《移动通信实验》PPT课件.ppt

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1、通信系统原理实验,青岛科技大学信息科学技术学院通信工程教研室李勤,TX-5通信原理教学实验系统实验目录,实验一 数字基带信号实验二 数字调制实验三 模拟锁相环与载波同步实验四 数字解调与眼图实验五 数字锁相环与位同步实验六 帧同步实验七 时分复用数字基带通信系统实验八 时分复用2DPSK、2FSK通信 系统 实验九 PCM编译码实验十 时分复用通话与抽样定理,GP-4通信电子线路教学实验系统实验目录,实验十一 振幅调制器 实验十二 混频器实验十三 调幅波信号的解调实验十四 模拟通话实验,TX-5通信原理教学实验系统实验系统涵盖了数字频带传输的主要内容及时分复用技术，其设计思路是如下图所示的两路

2、PCM/2DPSK数字电话系统。,TX-5通信原理教学实验系统布局示意图,TX-5通信原理教学实验系统实验目录,实验一 数字基带信号实验二 数字调制实验三 模拟锁相环与载波同步实验四 数字解调与眼图实验五 数字锁相环与位同步实验六 帧同步实验七 时分复用数字基带通信系统实验八 时分复用2DPSK、2FSK通信系统 实验九 PCM编译码实验十 时分复用通话与抽样定理,实验一 数字基带信号,一、实验目的,1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特

3、点。二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。,三、基本原理,基带信号 未经过调制的脉冲数字信号。数字基带传输系统直接在信道中传输数字基带信号的系统。波型数字基带信号的脉冲波形有矩形、钟形、三角形等，并无严格规定，以矩形脉冲为最常用。码型指数字与脉冲的对应关系。,四种基本码型：,什么码型好？（基本要求是前三项）（1）无平均直流成份。（2）便于提取同步信息（定时脉冲）

4、（3）不受信源统计性质影响。,四种基本码型中，只有双极性归零码能满足前两条要求，但它仍受信源统计影响。实际上它已经是三电平码。经改进，提出以下码型：（1）归零的极性交替转换码（AMI码）（2）三阶高密度双极性码（HDB3码）,消息代码 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1,AMI 码 Alternate Mark Inversion（传号交替反转码）克服了信源统计依赖性。规则：（1）无脉冲为“0”；（2）用极性交替的正负脉冲表示“1”。,AMI码+E 0 0 E+E 0 0 0 0 0 0 0-E+E 0 0-E+E,当信码中连“0”个数不超过3时，AMI码即

5、为HDB3码；当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为“1”码，记作V码。为与真正“1”码区别，V码的极性破坏了正负交替的规律，它与前一个非“0”脉冲的极性相同；,却发现：若两V码间有奇数个“1”，V码满足极性交替。若两V码间有偶数个“1”，V码不满足极性交替。,信息代码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 l 1 AMI码：-1 0 0 0 0+1 0 0 0 0-1+1 0 0 0 0-1+1HDB3码：-1 0 0 0-V+1 0 0 0+V-1+1 0 0 0+V-1+1,2.HDB3码 High Density Bipolar 3 code（三阶高密度

6、双极性码）解决AMI码在多个连零情况下无法提取同步信息的困难。,信息代码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 l 1 AMI码：-1 0 0 0 0+1 0 0 0 0-1+1 0 0 0 0-1+1,（3）为确保码中直流成份为零，V码也应保持极性交替；当两个V码之间有偶数个“1”时，将4连“0”的第一个“0”更改为与该V码极性相同的脉冲，记为B，并要求B码与其后的V码合起来，与它前面的V码保持极性交替的规律。,（4）当出现B00V时，后面相继1码的极性只好与B00V相反，与原先的AMI码不同。,HDB3的译码：因为 HDB3编码的结果，凡是单个的同极性脉冲都代表1

7、，且中间少于四个连0；凡是双连的同极性脉冲都代表存在四个连0。码流中不存在三连或更多的同极性脉冲。所以译码规则很简单：而双连的同极性脉冲，将后面的V码译为0的同时，且将V码前面的三个码元也都译为0。单个的同极性脉冲，无论什么极性都译为1；这样一来，B00V和000V都被译为0000，即不会把B当作1，也不会把000V前面的1当作0。,数字信源 本模块是整个实验系统的发终端。本单元产生NRZ（单极性不归零码）信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。实验电路中数据码用

