的光通过；在背景图象的光斑方向上，让光斑中兰色的光通过，这样我们就会得到一幅红花、绿叶、蓝色背景的彩色图像，而实际上物体（θ片）是无色的，这就实现了假彩色编码。
三、实验方法：1、按下图摆放实验装置。
2、在频谱架上插入一张白纸（或纸板），前后移动频谱架观察θ片的频谱，体会θ片中各方向光栅的作用，使频谱尽量明亮清晰，固定好频谱架。
实验四PSK调制与解调实验一、实验目的1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。
2、掌握产生PSK(DPSK)信号的方法。
3、掌握PSK(DPSK)信号的频谱特性。
二、实验内容1、观察绝对码和相对码的波形。
2、观察PSK(DPSK)信号波形。
3、观察PSK(DPSK)信号频谱。
4、观察PSK(DPSK)相干解调器各点波形。
三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、同步提取模块5、双踪示波器五、实验步骤1：PSK调制实验（1）将信号源模块产生的码速率为15.625KHz（即将SW04，SW05拨为00000001 00101000）的周期性NRZ码（所谓周期性例如：00010001 00010001 00010001）送入数字调制模块的信号输入点“PSK（DPSK）基带输入”。
（2）将信号源模块产生的64KHz的正弦波（幅度为3V左右）送入数字调制模块的“PSK（DPSK）载波输入”。
（3）数字调制模块中的拨位开关S01拨到0，用双踪示波器同时观察点“PSK 基带输入”与“PSK调制输出”的波形。
2、PSK解调实验（1）将同步信号提取模块的拨码开关SW01的第一位拨上。
将数字解调模块中的拨位开关S01拨到0，（2）将“PSK调制输出”的输出信号送入数字解调模块的信号输入点“PSK-IN”，将“PSK调制输出”的波形送入同步信号提取模块的信号输入点“S-IN”，使信号输出点“载波输出”能输出提取出的正确的载波信号（方法请参考同步载波提取原理）。
（3）将同步信号提取模块的“载波输出”的输出波形送入数字解调模块的信号输入点“载波输入”，观察信号输出点“PSK-OUT”处的波形，并调节标号为“PSK/DPSK判决电压调节”的电位器，直到在该点观察到稳定的NRZ 码为止。
PSK-OUT:（4）将点“PSK-OUT”输出的波形送入同步信号提取模块的信号输入点“NRZ-IN”，再将同步信号提取模块的信号输出点“位同步输出”输出的波形送入数字解调模块的信号输入点“PSK-BS”。
广东第二师范学院学生实验报告直时是互补的。
如图五所示图四图五6. 晶体加上偏压时呈现双轴锥光干涉图，说明单轴晶体在电场作用下变成双轴晶体，即电致双折射。
如图六所示7.改变晶体所加偏压极性，锥光图旋转90度。
如图七所示图六图七8 只改变偏压大小时，干涉图形不旋转，只是双曲线分开的距离发生变化。
这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小、折射率椭球旋转的角度和电场大小无关。
LiNbo晶体的透过率曲线(即T-V曲线)，选择工作点。
测出半波电压，算二、依据3出电光系数，并和理论值比较。
我们用两种测量方法：1．极值法晶体上只加直流电压，不加交流信号，并把直流偏压从小到大逐渐改变时，示波器上可看到输出光强出现极小值和极大值。
具体做法：取出毛玻璃，撤走白屏，接收器对准出光点，加在晶体上的电压从零开始，逐渐增大这时可看到示波器上光强极大和极小有一明显起落，直流偏压值由电>0时，当光强最大时，测一组最大值，源面板上的三位半数字表上读出。
先测对应于V然后改变极性，最大时再测一组数据，两个极大之间对应的电压之和就是半波电压的两倍，多次测量取平均值，可以减少误差。
2．调制法晶体上直流电压和交流正弦信号同时加上，当直流电压调到输出光强出现极小值或极大值对应时，输出的交流信号出现倍频失真，通过示波器可看出。
出现相邻倍频失真对应的直流电压之差就是半波电压。
中的“外调”键，其他信号源被切断，输出录音机放出的音频信号。
原始记录(数据、图表、文字描述等)【思考题】1.如何保证光束正入射于晶体的端面，怎样判断？不是正入射时有何影响？答：经过端面反射后的圆点与激光光源的圆点重合时光束正入射于晶体的端面。
