《通信原理》实验报告一、实验目的1、掌握用键控法产生ASK、FSK信号的方法。
2、掌握ASK、FSK非相干解调的原理。
3、掌握BFSK调制和解调的基本原理。
4、掌握BFSK数据传输过程，熟悉典型电路。
5、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念。
6、熟悉BPSK调制载波包络的变化。
7、掌握BFSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法。
二、实验器材1、主控&信号源模块，9号、13号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、ASK调制及解调实验原理框图2、FSK调制及解调实验原理框图3、BPSK调制及解调实验原理框图四、实验步骤实验项目一ASK调制１、分别观测调制输入和调制输出信号：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和模块TH4，验证ASK调制原理。
调制输入信号和调制输出信号：由图可知，当输入为“1”时，输出为正弦信号；输入为“0”时，输出信号为0。
注：CH1（上面的波形）为调制输入信号，CH2（下面的波形）为调制输出信号。
调制输入信号频谱：调制输出信号频谱：2、将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。
调制输入信号和调制输出信号：将图与题1中的图作比较，可以发现，PN序列的输出频率改为64KHz时，载波的个数没有发生变化。
可以得出，ASK调制时，PN序列输出频率的改变，不会对载波产生影响。
注：CH1（上面的波形）为调制输入信号，CH2（下面的波形）为调制输出信号。
调制输入信号频谱：调制输出信号频谱：实验项目二ASK解调1、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH6，调节W1直至二者波形相同；再观测TP4（整流输出）、TP5（LPF-ASK）两个中间过程测试点，验证ASK解调原理。
解调信号输入和解调输出：整流输出和LPF-ASK：注：CH1（上面的波形）为调制输入信号，CH2（下面的波形）为调制输出信号；CH1（上面的波形）为整流输出，CH2（下面的波形）为LPF-ASK从调制输入信号和输出信号的波形对比来看，两个的波形一致，但是存在这相位差。
在整流输出和LPF-ASK中，整流输出后接了一个低通滤波器，通过低通滤波器将不通过幅度的信号处理成有较大差别的信号，信号差别越大将越有利于抽样判决器的判决，使得解调的误差减小。
2、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-ASK，观测眼图。
实验项目三FSK调制1、示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。
基带信号和调制输出：由图可知，当基带信号输入为“0”时的输出频率和输入为“1”时的输出频率不同，输入为“1”时输出的频率更大一些。
注：CH1（上面的波形）为基带信号，CH2（下面的波形）为调制输出。
基带信号频谱：调制信号频谱：2、将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。
基带信号和调制输出：注：CH1（上面的波形）为基带信号，CH2（下面的波形）为调制输出。
将图与题1中的图作比较，可以发现，PN序列的输出频率改为64KHz时，载波的个数没有发生变化。
可以得出，FSK调制时，PN序列输出频率的改变，不会对载波产生影响。
基带信号频谱：调制信号频谱：实验项目四FSK解调1、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器同时观测9号模块TH1和TH6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解调输出），验证FSK解调原理。
调制信号和单稳相加输出：调制信号和LPF-FSK：调制信号和FSK解调输出：从调制信号和FSK解调输出的波形中可以看出，调制信号的波形和FSK解调输出的波形基本一致，但是两个波形之间存在着相位差。
注：CH1（上面的波形）为调制信号，CH2（下面的波形）为单稳相加输出；CH1（上面的波形）为调制信号，CH2（下面的波形）为LPF-FSK；CH1（上面的波形）为调制信号，CH2（下面的波形）为FSK解调信号。
2、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-FSK，观测眼图。
实验项目五BPSK调制信号观测（９号模块）1、以９号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”。
注：CH1（上面的波形）为NRZ-I，CH2（下面的波形）为I。
2、以９号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。
注：第一张图中CH1（上面的波形）为NRZ-Q，CH2（下面的波形）为Q。
3、以９号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。
注：CH1（上面的波形）为基带信号，CH2（下面的波形）为调制输出。
可以看出，基带信号为“0”时的调制输出和基带信号为“1”时的调制输出有180。
的相位差，在“0”和“1”的边界发生了相位的跳变。