8、红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。,AMI/HDB3编译码方框图,四、实验步骤与结果,实验结果：（1）观察并记录全1码对应的NRZ-OUT信号（参考信号）及AMI码和HDB3码。（2）观察并记录全0码对应的NRZ-OUT信号及AMI码和HDB3码。（3）将K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录NRZ-OUT信号及对应的AMI码和HDB3码。（4）将K1、K2、K3置于任意状态，K4先置A（AMI）端再置H（HDB3）端，CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3

9、单元的DET、BPF、BS-R和NRZ，记录这些信号波形。（AMI一组，HDB3一组）,实验二 数字调制,一、实验目的,1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。二、实验内容 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。2、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。,三、基本原理,载波数字调制将数字基带信号的信息转载到高频载波上去的处理过程。,载波数字调制系统（数字带通通信系统）,调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二

10、进制数字调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态。,二进制振幅键控（2ASK）信号的调制方法,Ts,载波在两种不同频率之间进行切换 生成2FSK信号的波形,二进制频移键控（2FSK）信号,载波在两种不同相位之间进行切换生成2PSK信号(数字键控法),二进制相移键控（2PSK）信号,用双极性不归零基带信号进行调幅生成2PSK信号(模拟调制法),二进制差分相移键控（2DPSK）信号,为了解决“0模糊”问题，在进行数字调相之前先进行差分编码，再对差分码进行二元数字调相，称为二元差分调相。,2DPSK调制（模拟法）流程框图,本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模

11、块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK，用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。数字调制单元的原理方框图如图所示。,2DPSK：本单元用码变换2PSK调制方法产生2DPSK信号，原理框图及波形图如图所示。相对于绝对码AK、2PSK调制器的输出就是2DPSK信号，相对于相对码、2PSK调制器的输出是2PSK信号。图中设码元宽度等于载波周期，已调信号的相位变化与AK、BK的关系当然也是符合上述规律的，即对于AK来说是“1变0不变”关系，对于BK来说是“异变同不变”关系，由AK到BK的变换也符合“1变0不变”规律。,2PSK、2D

12、PSK波形与信息代码的关系：图中假设码元宽度等于载波周期的1.5倍。2PSK信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，2PSK信号相位变化180，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。应该说明的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。,四、实验步骤与结果,本实验使用数字信源单元及数字调制单元。1、熟悉数字调制单元的工作原理。接通电源，打开实验箱电

13、源开关。将数字调制单元单刀双掷开关K7置于N端。2、示波器CH1接信源单元的(NRZ-OUT)AK，CH2接数字调制单元的BK，信源单元的K1、K2、K3置于任意状态（非全0），观察并记录AK、BK波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。3、示波器CH1接2DPSK，CH2分别接AK及BK，观察并记录AK波形、BK波形、2DPSK信号波形，总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系。4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；观察并记录这些信号。总结两个信号与AK的关系（注意“1”码与“0”码对应的2FSK信号幅度可能不

14、相等，这对传输信息是没有影响的）。,实验三 模拟锁相环与载波同步,一、实验目的,1.掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。2.掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。3.了解相干载波相位模糊现象产生的原因。二、实验内容 1.观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。2.观察环路的捕捉带和同步带。3.用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观 察相位模糊现象。,三、基本原理,所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，故又称定时。按照同步的功用把同步分为：载波同步、位同步、帧同步和网同步。1、载波同步：载波同步是指

15、在相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。这个载波的获取称为载波提取或载波同步。2、位同步(码元同步)：接收端的码元定时脉冲序列的重复频率和相位要与发送端码元保持一致。3、帧同步(群同步)：为把若干码元组成的帧加以区分而正确找到每帧的起止时刻的过程称为帧同步。4、网同步：为使数字通信网有一个统一的时间节拍标准而进行的同步。,平方变换法：平方环法：为了改善平方变换的性能，可以在平方变换的基础上，把窄带滤波器改用锁相环，这就变成了平方环法。,载波同步的方法,本实验系统的载波同步提取模块用平方环，原理方框图如图所示。模块内部使用+5V、+12V、-12V电压，所需的2

