通信原理硬件实验报告

通信原理硬件实验

姓名：安宇宁 班级:2011211104 学号：2011210092 班内学号：01

联系方式：605221008@qq.com

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实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM） ............................................................................. 4 一、实验目的..................................................................................................................................... 4 二、实验步骤..................................................................................................................................... 4 1、DSB-SC AM 信号的产生 ...................................................................................................... 4 1.1实验结果图 .............................................................................................................................. 5 1.2思考题 ...................................................................................................................................... 9 2、DSB-SC AM 信号的相干解调及载波提取 .......................................................................... 9 2.1实验结果 ................................................................................................................................ 12 2.2思考题 .................................................................................................................................... 13 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 13 实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM） ............................................................................ 14 一、实验目的................................................................................................................................... 14 二、实验步骤................................................................................................................................... 14 1.AM信号的产生 ........................................................................................................................ 14 1.1实验结果 ................................................................................................................................ 15 1.2思考题 .................................................................................................................................... 17 2、AM 信号的非相干解调 ........................................................................................................ 17 2.1实验结果 ................................................................................................................................ 18 2.2．思考题 ................................................................................................................................. 21 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 21 实验三：调频（FM） ........................................................................................................................ 21 一、实验目的................................................................................................................................... 21 二、实验步骤................................................................................................................................... 21 1、FM信号的调制 ..................................................................................................................... 21 1.1实验结果 ................................................................................................................................ 22 1.2思考题 .................................................................................................................................... 24 2、FM信号的PLL解调 ............................................................................................................. 24 2.1实验结果 ................................................................................................................................ 25 2.2思考题 .................................................................................................................................... 27 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 27 实验六：眼图....................................................................................................................................... 27 一、实验目的................................................................................................................................... 27 二、实验步骤................................................................................................................................... 27 1.1实验结果 ................................................................................................................................ 28 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 29 实验七：采样、判决 ........................................................................................................................... 30

目录

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一、实验目的................................................................................................................................... 30 二、实验系统框图 ........................................................................................................................... 30 三、实验步骤................................................................................................................................... 30 1.1、实验结果 ............................................................................................................................. 31 1.2思考题 .................................................................................................................................... 32 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 32 实验八：二进制通断键控（ook） ................................................................................................... 32 一、实验目的................................................................................................................................... 32 二、实验步骤................................................................................................................................... 33 1、OOK信号的产生 .................................................................................................................. 33 1.1实验结果 ................................................................................................................................ 33 2、OOK信号的非相关解调 ...................................................................................................... 37 2.1实验结果 ................................................................................................................................ 37 2.2思考题 .................................................................................................................................... 40 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 41 实验九：二进制移频键控（2fsk） .................................................................................................. 41 一、实验目的................................................................................................................................... 41 二、实验步骤................................................................................................................................... 41 1、连续相位2fsk信号的产生 ................................................................................................... 41 1.1实验结果 ................................................................................................................................ 42 三、遇到的问题及解决方法 ........................................................................................................... 43 实验十一：信号星座 ........................................................................................................................... 44 1．实验目的 .................................................................................................................................... 44 2．实验步骤 .................................................................................................................................... 44 2.1实验结果图 ............................................................................................................................ 45 3、思考问题 .................................................................................................................................... 47 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 48 实验十二：低通信号的采样与重建 ................................................................................................... 48 一．实验目的................................................................................................................................... 48 二．实验步骤................................................................................................................................... 48 1.1实验结果 ................................................................................................................................ 49 1.2思考题 .................................................................................................................................... 50 三、实验总结及问题处理 ............................................................................................................... 51 附：总体实验总结与体会、建议 ....................................................................................................... 51

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实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）

一、实验目的

1）了解DSB-SC AM信号的产生以及相干解调的原理和实现方法； 2）了解DSB-SC AM信号波形及振幅频谱特点，并掌握其测量方法； 3）了解在发送DSB-SC AM信号加导频分量的条件下，收端用锁相环提取 载波的原理及其实现方法；

4）掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法，掌握锁相环提取载波的调试 方法。

二、实验步骤

SC-DSB 信号的数学表达式为s(t)=Acm(t)cos(Wct)，这个实验产生SC-DSB 的方法很简单，就是用载波跟调制信号直接相乘，其中载波是由主振荡器产生为幅度为1V，频率为100KHZ的正弦波，而调制信号由音频振荡器产生的正弦信号再经缓冲放大器组成，幅度为1V，频率为1KHZ。 1、DSB-SC AM 信号的产生

