通信原理实验指导书

实验一AM调制解调实验一、实验目的1．掌握AM调制器的组成；2．观察AM信号、DSB信号的形成过程；3．掌握AM包络检波器的原理；二、实验仪器1．JH5001（Ⅱ）通信原理实验系统一台2．20MHZ双踪示波器一台3．函数信号发生器一台三、实验原理在通信过程中，一般一个用户只占据某一特定的频点与带宽，将信号的频谱搬移到载频f0上，这一过程称之为调制，最简单的调制方式有AM调制。

如果一输入信号S(t)，载频信号为x(t)，则AM调制输出信号为：y(t)=m a.s(t).x(t)+x(t)=[1+ m a..s(t)].x(t)其中m a为AM调制的调制度。

本实验调制由乘法器UA1（MC1496）完成，调节电位器RAW1，可改变已调信号的载波量，获得AM调制信号和DSB调制信号。

在接收端从AM已调信号中恢复出原始信号S(t)的过程称之为解调。

对AM常用的解调方式有：非相干解调（检波）与相干解调（同步解调）。

AM的非相干解调又叫峰值包络检波，是将AM信号通过一检波二极管，再经过一低通滤波器即可获取原始的模拟信号S(t)。

AM的非相干解调不需要本地载波，此方法常用于民用通信设备中，可大大降低接收机的成本，提高整机通信的可靠性。

理想情况下，峰值包络检波器的输出波形应与调幅波包络线的形状完全相同。

但实际上二者之间总会有一差距，亦即检波器输波形有某些失真。

本实验可以观察到该检波器的两种特有失真：即惰性失真和负峰切割失真。

惰性失真是由于检波电容C选得不合适，使放电时间常数RC过大引起。

负峰切割失真是由于检波器的直流负载电阻R与交流（音频）负载电阻相差太大引起的一种失真，它使负载输出信号底部被削掉，因而称为负峰切割失真或底部切割失真。

振幅调制由乘法器MC1496定成，调节RAW3可改变已调信号中的载波量，实现AM 调制和DSB调制。

AM调制信号经UA2放大后送入由D1、CA10、CA9、CA12、组成的包络检波器，其中D1是检波二极管CA10、CA9、CA12是检波电容。

在该电路中各跳线功能如下：1、K A04设置在2－3输入载波2、K A03设置在2－3输入信号3、KA01改变检波电容进行性情失真实验3、K A02改变负载进行负峰切割失真实验各测试点安排如下：4、T PA01：载波信号5、T PA02：调制信号6、T PA03：乘法器输出已调信号7、T PA04：放大后已调信号8、T PA05：包络检波后信号TPA06：负载上输出信号四、实验步骤1.调制波形观察1）KA04设置在2－3（右端）位置，将载波信号输入乘法器。

载波信号来自中频调制模。

块，调节RAW3可改变载波信号大小。

调节RAW3使TPA01载波信号Vpp为0.2V。

2）调制信号由函数信号发生器提供。

调制信号从信号模块中的J005输入，将信号模块中的KQ01设置在2－3（外部）位置，AM调制模块中的KA03设置在2－3位置（信号），这样函数发生器提供的调制信号输入到调制器，调节函数发生器使TPA02处信号频率为1KHZ，Vpp为1V。

3）观测TPA03看已调信号波形，调节RAW1，分别调出AM信号和DSB信号波形。

4）将TPA03已调信号调成AM信号，调节函数发生器改变信号幅值，观测AM已调信号调制度的变化。

2．AM解调实验1）准备：将TPA03已调信号调成AM信号，将KA01设置在1－2位置（左端）；KA02设置1－2位置（左端）。

2）比较TPA06输出信号和TPA05检波信号，调节函数发生器输入信号幅值使TPA06、TPA05输出信号不失真；3）惰性失真实验，将KA01设置在2－3位置（右端）增大检波电容。

观察TPA05波形，出现惰性失真，记录惰性失真波形；4）负峰切割失真波形，将KA01设置在1－2位置（左端），将KA02设置在2－3位置（右端），加重检波器负载，比较TPA05、TPA06波形观测负峰切割失真、记录负峰切割失真波形。

五、实验报告1画出AM调制器产生框图；2画出AM波形、DSB波形、负峰切割失真波形、惰性失真波形；实验二 基带传输系统实验一、 实验目的1. 了解Nyquist 基带传输设计准则2. 熟悉升余弦基带传输信号的特点3. 掌握眼图信号的观察方法4. 学习评价眼图信号的基本方法二、 实验仪器1. JH5001Ⅱ通信原理基础实验箱 一台2. 20MHz 双踪示波器 一台3. 函数信号发生器 一台三、 实验原理基带传输是频带传输的基础，也是频带传输的等效低通信号表示。

基带传输系统的框图如图2.7.1所示。

图2.7.1 基带传输系统的框图在寻找对信号基带传输的设计过程中，人们总结了一系列的方法。

其中Nyquist 设计准则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。

利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限制，另一方面又不会产生码间串扰。

升余弦信号设计是成功利用Nyquist 准则设计的一个例子，其频谱特性如下图。

升余弦滤波器的传递函数为： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+>+<<-+-+-≤≤=SSS S SRC T f T f T f T T f f H 2/)1(||02/)1(||2/)1()21|)|2(cos(1[212/)1(||01)(αααααπα其中，α是滚降因子，取值范围为0到1。