16、DPSK输入信号已在实验电路板上与数字调制单元2DPSK输出信号连在一起。,锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）及压控振荡器（VCO）组成，如下图所示。,锁相环方框图,模拟环数学模型,e(t)i(t)-o(t)，Ud(t)=Udsin e(t)，Uc(t)=Ud(t)F(P);当，Ud(t)=Ud e(t),四、实验步骤与结果,1.熟悉载波同步单元的工作原理。接好电源线，打开实验箱电源开关。2.检查数字信源单元和数字调制单元是否正常工作（用示波器观察NRZ(AK)和2DPSK信号有无，两者逻辑关系正确与否）。3.用示波器观察载波同步模块锁相环的锁定状态、失锁状态，测量环路的同步带、捕捉带

17、。（1）观察锁定状态与失锁状态，记录载波同步模块锁相环的锁定状态、失锁状态对应的Ud值。（2）测量并记录同步带与捕捉带。4.观察环路的捕捉过程 5.观察相干载波相位模糊现象 使环路锁定，用示波器同时观察并记录调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT信号。,实验四 数字解调与眼图,一、实验目的,掌握2DPSK相干解调原理。掌握2FSK过零检测解调原理。二、实验内容 1.用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形。2.用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。3.用示波器观察眼图。,三、基本原理,1、2DPSK相干解调原理,可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。,相干

18、解调法,差分相干解调法（相位比较法）,在相位比较法中，要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。,本实验系统中，2DPSK载波频率等于码速率的13倍，两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用得最多。,2DPSK相干解调波形示意图,眼图是用示波器观察基带传输系统波形时显示的图形。,行扫描周期=Tb(或nTb),示波器的连接,眼图的模型,2、2FSK过零检测解调原理,2FSK信号的解调方法有：包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。,过零检测法原理框图和各点时间波形,2FSK过零检测解调,2FSK过零检测解调器各点波形示意图,四、实验步骤与结果,1.复习前面实验的内

19、容并熟悉2DPSK解调单元及2FSK解调单元的工作原理。将数字调制单元单刀双掷开关K7置于N端。2.检查数字信源模块、数字调制模块及载波同步模块是否工作正常，使载波同步模块提取的相干载波CAR-OUT与2DPSK信号的载波CAR同相（或反相）。3.2DPSK解调实验 观察并记录数字调制单元的BK信号和AK信号，2DPSK解调单元的MU信号、LPF信号、CM信号、BS-IN信号、BK信号和AK-OUT信号。观察并记录无噪声的眼图(K7置于M端)。4.2FSK解调实验 观察并记录数字调制单元中的AK信号和2FSK解调单元中的FD信号、LPF信号、CM信号、BS-IN信号及AK-OUT信号。,实验五

20、 数字锁相环与位同步,一、实验目的,1.掌握数字锁相环工作原理以及触发式数字锁相环的快速捕获原理。2.掌握用数字环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求。3.掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。二、实验内容1.观察数字环的失锁状态、锁定状态。2.观察数字环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差、信息代码的关系。3.观察数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。,三、基本原理,位同步信号的作用：判决器的抽样脉冲；解码脉冲；PCM系统；帧同步的基准。位同步器方框图,位同步(码元同步)：接收端的码元定时脉冲序列的重复频率和相位要与发送端码元

21、保持一致。,数字锁相环,四、实验步骤与结果,1、熟悉位同步单元工作原理。2、观察数字环的锁定状态和失锁状态。记录数字信源单元的NRZ-OUT和位同步单元的BS-OUT，调节位同步单元上的可变电容C2，观察数字环的锁定状态和失锁状态。3、观察位同步信号抖动范围与位同步器输入信号连“1”或连“0”个数的关系。4、观察并记录位同步器的快速捕捉现象、位同步信号相位抖动大小及同步保持时间与环路固有频差的关系。,实验六 帧同步,一、实验目的,1.掌握巴克码识别原理。2.掌握同步保护原理。3.掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态概念。二、实验内容1.观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。2.观察帧同步码有一位

22、错误时帧同步器的维持态和捕捉态。3.观察同步器的假同步现象和同步保护作用。,三、基本原理,帧同步的任务就是在位同步信息的基础上，识别出数字信息帧的起止时刻，或者说给出每个帧的“开头”和“末尾”时刻。为了实现帧同步，可在数字信息流中插入一些特殊码字作为每个帧的头尾标记。连贯式插入法就是在每帧的开头集中插入帧同步码字的同步方法。该方法的关键是需要找到一个特殊的帧同步码组（如巴克码）。本实验系统中帧同步识别码为7位巴克码，集中插入到每帧的第2至第8个码元位置上。,帧同步模块原理框图,帧同步器信号波形,四、实验步骤与结果,1、熟悉帧同步单元的工作原理，将信源单元的NRZ-OUT、BS-OUT分别与帧同