1）按照上图连接，将音频振荡器输出的模拟音频信号及主振荡器输出的100KHz模拟

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载频信号分别用连接线连至乘法器的两个输出端；

2）用示波器观看音频输出信号的信号波形的幅度以及振荡频率，调整音频信号的输出频率为10kHz,作为均值为0的调制信号m(t)； 3）用示波器观看主振荡器输出信号的幅度以及振幅频谱；

4）用示波器观看乘法器的输出波形，并注意已调信号波形的相位翻转与已调信号波形； 5）测量已调信号的波形频谱，注意其振幅频谱的特点；

6）调整增益G=1:将加法器的B 输出端接地，A 输入端接已调信号，用示波器观看加法器的输出波形以及振幅频谱，使加法器输入与加法器输出幅度一致；

7）调整增益g；加法器A 端接已调信号，B 接导频信号。用频谱仪观看加法器输出信号的振幅频谱，调节增益g 旋钮，使导频信号振幅频谱的幅度为已调信号的边带频谱幅度的0.8倍。此导频信号功率为已调信号功率的0.32倍。 1.1实验结果图

1.音频振荡器输出波形：

2.主振荡器输出m(t):

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峰峰值为：5.V，f=99,995KHZ。

3.乘法器的输出波形：

其中蓝色线为已调信号，黄色线为调制信号，可以看到在载波信号与调制信号同时发生变化时，会产生相位翻转。

4.已调信号的振幅频谱：

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对于AM信号，可以看出有差频、和频两个频率分量。

5、加法器的输出波形及频谱：

频谱图：

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当添加导频时，可以看出增加了一个频率分量，即导频的频率分量。

6.调节加法器输出幅度与输出一致，即G=1：

蓝线黄线分别代表加法器输入输出波形，此时波形幅度相同，即有G=1.

7.调整增益g，导频信号频谱幅度为边带频谱幅度的0.8倍，观察加法器输出信号的频谱：

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1.2思考题

1）DSB-SC AM信号波形的特点：

答：DSB-SC波的振幅变化与音频信号一致，其波形是上下对称的。在图表 6中，可以看出包含了三个频率分量，分别是fc+fm， fc-fm和导频（fc）， 前两个频率分量分别被称为上侧边带和下侧边带(USB，LSB)，从公式可以 知道这二个边带波各含有一个音频信号fm。

2）整理实验记录振幅频谱，画出已调信号加导频的振幅频谱图。根据此振幅 频谱，计算导频信号功率与已调信号功率之比。

答：此时调制信号为总功率的0.14，导频信号功率为已调信号的0.8。 2、DSB-SC AM 信号的相干解调及载波提取 1）锁相环的调试 1 单独测量VCO的性能

将VCO 模板前面板的频率开关拨到HI 载波频段的位置，VCO 的Vin 输入端暂不接信号。用示波器看VCO 的输出波形及工作频率f0,然后旋转VCO模板前面板的f0旋钮，改变VCO的中心频率F0，其频率范围为70~130kHz；然后将可变直流电压模块的DC 输出端与VCO 模块的Vｉｎ端相连，双踪示波器分别接于ＶＣＯ的输出端与ＤＣ的输出端。如下图所示。

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调节VCO 的GAIN 旋钮，使得可变直流电压为正负1V 时的VCO频率偏移为正负10KHz。

单独测试锁相环中的相乘、低通滤波器是否正常工作。按电路图进行实验，即锁相环处于开环状态。锁相环中的LPF 输出端不要接至VCO的输入端。此时图中的乘法器相当于混频器。

在实验中，将另一VCO 作为信号输入源输入于乘法器。改变信源VCO的中心频率，用示波器观看锁相环的相乘、低通滤波器的输出信号，它应是输入信号与VCO输出信号的差拍信号。

2 测量锁相环的同步带以及捕捉带

按下图1将载波提取的锁相环闭环连接，仍使用另一VCO作为输入与锁相环的信号源，如下面的连线图2所示：

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图1

图2

锁相环在锁定状态下，向上或向下改变输入信号参考频率fR 使之远离VCO的中心频率f0，则当输入信号频率超过某边界值后，VCO便不能在跟踪输入的变化，环路失锁。向上或向下改变输入信号频率对应有两个边界频率，成称这两个频率的差值为同步带。锁相环在失锁状态下，向上或向下改变输入信号参考频率fR 使之接近VCO的中心频率f0，则当输入信号频率进入某边界值后，VCO将能跟踪输入的变化，环路锁定。向上或向下改变输入信号频率对应有两个边界频率，成称这两个频率的差值为捕捉带。