一般α=0.25~1时，随着α的增加，相邻符号间隔内的时间旁瓣减小，这意味着增加α可以减小位定时抖动的敏感度，但增加了占用的带宽。

升余弦滤波器在频域上是有限的，它在时域上的响应将是无限的，是一个非因果冲激响应。

为了在实际系统上可实现，一般将升余弦冲激响应进行截短，并进行时延使其成为因果响应。

截短长度一般从中央最大点处向两边延长4个码元。

由截短的升余响应而成形的调制基带信号，其频谱一般能很好地满足实际系统的使用要求。

对眼图性能判断主要依据图2.7.6中所示的主要测量指标。

在实验过程中请注意对不同的基带传输性能进行测试。

图2.7.6 眼图主的性能指标示意图KG04 成形滤波选择KG02测试数据选择四、实验内容1.α＝0.4升余弦滤波的眼图观察（1）准备工作：除KG04外，其余同步骤1。

KG04置于α＝0.4升余弦滤波状态。

（2）以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号（TPi03）的波形。

测量过零率抖动与眼皮厚度（换算成码元宽度的百分数）。

（3）用KG02输入不同的测试数据，观察TPi03的信号（主要从信号的最佳点收敛情况、过零抖动情况进行判断）。

总结信号特征并解释原因。

2.α＝0.4开根号升余弦滤波的眼图观察（1）准备工作：除KG04外，其余同步骤1。

KG04置于α＝0.4开根号升余弦滤波状态。

（2）以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号（TPi03）的波形。

测量过零率抖动与眼皮厚度（换算成码元宽度的百分数）。

（3）用KG02输入不同的测试数据，观察TPi03的信号（主要从信号的最佳点收敛情况、过零抖动情况进行判断）。

总结信号特征并解释原因。

五、实验报告1、写出眼图正确的观察方法；2、比较“α＝0.4升余弦滤波”与“α＝0.4开根号升余弦滤波”的不同点3、叙述Nyquist滤波作用；4、画出主要测量点的工作波形实验三 FSK 调制实验一、实验目的1、 了解FSK 调制的基本工作原理；2、 自行设计FSK 调制单元；二、 实验仪器1、 J H5001（II ）通信原理基础实验箱 一台；2、 20MHz 示波器一台；三、 实验原理在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。

通常，FSK 信号的 表达式为：bc bbFSK T t t f f T E S ≤≤∆+=0)22cos(2ππ（二进制１）bc bbFSK T t t f f T E S ≤≤∆-=0)22cos(2ππ（二进制０）其中Δf 代表信号载波的恒定偏移。

FSK 信号的传输带宽Br ，由Carson 公式给出：Br=2Δf+2B其中B 为数字基带信号的带宽。

假设信号带宽限制在主瓣范围，矩形脉冲信号的带宽B=R 。

因此，FSK 的传输带宽变为：Br=2（Δf+R ）FSK 的信号频谱如图2.12.1所示。

图2.12.1 FSK 的信号频谱在JH500１II 型的FSK 调制框图如图2.12.2下：图2.12.2 FSK调制方框图用数字基带信号的电平高低不同控制UE01(CD4046)内部的压控振荡器的振荡频率。

当输入码元为0时，振荡频率为6～9KHz；当输入码元为1时，振荡频率为20～24KHz。

这些频率范围的调整是通过WE01、WE02来获取的。

其中WE01调整输入1、0信号的幅度，从而达到控制传号频率与空号频率的间隔。

WE02是调整送入到VCO输入端信号的直流偏移，通过调整WE02达到控制FSK中心频率的作用。

注意：FSK的数据输入信号来源于基带成形模块的测试序列，其通过KG02来选择不同的数据，数据速率受KG03控制，在FSK实验中KG03设置在500bps（KG03处于2-3状态）。

在JH5001Ⅱ通信原理基础实验箱中，FSK调制解调实验是作为扩展模块实验来开设的，在该模块中，各测试点的定义如下：1.TPE01: FSK调制端的电平变换输出2.TPE02: 调制之后的FSK调制输出3.TPE03: 解调端的PLL压控振荡器输出4.TPE04: FSK解调的鉴频输出5.TPE05: 锁定指示(锁定时为高电平)6.TPE06: FSK解调输出7.TPE07: FSK解调输入信号在该模块中，各跳线的功能如下：1、K E01：跳线开关KE01用于选择UE01的鉴相输出。

当KE01设置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出；当KE01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，详情请参见4046器件性能资料。

2、K E02：跳线开关KE02是用于选择输入锁相信号：当KE02置于2_3时（右端），输入信号来自FSK调制端；当KE02置于1_2时（左端）选择外部的测试信号。

四、实验步骤1.FSK信号传号频率与空号频率的测量（1）准备工作：将选择开关KG03置于右端（数据速率为500bps），将FSK调制解调模块中的跳线开关KE01、KE02均置于右端，KG01放置在测试位置（最下端）。

（2）TPE02是已调FSK波形，通过开关KG02选择全1码输入数据信号，观测TPE02的信号波形，测量其基带信号周期和频率——传号频率。

（3）通过开关KG02选择全0码输入数据信号，观测TPE02信号波形，测量其基带信号周期和频率——空号频率。

将测量结果与1码比较。

2.FSK调制基带信号观测（1）准备：同实验步骤1；（2）通过开关KG02选择为0/1码输入数据信号，TPM02是发送数据信号（数字调制解调模块中部），TPE02是已调FSK波形。