北邮通信原理硬件实验报告_图文(编辑修改稿)

北邮通信原理硬件实验报告_图文(编辑修改稿)内容摘要：

khz 范围内变化 （ 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 LPF 输出的信号应该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。 实验结果 波的产生 VCO100KHZ 的中心频率 音频震荡信号调到 2khz 产生的 FM 波的波 形 可见在原信号幅度较大时， FM 波频率较小，波形较松；原信号幅度较小时， FM 波频率较大，波形较密。 VCO 开环锁相环通过低通之前的频谱 VCO 开环过低通后波形及频谱 闭换 VCO 过低通之前 )失锁 闭环过低通 由频谱可清楚地看到低通滤波器滤掉了高频成分 两频率相差极大，锁相环输出 频率相差极大时过低通后 由其频谱可见当两频率相差极大是锁相环输出亦接近零频，效果类似于“被锁定”。 锁相环锁定 锁定频谱 解调输出波形 实验结果分析 观察波形，与原始信号波形对比可 知，在幅值达到最大时， FM 波形密集，在幅值达到最小时， FM 波形疏松。 原始信号通过对频率的影响，产生疏密差别，从而达到传输信息的作用。 由频域可知， FM 波的带宽较同情况下的 AM 宽， 频域上频谱成分丰富， 且与调制系数有关。 实验中采用了锁相环解调，使得 VCO 的输入输出调频信号是同频的几乎同相，能够较好地解调出原调制信号。 思考题 1. 本实验的 fm 信号调制指数是多少。 fm 信号的带宽是多少。 答：调制指数为 ，信号带宽为 2. 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：采用间接调频的办法，即先产生窄带信号，再经过倍频、混频产生符合要求的宽带信号。 3. 对于本实验具体所用的锁相环及相关模块，若发端调制信号频率为 10kHz，请问实验三中的锁相环能否解调出原调制信号。 为什么。 答：不能。 当发端调制信号频率超过一定范围时，将不能与锁相环的环路滤波相匹配，无法解调出原调制信号。 4. 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。 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。 实验四：线路码的编码与解码 实验目的 1. 了解各种常用线路线路码的信号波形及其功率谱。 2. 了解线路码的解码。 实验步骤及连接图 1．用 Tims系统中主振荡器（ Master Signals）、序列码产生（ Sequence Generator）、线性编码器（ LineCode Encoder），缓冲放大器（ Buffer Amplifier），线性解码器（ LineCode Decoder）组成如图（ 10）所示的线性编码电路和线性解码电路。 2．主振荡器 信号输入到线形编码器 端，往其内部电路分频，由 输出，作为码时钟，频率 ，分别给序列码产生器和解码的时钟。 3．用序列码产生器产生一个数字信号，再加入线形编码器进行编码分别产生，不归零绝对码（ NRZL），不归零相对码（ NRZM），单极性归零码（ UNTRZ），双极性归零码（ BIPRZ）， AMI 码和分裂码（ Machester码）用示波器观察通过放大器后的波形，并观察眼图。 图 （ 10） 线性编码与解码连线图 4．将此信号通过缓冲放大器，作为模拟信 道，其带宽可以调整，用示波器观察通过放大器后的波形，并观察其眼图。 5．再用线性解码器解码，此时输入的状态要和编码器输出状态相同。 6．用加法器和噪声产生器构成有线信道，重复以上实验。 实验结果 原始码型 1. 双极性不归零码（ NRZL）信号波形 2. 基于传号的差分双极性不归零码（ NRZM）信号波形 3. 单极性不归零码（ UNIRZ）信号波形 4. 双极性归零码（ BIPRZ）信号波形 5. 归零的传号交替反转码（ RZAMI）信号波形 6. BIOL 信号波形 7. DICODENRZ 信号波形 8. DUOBINARY 信号波形 实验结果分析 由上述的频谱分析可以清晰地看出各种编码的特性：例如对比双极性不归零码与单极性不归零码，从其频谱中可得单极性不归零码具有离散分量；双极性归零码的主瓣宽度是双极性不归零码的主瓣宽度的两倍。 这些和书上学到的知识一致，通过实验我们对这些书本上的知识有了更直观更深刻的理解。 在收端，只要将双极性归零码的信号波形经简单的非线性变换（全波整流）变为单极性归零码，即可从中提取定时信息。 实验五：时钟恢复 实验目的 (1) 了解从线路码中提取时钟的原理 (2) 了解从 RZAMI 码中提取 时钟的实现方法 实验步骤 （ 1） 按图连接各模块。 将移向模块印刷电路板上的拨动开关拨到 lo。 （ 2） 用示波器观察各点波形。 （ 3） 调节缓冲放大器的 k 波形，是的放大器输出波形足够大，经移相器移相后，比较器输出 ttl电平的恢复时钟。 （ 4） 就恢复时钟与发送时钟分别送至双踪示波器，调节移相器的移相，使得恢复时钟与发送端时钟相位相一致。 说明原理 （ 5） 将恢复时钟送至线路解码器的时钟输入端，线路码的译码器输出原发送的伪随机序列。 实验结果 输入 AMI 的波形图 经过 Multiplier 的输出 经过乘法器后，波形全变为正，并且频谱成分增 加，在频率为二分之一码速附近功率较大 经过 Bitclock out bpf1 的输出 经过带通滤波器，取出信号主要成分，即时钟分量 Buffer out (ka) Phase shifter out Utilities out(提取得到的时钟 ) 提取的时钟为离散的脉冲信号，在频谱上清晰显示出来。 Linecode decoder(解码输出 ) 实验结果分析 由于 AMI(RZ)码的传号交替反转，所以其信号波形的功率谱中无离散的直流分量，功率集中于频率为二分之一码速附近。 虽然它的功率 谱中无离散时钟分量，在收端， 通过乘法器， 将双极性归零码的信号波形经简单的非线性变换（全波整流）变为单极性归零码，即可从中提取 出离散的时间分量，再经过还原可以得到原始波形中的完整时钟。 实验六：眼图 实验目的 了解数字基带传输系统中“眼图”的观察方法及其作用。 实验步骤 1. 将可调低通滤波器模板前面板上的开关置于 NORM 位置。 2. 将主信号发生器的 电平的方波输入于线路码编码器的 端，经四分频后，由 端输出 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”，产生长为 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 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信号波形，观察眼图。 实验结果 眼图图形 实验结果分析 将接收波形输入于示波器垂直放大器，同时调整示波器的水平扫描周期为输入码元周期的整数倍，这时在示波器上就出现了眼图。 如图所示，为二进制 PAM 产生的眼图。 通过“眼睛”的张开程度可以观察码间干扰和加性噪声对接收基带信号的影响，从而估计出系统的性能。 图中“眼睛”张开较大， 斜边的斜率较陡，说明该系统性能较好，噪声等影响较小。 实验七：采样、判决 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、并对限带基带信号进行采样、判决、恢复数据的实验方案，完成实验任务。 实验步骤 1. 自主设计图中的提取时钟的实验方案，完成恢复时钟（ TTL 电平）的实验任务。 2. 按照下图所示，将恢复时钟输入于判决模块的 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 NRZL 位置（双 极性不归零码）， SW2 开关拨到“内部”位置。 3. 用双踪示波器同时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 NRZL 码的最佳判决电平是零，判决输出的是 TTL 电平的数字信号。 实验结果 恢复时钟 在眼图睁开最大处采样 同时观察序列输入与判决输出的波形 实验结果分析 整流提取时钟并通过移相器使其与原来的定时信息同步，将眼图的中央横轴位置作为判。