在上述基础上，当VCO的压控灵敏度为10KHz/V时，此锁相环的同步带约为12KHz，对应的Vin输入的直流电压为±0.6。最后将主振荡器模块的100KHz余弦信号输入于锁相环，适当调节锁相环VCO的f0旋钮，使锁相环锁定于100KHz，此时LPF输出的直流电压约为零电平。 2）恢复载波

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1 将锁相环按上述过程调好，连接，将加法器的输出信号接至图2.2.3锁相环的输入端。移相器的频率选择开关拨到HI位置。

2 用示波器观察LPF 输出信号是否是直流信号，以此来判断载波提取PLL是否处于锁定状态。

3 确定锁相环提取载波成功后，利用双踪示波器分别观察发端的导频信号及收端载波提取锁相环中的VCO 输出经移相器后的信号波形。调节移相器中的移相旋钮，达到移相90 度，使输入于相干解调的恢复载波与发来的导频信号不仅同频，也基本同相。 4 用频谱仪观察恢复载波的振幅频谱。 3）相干解调

1 在上述实验的基础上，将相干解调的相乘、低通滤波器模块连接上，并将发送来的信号与恢复载波分别连至相干解调的乘法器的两个输入端。 2 用示波器观察相干解调相乘、低通滤波器后的输出波形。 3 改变发端音频振荡器的频率，解调输出信号也随之改变。 2.1实验结果

1．VCO同步带捕捉带的测量： F1 F2 92.12khz 92.44khz F3 107khz 105khz F4 120khz 123khz 122khz F3-f2 F4-f1 第一次 77khz 第二次 78khz 第三次 78khz 8.5khz—10khz。

14.88khz 43khz 12.56khz 45khz 16.15khz 44khz 91.85khz 108khz 捕捉带宽为：14.53khz，同步带宽为：44khz。结果不失真情况下频率可调范围：

图1.11 锁相环开环差拍信号 图1.12 相干解调输出信号波形

锁相环开环时输入信号和VCO输出信号的差拍信号如图1.11所示。当锁相环闭环时，进

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行同步带和捕捉带的测试，测得f1149.3kHz，f2151.5kHz，f3158.02kHz，

f4160.2kHz，故：

同步带为 捕捉带为

f1f4f110.9kHz f2f3f26.52kHz

对于该信号的解调，可以同过相干函数解调，即在接收端将信号与一个同频同相的载波信号相乘，再通过低通滤波器，得到调制信号的波形。输出波形如图1.12所示，改变发端音频信号，输出波形随之改变。

在用VCO产生SC-DSB信号时一直出不了波形，后发现VCO频率不稳定，后来借用了其他的VCO才实现。

2.2思考题

1） 实验中载波提取锁相环的LPF是否可用TIMS系统中的“Tunable LPF”？ 请说明理由。

答：可以。锁相环所使用的LPF带宽为低通0—2.8KHz，而TIMS系统中的“TUNEABLE LPF”带宽为：200Hz答：可以。如上题答案所述可知。

3） 若发端不加导频，收端提取载波还有其他办法吗？请画出框图。

答：可以。可以使用平方环或Costas环对接收信号进行载波提取。框图如 下：

三、实验总结及问题处理

这是第一次实验，主要是熟悉仪器的操作方法，和截图的工具。这次实验遇到主要问题也出在对硬件的使用上，这些模块的原理不熟悉，还导致了忘记接电就使用的笑话！这直接导致了我们这次实验遇到了很多挫折，加上还有很多坏的模块，花了很多时间捣鼓仪器。另外在锁相环参数的测量上很纠结。因为自己也不是太明白，翻阅了之前的通电书和实验书，又和同学讨论才探索出来方法，但在测量的过程中也很麻烦，要很小心地

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调频率。总结下来，本次实验让我了解了DSB-SC AM信号的调制，解调及其频谱特点，通过示波器上波形的直观观察使我们对该部分知识有了更深刻的理解。

实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）

一、实验目的

1)了解AM信号的产生原理及实现方法；

2)了解AM的信号波形及振幅频谱的特点，并掌握调幅系数的测量方法； 3)了解AM信号的非想干解调原理和实现方法。

二、实验步骤

1.AM信号的产生

若调制信号为单音频信号：M(t)=Amsin(2πfmt)；则单音频调幅的AM信号表达式为： SAM(t)=Ac(A+Amsin2πfmt)sin2πfct= Ac A(1+asin2πfmt)sin2πfct； 调幅系数 a= Am /A；