23、步单元的S-IN、BS-IN对应相连，接通实验箱电源。2、观察同步器的维持态（同步态）观察并纪录帧同步单元的GAL、24、TH及FS信号波形以及与信源单元的NRZ-OUT的相位关系。(K1=x1110010)使信源的帧同步码（注意是K1的第2位到第8位）中错一位，重新观察上述信号。使信源帧同步码再错一位重作上述观察。3、观察同步器的捕捉态（失步态）上步中电路已经由同步态变为捕捉态，此时断开电源，再接通电源。观察并纪录帧同步单元的GAL、24、TH及FS信号波形以及与信源单元的NRZ-OUT的相位关系。将信源K1从刚才错两位状态还原为仅错一位状态，观察24信号相位是否变化。再将信源K1还原为正确

24、的帧同步码(x1110010)，观察24信号相位是否变化。分析24信号相位变化原因，从而理解同步器从失步态转为同步态的过程。4、观察并记录识别器假识别现象及同步保护器的保护作用。,实验七 时分复用数字基带通信系统,一、实验目的,1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。二、实验内容1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作。2.观察位同步信号抖动对数字信号传输的影响。3.观察帧同步信号错位对数字信

25、号传输的影响。4.用示波器观察分接后的数据信号、用于数据分接的帧同步信号、位同步信号。,三、基本原理,1、数字终端模块工作原理。2、时分复用数字基带通信系统。,四、实验步骤与结果,1、观察并记录数字信源单元NRZ-OUT波形，位同步单元BS-OUT波形，使位同步信号BS-OUT对准信源的NRZ信号中间位置并且相位抖动最小。2、将数字信源单元的K1置于1110010，观察并记录帧同步单元FS信号与信源NRZ信号的相位关系，判断帧同步单元是否工作正常。3、当位同步单元、帧同步单元已正确地提取出位同步信号和帧同步信号时，通过发光二极管观察两路8bit数据已正确地传输到终端。4、用示波器观察并记录数字

26、终端单元的SD、BD和FD信号波形。5、用示波器观察并记录分接出来的两路8bit周期信号D1(对应位同步B1、帧同步F1)和D2(对应B2、F2)。6、观察位同步抖动对数据传输的影响。用示波器观察数字终端单元的D1或D2信号，缓慢调节位同步单元上的可变电容C2，观察D1或D2信号波形变化情况和发光二极管的状况。7、观察帧同步对数据传输的影响。还原位同步单元到正确的状态，将数字信源单元的K1置为1110 010X，观察数字终端分接出来的两路信号和数字信源单元的对应关系，分析原因。,实验八 时分复用2DPSK、2FSK通信系统,一、实验目的掌握时分复用2DPSK、2FSK通信系统的基本原理及数字信

27、号的传输过程。二、实验内容用数字信源、数字终端、数字调制、数字解调、载波同步、位同步及帧同步等七个模块构成一个理想信道时分复用2DPSK、2FSK通信系统并使之正常工作。,2DPSK时分复用通信系统,图中m(t)为时分复用数字基带信号，为NRZ码。发滤波器及收滤波器的作用与基带系统相同。本实验假设信道是理想的，收、发端都无带通滤波器。,数字解调方框图,时分复用数字基带通信系统,四、实验步骤和结果1.拟定详细的2DPSK系统及2FSK系统各模块之间的信号连接方案。2.进行2DPSK/2FSK通信系统实验。按拟定的系统方案连好接线，接通实验箱电源，数字调制单元单刀双掷开关K7应置于N端。调整需要调

28、节的电位器及可变电容，使信源的两路数据正确地传输到终端。,依照信号流程检查各单元，找出故障产生点，予以排除。0）检查电源输出和接线；1）信源单元帧同步识别码设置是否正确（K1应设置为1110010），看NRZ-OUT波形是否正确；2）数字调制单元看2DPSK输出波形是否正确；3）载波同步单元的锁相环是否完全锁定（调节可变电容C34使Ud处于同步带中间）；4）位同步单元锁相环是否正确锁定（调节可变电容使BS-OUT抖动足够小）；5）2DPSK解调单元MU、LPF波形以及Vc电压设置是否正确（调节电位器使MU、LPF波形符合要求，Vc处于LPF中值），看AK-OUT与信源相同；6）帧同步单元看FS