不是正入射时会使激光在光电晶体内部发生全反射，经过光电晶体出射的光香味发生改变不与检偏器垂直。
2.起偏器和检偏器既不正交又不平行时，会出现何种情况？答：光强调到最大时，晶体的偏压不为零。
观察晶体的干涉图不再为单轴锥图样，不再是十字架样子。
电光调制实验实验讲义一、实验背景电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用。
尤其是激光出现以后，电光效应的研究和应用得到了迅速发展，电光器件被广泛应用在激光通信、激光测距、激光显示和光学数据处理等方面。
晶体电光调制实验可以模拟电光效应在激光通信中的应用，验证激光通信传输速度快，抗干扰能力强，保密性好等优点。
通过该实验可以加深对偏振光干涉、双折射、非线性光学等知识的理解，培养学生的动手能力，提高学生的工程意识。
实验系统结构简单，易于操作，实验效果理想。
二、实验目的1. 观察电光效应引起的晶体光学性质的变化（单轴晶体、双轴晶体的偏振干涉图）。
2. 观察直流偏压对输出特性的影响，记录数据并绘制输出特性曲线。
3 观察铌酸锂晶体交流调制输出特性。
4. 模拟光通信。
三、实验仪器图1 实验仪器实物图（双踪示波器自备） 1.半导体激光器及四维可调支架 2.起偏器 3.铌酸锂晶体 4.检偏器（及1/4波片) 5.光屏 6.导轨 7.电光调制电源箱 8.接受放大器四、实验原理晶体分各向同性晶体与各向异性晶体。
其中各向异性晶体会发生双折射，而各向同性晶体只会发生普通折射。
光束入射到各向异性的晶体，分解为o 光和e 光。
如果光束沿着光轴的方向传播不会发生双折射现象。
这里光轴并非指一条直线，而是一个特殊的方向。
晶体中o 光与光轴构成的平面叫o 光主平面，e 光与光轴构成的平面叫e 光主平面。
o 光振动方向垂直于o 光主平面，e 光的振动方向平行于e 光主截面。
一般情况下，o 光主平面与e 光主平面不重合，但是理论与实践均表明，当入射线在晶体主平面时o 光主平面与e 光主平面重合。
实用中一般均取入射线在晶体主截面内的情况。
各向异性晶体中o 光与e 光的传播速度一般不同。
速度e o v v >的晶体称为正晶体，e o v v <的晶体称为负晶体。
铌酸锂晶体是各向异性负晶体。
由于双折射现象，当入射光不沿光轴方向入射时，产生的o 光与e 光对应不同的折射率o n 与e n 。
实验四 角度调制实验
一、实验目的
1、掌握调频与调相以及解调的基本原理。
2、理解模拟调制在通信系统中的作用。
3、进一步掌握傅立叶变换的原理。
二、实验原理： 1、角度调制 （1）角度调制
角度调制信号的表达式为：()cos[()]m c s t A t t ωφ=+
式中，A －载波的恒定振幅；()()c t t t ωφθ+=－信号的瞬时相位；()t φ－瞬时相位偏
移；[()]/c d t t dt t ωφω+=－称为瞬时角频率；()/d t dt φ－称为瞬时频偏。
（1）频率调制(FM)：
FM 信号表达式()cos[()]FM c f
s t A t K m d ωττ=+⎰
瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即
()
()f d t K m t dt
φ=，式中f K －调频灵敏度，单位是/rad V 。
这时相位偏移为()()f
t K m d ϕττ=⎰
（2）相位调制(PM)
()cos[()]PM c p s t A t K m t ω=+
瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即()()p t K m t φ=，式中p K －调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM 信号的相位偏移量，单位是/rad V 。
（3）单音调制FM 与PM
设调制信号为单一频率的正弦波，即()cos cos2m m m m m t A t A f t ωπ== 用它对载波进行相位调制时，将上式代入后得到：()cos[()]PM c p s t A t K m t ω=+
PM ()cos[cos ]cos[s ]c p m m c p m s t A t K A t A t m co t ωωωω=+=+
式中，p p m m K A =－调相指数，表示最大的相位偏移。