AM 信号的包络与调制信号M(t)成正比，为避免产生过调制（过调会引起包络失真），要求a≤1。Am信号的振幅频谱具有离散的大载波，这是与DSB-SC AM信号的振幅频谱的不同之处。若用Amax及Amin分别表示单音频振幅频谱AM信号波形包络的最大值及最小值，则此AM信号的调幅系数为：a=(Amax-Amin)/( Amax+Amin) 本实验采用包络检波方案产生AM波。 1） 按下图图1进行各模块之间的连接；

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2）音频振荡器输出为5KHz，主振荡器输出为100KHz，乘法器输 入耦合开关置于DC状态；

3）分别调整加法器的增益G及g均为1；

4）逐步增大可变直流电压，使得加法器数出波形是正的； 5）观察乘法器输出波形是否为AM波形；

6）测量AM信号的调幅系数a值，调整可变直流电压，使a=0.8； 7）测量a=0.8的AM信号振幅频谱。 1.1实验结果

1、乘法器输出波形：

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由图可以看出，是典型的AM信号波形，且满足上述要求即包络总为正。 1、 a=0.8时的AM信号波形及其振幅频谱

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频谱：

由频谱图可以看出共有三个频率分量，其中一个为载频分量，两个分别为载频与调制信号频率的差频和和频，符合理论分析结果！ 1.2思考题

(1) 在什么情况下，会产生AM信号的过调现象？

答：当调制系数a>1时，会产生过调现象。此时会造成正负包络交叠，不能正常解调。

(2) 对于a=0.8的AM信号，请计算载频功率与边带功率之比值。

答：由载频功率P=0.5Ac*Ac，载频功率P=0.5a*a*Ac*Ac,可得到载频功率与边带信号功率之比为1：0.16。 2、AM 信号的非相干解调

由于AM信号的振幅频谱具有离散大载波，所以收端可以从AM信号中提取载波进行相干解调，其实现类似于DSB-SC AM信号加导频的载波提取及相干解调的方法。AM的主要优点时可以实现包络检波器进行非相干解调。本实验就采用非相干解调方案。连线图如下：

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实验步骤如下：

1）输入的AM信号的调幅系数a=0.8；

2）用示波器观察整流器（RECTIFIER）的输出波形； 3）用示波器观察低通滤波器（LPF）的输出波形；

4）改变输入AM信号的调幅系数，观察包络检波器输出波形是否随之变化； 5）改变发端调制信号的频率，观察包络检波器的输出波形的变化。 2.1实验结果

1、整流器的输出波形：

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可以看到通过整流，信号只剩下正频率部分，为检出包络做准备。 2、低通滤波器的输出波形：

经过低通滤波器输出后的波形即为解调输出波形。 2、 改变调幅系数a，观察LPF输出波形的变化：

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上图为改变a后的失真波形。

3、 改变发端的调制信号的频率，观察检波输出波形的变化：

由上图可以看出，当改变发端的调制信号的频率后，解调输出波形形状不会改变，只是频率跟随者发生了同样的变化而已。

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2.2．思考题

（1）是否可用包络检波器来解调DSB-SC AM信号信号？请解释原因

答：不可以，因为DSB-SC AM信号波形的包络并不代表调制信号，它并不包含包络信号的离散分量，在与t轴的交点处有相位翻转。

三、实验总结及问题处理

这次实验原理比较简单，操作也很便易，在经历了实验1的练习之后，这次的操作熟练了很多，所以完成的较快，实验过程中也没有遇到较大困难。在此次实验中我了解了AM信号的产生原理和实验方法以及非相干解调的原理和实现方法。并且在试验中我还体会到了调幅系数对AM信号的重要影响，通过观察示波器直观地观察到调幅系数随直流电压的变化。在实验结束后，我将实验一二的结果对比，更加加深了对DSB信号加导频和AM信号不同点的理解，前者加导频是为了提取时钟分量方便进行相干解调，只要求发信号端有载波分量就可以，所以导频功率通常跟小，而AM信号加载波是为了进行非相干的包络检波，所以需要加一个离散的大载波分量。

实验三：调频（FM）

一、实验目的

1)了解用VCO做调频器的原理及实验方法； 2)测量FM信号的波形及振幅频谱；

3)了解利用锁相环作FM解调的原理及实现方法。

二、实验步骤

1、FM信号的调制

VCO的振荡频率随输入电压而变。当输入电压为零时，振荡器产生一频率为Fo 的正弦波，当输入基带信号的电压变化时，该振荡频率作相应变化。该实验中，Fo为100KHz，调节VCO的增益钮，使得2V的电压改变5KHz的频率，再将频率为2KHz的调制信号加到VCO的输入端，从而完成了调频。 实验步骤如下：