29、-OUT信号是否正确。7）数字终端看终端二极管与信源二极管显示是否正确。8）开关机，变化数字信源数据进行检查。,实验注意事项,实验九 PCM编译码,一、实验目的,1.掌握PCM编译码原理。2.掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。二、实验内容1.用示波器观察两路音频信号的编码结果，观察PCM基群信号。2.改变音频信号的幅度，观察和测试译码器输出信号的信噪比变化情况。3.改变音频信号的频率，观察和测试译码器输出信号幅度变化情况。,三、基本原理,1、点到点PCM多路电话通信原理,PCM30/32路基群的帧结构,2、PCM编译码模块原理,四、实验步骤与结果,1.熟悉PCM编译码单元工作原理，开关K

30、9接通8KHz(置为1000状态)，开关K8置为SL1(或SL5、SL7)，开关K5、K6分别置于STA-S、STB-S端，接通实验箱电源。2.用示波器观察STA、STB，调节电位器R19(对应STA)、R20(对应STB)，使正弦信号STA、STB波形不失真(峰峰值小于5V)。3.用示波器观察PCM编码输出信号。示波器CH1接SL0，（调整示波器扫描周期以显示至少两个SL0脉冲，从而可以观察完整的一帧信号）CH2分别接SLA、PCM-A、SLB、PCM-B以及PCM，观察并记录编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及PCM信号的帧结构。开关K8分别接通SL1、SL2、SL5、SL7，

31、观察并记录PCM基群帧结构的变化情况。4.用示波器观察PCM译码输出信号 示波器的CH1接STA/STB，CH2接SRA/SRB，观察并记录这两个信号波形，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。,实验十 时分复用通话与抽样定理,一、实验目的,掌握抽样定理，了解时分复用数字电话原理。二、实验内容 1、用示波器观察模拟话音信号、时分复用话音信号。2、两人进行时分复用通话。3、改变抽样频率，验证抽样定理。,三、基本原理,两人通话单元原理图,Session A,MIC A,MIC B,SPEAKER B,SPEAKER A,Session B,放大,放大,衰减,衰减,STA-OUT,SRB-IN,S

32、TB-OUT,SRA-IN,STA-IN,SRA,STB-IN,SRB,PCM编码,PCM译码,PCM译码,PCM编码,PCM编,译码单元,两人通话单元,低通信号的均匀理想抽样定理,一个频带限制在（0，fH）内的低通信号m(t)，如果以 fs 2fH 的抽样速率进行均匀抽样，则m(t)可以由抽样后的信号完全确定可由抽样后的信号 ms(t)完全的恢复原始信号 m(t)。,最小抽样速率 fs=2fH 称为奈奎斯特(Nyquist)速率。fH 是基带信号最大频率。,四、实验步骤与结果,1熟悉PCM编译码单元和两人通话单元。2通话双方将各自的MIC和SPEAKER插头分别插入相应插座，将PCM编译码单

33、元上的开关K5和K6置于STA-IN和STB-IN。将PCM编译码单元的STA-IN、SRA、STB-IN、SRB分别与两人通话单元上的STA-OUT、SRA-IN、STB-OUT、SRB-IN接通。3将抽样频率置于8KHz（PCM单元K9开关置为1000状态），进行两人通话，用示波器观察STA-OUT、SRB-IN、STB-OUT、SRA-IN以及PCM信号。4将抽样频率置于4KHz（PCM单元K9开关置为0100状态）或2 KHz（K9开关置为0010状态），再进行两人通话，通过话音质量的变化，分析抽样频率低于奈奎斯特频率时的频谱混叠现象及其对话音质量的影响。,GP-4通信电子线路教学实验

34、系统实验目录,实验十一 振幅调制器 实验十二 混频器实验十三 调幅波信号的解调实验十四 模拟通话实验,GP-4通信电子线路教学实验系统布局示意图,调幅发射机实验组成原理框图,调幅接收机实验组成原理框图,16.455MHZ晶体振荡器,实验十一 振幅调制器,一、实验目的,1掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅（AM）和抑止载波双边带调幅（DSB-SC）的方法。2研究已调波与调制信号及载波信号的关系。3掌握调幅系数测量与计算的方法。4通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。二、实验内容 1调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。2实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。3