基带信号频谱：调制输出频谱：思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ASK基带中有直流分量，与载波相乘后有载波分量；BPSK反相之后基带信号由单极性变成双极性，相乘后，就没有载波分量，也就是没有频谱中没有尖峰。
实验项目六BPSK解调观测（９号模块）1、以9号模块的“基带信号”为触发，观测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。
注：CH1（上面的波形）为基带信号，CH2（下面的波形）为SIN。
2、以9号模块的“基带信号”为触发，观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。
观测“BPSK解调输出”的变化。
基带信号和BPSK解调输出：多次单击复位键后BPSK解调输出：注：CH1（上面的波形）为基带信号，CH2（下面的波形）为BPSK解调输出。
第一张图为按键之前，可以发现，解调输出的信号和基带信号波形一致，只是存在这相位差。
通过按键，得到第二张图，可以发现，解调输出和基带信号反相。
这是因为BPSK解调采用了平行检波法来提取载波，在经过了二分频后得到的载波可能是原载波，也可能是与原载波相位差180。
的载波，即出现了相位模糊的问题。
３、以信号源的CLK为触发，测９号模块LPF-BPSK，观测眼图。
思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？BPSK解调输出有相位模糊的情况，因为BPSK解调采用平行检波法来提取载波。
五、思考题1、ASK、FSK、PSK调制解调原理及实现，已调信号带宽、频谱利用率、抗噪声性能。
1ASK调制当“1”出现时接通振幅为A的载波，“0”出现时关断载波，这相当于将原基带信号（脉冲列）频谱搬到了载波的两侧。
它是将基带信号和载波直接相乘。
已调信号经过半波整流、低通滤波后，通过门限判决电路解调出原始基带信号。
2基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出。
对于FSK信号的解调方式很多：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。
而FSK的非相干解调一般采用滤波非相干解调。
输入的FSK中频信号分别经过中心频率为f H、f L的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包络检波的输出在t=kTb。
时抽样（其中k为整数），并且将这些值进行比较。
根据包络检波器输出的大小，比较器判决数据比特是1还是0。
3基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPS K调制输出；已调信号送入到载波提取单元得到同步载波，已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。
4从效率来讲，2ASK和2PSK相同，2FSK最差。
5从质量来讲，2PSK最好，2FSK次之，2ASK最差。
2、小结实验中眼图观察的要点，查找资料“示波器触发源”及选择，搞清楚使用。
1眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。
最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。
2眼图斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越灵敏。
3眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在很多接收设备中，定时信息是由零点失真量来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。
4在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。
5在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。
6横轴对应判决门限电平。
3、结合实验回答位同步、载波同步。
1位同步的目的是使每个码元得到最佳的解调和判决，使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步。
位同步可以分为外同步法(需要另外专门传输位同步信息)和自同步法(从信号码元中提取其包含的位同步信息)两大类。
自同步法又可以分为两种，即开环同步法和闭环同步法。
开环法采用对输入码元做某种变换的方法提取位同步信息。
闭环法则用比较本地时钟和输入信号的方法，将本地时钟锁定在输入信号上。
位同步不准确将引起误码率增大。
2载波同步在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频同相的本地振荡，供给解调器作相干解调用。
当接收信号中包含离散的载频分量时，在接收端需要从信号中分离出信号载波作为本地相干载波；这样分离出的本地相干载波频率必然与接收信号载波频率相同，但为了使相位也相同，可能需要对分离出的载波相位作适当的调整。
若接收信号中没有离散载波分量，则接收端需要用较复杂的方法从信号中提取载波。
因此，在这些接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需要的相干载波；相干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相。
载波同步分为外同步法(插入导频法)和自同步法(直接提取法)两种。