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1）单独调测VCO：

将VCO模块的印刷电路板上的拨动开关置于VCO模式。然后将可变直流电压模块的输出端与VCO模块的V in 端相连，示波器接于VCO输出端。当直流电压为零时，调节VCO模块的f o 旋钮，使VCO的中心频率为100KHz。在-2V至+2V范围内改变直流电压，测量VCO的频率及线性工作范围。调节VCO模块的GAI旋钮，使得直流电压在2V范围内变化时，VCO的频率在5KHz 内变化。

2）将音频振荡器的频率调节到2KHz，作为调频信号输入与VCO的V in 输入端； 3）测量下图中的各点信号波形；

图1

4）测量FM信号的振幅频谱。 1.1实验结果

1．VCO输出信号波形：

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2、图1中各点信号波形： 音频信号发生器输出波形：

VCO输出FM信号波形：

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1.2思考题

1)本实验的FM信号调制指数是多少？FM信号的带宽时多少？

答：本实验的调制指数为β=5/8π≈0.2，FM 信号的带宽为2（1+β）Fm =4.8KHz。 2)用VCO产生FM信号的优点是可以产生大频偏的FM信号，缺点时VCO中心频率稳定度差。为了解决FM大频偏及中心频率稳定度之间的矛盾，可采用什么方案来产生FM信号？

答：可以用VCO先进行窄带调制，然后通过倍频等方法进行扩频、移频调制 到载频上。 2、FM信号的PLL解调 按下图2连线： 图2

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1）单独调测VCO：

将VCO模块的印刷电路板上的拨动开关置于VCO模式。将VCO模块的前面板上的频率选择开关置于“HI”。将可变直流电压模块的输出端与VCO模块的V in 端相连。当直流电压为零时，调节VCO的中心频率为100KHz。当可变直流电压为1V 时，调节VCO的GAIN旋钮，使VCO的频率偏移为10KHz。

2）将锁相环闭环连接，将另一个VCO作为信源，接入锁相环，测试锁相环的同步带及捕捉带；

3）将已调测好的FM信号输入于锁相环，用示波器观察解调信号。若锁相环已锁定，则在锁相环低通滤波器的输出信号应是直流分量叠加模拟基带信号； 4）改变发端的调制信号频率，观察FM解调的输出波形变化。 2.1实验结果

1、锁相环输出解调信号

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可以看出基本形状都是对的，仅有一些小的噪声和微小失真。 2、改变发端的调制信号频率，观察FM解调的输出波形变化

由上图可以看到形状不发生变化，只是对应频率相应改变了。

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2.2思考题

(1)若发端的调制信号频率为10khz，此锁相环能否解调出原调制信号？为什么？ 答：不可以。本实验中使用的RC LPF截止频率是2.8KHz，所以锁相环的工作频率是在2.8KHz附近。如果发送一个频率为10KHz的信号，不再锁相环工作频率段，不能跟踪到此频率。

(2)用于调频解调的锁相环，与用于载波提取的锁相环有何不同之处？

答：调频解调的锁相环的输出是LPF的输出，其频率和相位与调频信号时相同的； 恢复载波的锁相环的输出是VCO的输出，其频率与调频信号是相同的，但相位与原调制信号相差

。

三、实验总结及问题处理

这次又遇到了锁相环。

这一直是我们最头疼的一项，因为调起来很麻烦。由于之前对于用VCO作调频器的原理以及锁相环作FM解调的原理不太了解，对锁相环解调的操作也还不是很熟练，在单独调测VCO这一步我和组员花费了很多时间，所以这次实验不太顺利，花费了较多时间与精力。经过了与老师同学的讨论和耐心调试，总算顺利完成了实验。这也得益于实验一中对锁相环已经有过练习。

实验六：眼图

一、实验目的

了解数字基带传输系统中“眼图”的观察方法及作用。

二、实验步骤

1、按下图1所示连线

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图1

1)将可调低通滤波器模块前面板上的开关置于NORM位置；

2)将主信号发生器的8.33kHz TTL电平的方波输入于西安了吗的M.CL端，经四分频后，由B.CLK端输出2.083kHz的时钟信号；

3)将序列发生器模块的印刷电路板上的双列直插开关选择“10”，产生长256的序列码；

4)用双踪示波器同时观察可调低通滤波器的输出波形及2.083kHz的时钟信号。并调节可调低通滤波器的TUNE旋钮及GAIN旋钮，以得到合适的限带基带波形，观察眼图。 1.1实验结果