用它对载波进行频率调制时，将()cos cos2m m m m m t A t A f t ωπ==代入
()cos[()]FM c f s t A t K m d ωττ=+⎰ 得到FM 信号的表达式：
FM ()cos[cos ]cos[n ]c f m m c f m s t A t K A d A t m si t ωωττωω=+=+⎰
式中，f m
f m
m
m
K A f
m f ω
ωω∆∆=
=
=
－调频指数，表示最大的相位偏移；f m K A ω∆=－最大角频偏；f m f m f ∆=⋅－最大频偏。
（4）非相干解调
调频信号的一般表达式为()cos[()]t
FM c f s t A t K m d ωττ-∞
=+⎰
解调器的输出应为o ()()f m t K m t ∝
完成这种频率-电压转换关系的器件是频率检波器，下面以振幅鉴频器为例介绍：
()
o m t ()
FM s t BPF 及限幅微分电路包络检波
LPF
()
d s t 鉴频器
d
K c
ω输入频率
输出电压
图中，微分电路和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器。
限幅器的作用是消除信道中噪声等引起的调频波的幅度起伏。
微分器的作用是把幅度恒定的调频波FM ()s t 变成幅度和频率都随调制信号()m t 变化的调幅调频波d ()s t ，即()[()]sin[()]t
d c f c f
s t A K m t t K m d ωωττ-∞
=-++⎰
包络检波器则将其幅度变化检出并滤去直流，再经低通滤波后即得解调输出o ()()d f m t K K m t =，式中d K 为鉴频器灵敏度，单位为//V rad s 。
带通信号的包络可以通过求该信号的低通等效信号的幅度求得。
实验中，先求出已调信号的相位()t
f
K m d ττ-∞
⎰
，通过微分后再除以2f K π，就可以得
到()m t 。
对于调相信号，先求出已调信号的相位()p K m t ，除以2p K π，则可以得到()m t 。
为了恢复此相位，并将相位卷绕解开，需要使用matlab 中的unwrap 函数。
2、角度调制的仿真 （1）基本参数的设置
kf=100; %调频灵敏度
fc=250; %载波频率 T=0.2; %终止时间
dt=0.0001; %采样间隔
t=0:dt:T; %时间
F=1/dt; %仿真频宽
df=1/T; %频率间隔
f=-F/2:df:F/2 %频率
N=length(f); %采样点数
fm=20; %单频调制信号频率Am=1; %单频调制信号幅度mt(1:round(N))=1;
mt(1:round(N/4))=1;
mt(round(N/4)+1:round(N/2))=-1;
mt(round(N/2)+1:round(3*N/4))=1;
int_m(1)=0;
A=sqrt(2); %载波信号幅度
B=1.5*fm; %低通带宽
（2）调频
mf=kf*Am/(2*pi*fm); %调频指数
for i=1:length(t)-1 %信号的积分
int_m(i+1)=int_m(i)+mt(i)*dt;
end
sfm=A*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_m); %FM
（3）解调
zs=hilbert(ss);
xl=zs.*exp(-j*2*pi*fc*t);
phase=angle(xl);
v=abs(hilbert(ss));
phi=unwrap(phase);
dem=(1/(2*pi*kf))*(diff(phi)/dt);
3、仿真结果
三、实验步骤
1、设载波频率为150Hz，幅度为1；
2、当调频信号为频率为20，幅度为1的正弦波，当调频灵敏度为50时，分析并绘制调频信号的时频域波形，计算带宽，分析并绘制该调频信号的解调波形，并与原波形比较；
3、当调相信号为频率为20，幅度为1的正弦波，当调相灵敏度为50时，分析并绘制调频信号的时频域波形，计算带宽；分析并绘制该调相信号的解调波形，并与原波形比较；
4、当调频灵敏度为10，其余条件不变，重复步骤2；
5、当调相灵敏度为10，其余条件不变，重复步骤3。
四、实验结果
1、写出完成实验步骤的程序。
2、绘制实验步骤中要求的图形。