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三、实验总结及问题处理

此次实验的实验步骤比较容易，内容也很少，所以完成的速度很快。但是在实验中我发现用示波器或者软件都无法截下完整的眼图，因为眼图只是由于视觉暂留效应形成的形状，只是不同图形变化很快，眼睛自动“叠加”起来而已，所以在实际中截屏只可能有半边眼睛。但后来在这个小窗口下动态地截图才有了比较理想的结果。

不过很费时间的其实是在对所得到的眼图进行理论分析，分析最佳取样点、噪声容限等参数的大小。这也加深了对书上知识的了解。

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实验七：采样、判决

一、实验目的

1）了解采样、判决在数字通信系统中的作用及其实现方法；

2）自主设计从限带基带信号中提取时钟、并对限带信号进行采样、判决、 恢复数据的实验方案，完成实验任务。

二、实验系统框图

眼图、时钟提取、采样、判决系统连接框图

三、实验步骤

取样定理指出如果每秒对基带模拟信号均匀取样不少于2Fh次，则所得样值 序列含有基带信号的全部信息，该样值序列可以无失真地恢复成原来的基带信 号。若取样速率少于每秒2Fh次，则必然要产生失真，这种失真称为混叠失真。 该实验中，Fh 为2.083KHz，当取样频率大于等于4.166KHZ 时，便可以无 失真地恢复出原信号。

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1）请自主设计图表36中提取时钟的实验方案，完成恢复时钟（TTL电平） 的实验任务。请注意：调节恢复时钟的相移，使恢复时钟的相位与发来的数字基 带信号的时钟相位一致（请将移相器模块印刷电路板上的拨动开关拨到“LO”位 置）；

2）按照连接图1所示

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图1

将恢复时钟输入于判决模块的B.CLK时钟输入端（TTL

电平）。将可调低通滤波器输出的基带信号输入于判决模块，并将判决模块印刷 电路板上的波形选择开关SW1拨到NRZ-L位置（双极性不归零码），SW2开 关拨到“内部”位置；

3）用双踪示波器同是观察眼图及采样脉冲。调节判决模块前面板上的判决点 旋钮，使得在眼图睁开最大处进行采样、判决。对于NRZ-L码的最佳判决电平 是零，判决输出的是TTL电平的数字信号。 1.1、实验结果 1.下图是眼图结果

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1.2思考题

对于滚降系数为α=1升余弦滚降的眼图，请示意画出眼图，标出最佳取样 时刻和最佳判决门限。

三、实验总结及问题处理

这次实验，我们需要自己设计从限带基带信号中提取时钟的电路，这是第一次自己对实验部件进行设计，对我们来说有些困难，所以在设计电路上我们花费了较长时间。设计性实验要求我们将以前学过的知识都综合运用起来，融会贯通，这对我们来说是比较高的要求。我们通过思考、设计和实践，对电路有了更深的认识，同时也增加了对通信电路实验的兴趣。

最后通过与之前时钟波形比较，我们发现相位差度还是比较小的，这也是把理论框图变成实际电路的一次很好的锻炼。

实验八：二进制通断键控（OOK）

一、实验目的

（1）了解ook信号的产生及其实现方法。

（2）了解ook信号波形和功率谱的特点及其测量方法。 （3）了解ook信号的解调及其实现方法。

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二、实验步骤

二进制通断键控（OOK）方式是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的 导通与关闭，OOK信号的功率谱密度含有离散的载频分量及连续谱（主瓣宽度 为2Rb）。

对OOK信号的解调方式有相干及非相干解调两种。相干解调方式如图所 示。可以从接收到的OOK信号提取离散的载频分量，恢复载波。然后进行相干 解调、时钟提取、采样、判决、输出数字信号。 1、OOK信号的产生

1）用示波器观察下图1中的各点信号波形；

图1

2）用频谱仪测试图四中各点的功率谱（请将序列信号发生器模块印刷电 路版上的双列直插开关拨到“11”，使码长为2048）。 1.1实验结果

1.1主信号发生器ＴＴＬ输出信号波形

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２．编码器Ｂ．ＣＬＫ输出波形

３.序列发生器ｘ输出ＴＴＬ电平

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４．主信号发生器输出正弦信号波形：

５.乘法器输出ＯＯＫ信号波形

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细节图如下：

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2、OOK信号的非相关解调

1）用示波器观察下图２中各点的波形；

图２

2）请学生自主完成时钟提取、采样、判决的实验任务（需要注意的是， 恢复时钟的相位要与发来信号的时钟相位一致）。 2.1实验结果 １．整流器输出波形

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可以看到只剩下了正半部分 ２．可调低通滤波器的输出

３．经过时钟提取输入后的判决器采样点信号

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４. 经过时钟提取输入后的判决器解调输出信号

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2.2思考题

（１）对OOK 信号的相干解调，如何进行载波提取？请画出原理框图 及实验框图。

答：可以通过平方环法或者科斯塔斯环法提取载波分量。 平方环法：

斯托克斯环法：

（２）自主设计的时钟提取、采样、判决的框图如下所示：

OOK调制信号采用的是二进制的单极性不归零码序列，而传输码经过简单的非线性变换后能产生离散时钟分量，本实验中采用的是移相+乘法+BPF，具体的实验框图如下所示：

输入OOK × 移相 BPF 增益 移相 恢复时钟 利用上面的时钟提取电路，采样判决电路如下所示：

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输入OOK RECTIFIELPF 判决时钟提取 电输出信号 三、实验总结及问题处理

这次的实验以单极性不归零码序列控制正弦载波的导通与关闭产生OOK信号，并且通过非相干解调将OOK解调出来。实验过程不复杂，最关键的部分就是时钟提取，采样，判决的过程。由于之前实验中已经学会了自己设计时钟提取电路，所以实验进行得相当顺利。通过示波器观察OOK信号的产生和解调，加深了对理论知识的直观理解。

中间有一点点挫折的地方是在调最后的解调电路时，一直调不出正确的结果，原来是有个模块坏掉了，这个浪费了我们很多时间！

实验九：二进制移频键控（2FSK）

一、实验目的

（1）了解连续香味2fsk信号的产生及实现方法。 （2）测量连续相位2fsk信号的波形及功率谱。

（3）了解用锁相环进行2fsk信号解调的原理及实现方法。

二、实验步骤

1、连续相位2fsk信号的产生

按如下图１连线

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图１

（1） 单独测试vco模块的压控灵敏度

（a） 首先将vco模块的vin输入接地，调节vco模块前面板上的f0旋钮，使

vco中心频率为100khz

（b） 将可变直流电源模块的直流电压输入于vco的vin端。改变直流电压值，

测量vco的中心频率随直流电压变化情况，调节vco前面板上的gain旋钮，使vco在输入直流电压为+2，-2v时的频率偏移为+2，-2khz,即压控灵敏度为1khz/v

1.1实验结果

１．ＶＣＯ单独测试输出信号

频率为１００Ｋｈｚ。

２． 序列发生器Ｘ输出

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３.ＶＣＯ输出２ＦＳＫ信号

三、遇到的问题及解决方法

在这次实验中，主要练习了连续相位2FSK信号的产生及实验方法，测量了连续相位2FSK信号的波形及功率谱，了解了用锁相环进行2FSK信号解调的原理及实现方法。此次试验比较复杂，

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实验过程中需要用到很多器材，用到多个VCO，对每个VCO我们都要进行测试调整，整个测试过程我们耗费了很多时间，所以我们必须要有耐心。好在之前两次实验中我们已经用过了锁相环，所以对锁相环已经比较理解了。通过复杂的实验步骤，我分析和解决问题的能力得到了很大的提高。前面用坏模块的经历也让我们选择模块时小心再小心，所以整体还是比较顺利的！

实验十一：信号星座

1．实验目的

（1）了解MPSK及MQAM的矢量表示式及其信号星座图。 （2）掌握MPSK及MQAM信号星座的测试方法

2．实验步骤

（1） 信号星座图 实验步骤：

a) 如下图连接各模块

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b) 将序列发生器模块印刷电路板上的双列直插开关拨到“11”位置，产生长为2048的序列

码。

c) 将多电平编码器输出的I支路多电平信号及Q支路多电平信号分别接到示波器的X轴及

Y轴上，调节示波器旋钮，可看到M=4,8,16的MPSK或MQAM信号星座

2.1实验结果图

1.M=4时的MPSK信号星座

M=4时的ＭＱＡＭ信号星座

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２．Ｍ＝８时ＭＰＳｋ信号星座

Ｍ＝８时ＱＡＭ信号星座

Ｍ＝１６时ＰＳＫ信号星座

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Ｍ＝１６时ＱＡＭ信号星座

3、思考问题

1. 请画出OOK、2PSK和正交2FSK信号的星座图。

答：OOK信号的星座图和2PSK信号的星座图分别如下左右图所示。

正交2FSK信号的星座图：

2. 在相同点数M下，MPSK和MQAM谁具有更好的抗噪声能力？

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答：在

Eb相同条件下，M4时，eMQAMeMPSK，而M<4时相反。 N0三、实验总结及问题处理

在做这个实验时，我们还没完全讲到MQAM，但是通过本实验，我们看到了MPSK和MQAM信号的星座图，直观了加深了对MPSK和MQAM的了解。老师讲到这一部分的时候，印象自然地就很深刻。实验过程比较简单，只是在截图时为了尽量截取较好的图费了些功夫。

实验十二：低通信号的采样与重建

一．实验目的

（1） 了解低通信号的采样及其信号重建的原理和实现方法 （2） 测量各信号波形及振幅频谱。

二．实验步骤

1． 实验内容 （1） 采样与重建

实验步骤：

（1） 按下图连接各模块：

（2） 用双踪示波器测量各点信号波形，调节双脉冲发生器模块前面板上的“WIDTH”旋

钮，使采样脉冲的脉冲宽度约为10微妙。

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（3） 用频谱仪测量各信号的频谱，并加以分析。

1.1实验结果

1.S(t)波形

2.m(t)波形

3.Ms(t)信号波形

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4.m^(t)信号

1.2思考题

1）若采样器的输入音频信号频率为5kHz，请问本实验的LPF的输出信号 会产生什么现象？

答：由于该实验中的采样频率为8.333kHz，如果输入的信号频率为5kHz， 则不满足奈奎斯特准则，即采样频率小于音频信号的最大频率的二倍 10kHz，所以会产生输出失真。

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2）若输入于本实验采样器的信号频谱如书中图2.13.4，（a）请画出其采样信号振幅频谱图；（b）为了不是真恢复原基带信号，请问收端得框图作何改动？答：采样信号的振幅频谱图如下：

接收端的截止频率要改变，要使截止频率f满足大于2kHz三、实验总结及问题处理

通过这次实验，我了解了低通信号的采样及重建的原理以及实现方法，实验过程中加深了对奈奎斯特抽样定理的理解。在实验过程中最大的困难是调节LPF的截止频率了，需要另外搭电路并仔细观察示波器来调整LPF截止频率，而且如何调整截止频率让我和组员想了不少时间。另外实验中需要调节脉冲宽度，这一操作使我们对示波器测量功能进行了实践，加强了使用示波器的能力。

附：总体实验总结与体会、建议

1、总结体会

本次硬件实验做的开始有点挫折，因为对这个器件不熟悉，导致第一次上课时很多实验结果没有调出来，但在接下来的几次实验中，由于对实验设备已经比较熟悉，所以实验进行的比较顺利。

当然实验中难免遇到一些问题，这些问题在我们的相互讨论、分析下都一一解决。实验中遇到的最大问题就是有些实验模板已经损坏，但是我们不清楚这一情况，因此浪费了比较大的时间和精力在这一方面问题的查找上。后来在更换了模板以后，实验也顺利了许多。

这次实验基本上没有老师的指导，是一次比较的实验，虽然过程相对以往的实验比较困难一些，但是对于我们自主完成实验以及协作能力都有很好的锻炼，所以对于我们的成长有很大的帮助。没有老师的指导，在调的过程中就要几乎完全靠对实验书上

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的理解慢慢调试，最难弄的是对同步带和捕捉带的测定，本来这两个理论概念在理论课上就掌握的不是很透彻，在实验过程中就完全没有头绪，不知道该如何下手去测。大家在一块商量过很长时间，又翻以前的书才大致找出方法。但是这种盲目地“猜测”给我们造成了很大困扰，因为在做完后面的某个实验之后，结果有可能发现前面某一个测的根本就是错的，结果还得返回来重新测，这不仅耗费了很多时间，还更容易造成“求快”心理，就不会好好思考了！

在调的过程中必需得充分考虑所得到的波形与理论课上是否符合，对于好几个波形，都花了很长时间理论分析，这个也是比较费时间的工作。但是也锻炼了对理论课的认识，加强了对书上知识的理解。 2、建议

但是我们的自主实验也造成了每一次都贪图尽快出来正确的结果，结果会请教同学，那样的话很有可能有的就会不太思考而直接去做。这也是自己做实验时感觉最头疼的一点，假如不去请教同学，花很多时间思考的话，又会耽误时间，以致实验进度跟不上，会越落越多。希望老师也能考虑到这一点，在实验内容的选择、时间进度安排上多从让学生更多的思考方面出发！

我本人还是非常喜欢做实验的，这样比干巴巴地听课本上的内容有趣多了。

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