35、实现抑止载波的双边带调幅波。,三、基本原理,调制是把基带信号携带的信息转载到高频信号上的处理过程。如何调制：高频载波信号为c(t)=A cos ct；让它的幅度按基带信号变化：AA(t)=A0+m(t)，称为调幅调制。全载波调幅信号为 SAM(t)=A0+m(t)c(t)抑止载波双边带调幅 SDSB(t)=m(t)c(t)调制方法：幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ左右的低频信号为调制信号。,四、实验步骤与结果,1.MC

36、1496静态工作点调测：使调制信号V=0,载波Vc=0(短路块J11、J17开路)，调节VR7、VR8使各引脚偏置电压接近下列参考值：2抑止载波振幅调制：载波信号：J12端输入载波信号Vc(t),其频率fc=10MHz,峰峰值UCPP100300mV。调制信号：J16端输入调制信号V(t),其频率f1KHz左右，先使峰峰值UPP0。抑止载波振幅信号：调节VR8，使输出VO=0(此时U4U1)，再逐渐增加UPP，则输出信号VO(t)的幅度逐渐增大，最后出现抑止载波的调幅信号。,3全载波振幅调制:载波信号：J12端输入载波信号Vc(t),fc=10MHz,UCPP100300mV。调节平衡电位器V

37、R8，使输出信号VO（t）中有载波输出（此时U1与U4不相等）。调制信号：再从J16端输入调制信号，其f大约为1KHz。全载波振幅调制信号：当UPP由零逐渐增大时，则输出信号VO（t）的幅度发生变化，最后出现有载波调幅信号的波形，记下AM波对应Ummax和Ummin，并计算调幅度m。4加大V，观察波形变化，画出过调制波形并记下对应的V、VC值进行分析。附：调制信号V可以用外加信号源，也可直接采用实验箱上的低频信号源。将示波器接入J22处，（此时J17短路块应断开）调节电位器VR3，使其输出1KHz左右不失真信号，改变VR9可以改变输出信号幅度的大小。将短路块J17短接，示波器接入J19处，调节

38、VR9改变输入V的大小。,实验十二 混频器,一、实验目的,1掌握晶体三极管混频器频率变换的物理过程。2掌握由集成模拟乘法器实现的平衡混频器频率变换的物理过程。3比较晶体管混频器和平衡混频器对输入信号幅度及本振电压幅度要求的不同点。二、实验内容 1研究晶体管混频器的频率变换过程。2研究平衡混频器的频率变换过程。,三、基本原理,混频器常用在超外差接收机中，它的任务是将已调制（调幅或调频）的高频信号变成已调制的中频信号而保持其调制规律不变。本实验中包含两种常用的混频电路：晶体三极管混频器和平衡混频器。输入信号频率 fs10MHz，本振频率fo16.455MHz，其选频回路选出差拍的中频信号频率fi6

39、.455MHz。,调幅发射机实验组成原理框图,调幅接收机实验组成原理框图,16.455MHZ晶体振荡器,四、实验步骤与结果,（一）平衡混频器1全载波振幅调制:载波信号：J6端输出载波信号Vc(t),fc=10MHz,UCPP=300mV。调制信号：J22端输出调制信号，其f=1KHz左右。全载波振幅调制信号：J23端输出全载波调幅信号，调幅度m30%。2将J33,J34,J48,J49全断开，观察并记录本振信号J43（f=16.455MHz,U=500mv）。3关机。用跳线将全载波调幅信号（J23）接到平衡混频器输入端J47（XXH.IN）。开机。4将平衡混频器的短路环J49（BZ）接通，J3

40、3,J34,J48全断开，从平衡混频器输出端J54（）处观察混频输出中频电压波形。5 调节电位器VR19（50K），观察波形变化。,（二）晶体管混频器：1观察晶体管混频前后的波形变换：将J33,J34,J48,J49全断开，观察本振信号J43(300mv)。将J28短路块连通在C.DL，J34（BZ.IN）短路块连接在下横线处，平衡混频中的J49断开，即将16.455MHZ本振信号加入晶体管混频器上。将10MHZ100mV左右的高频小信号（本实验板上调幅器J23的输出信号（TF.OUT）加到晶体管混频器信号输入端J32处，此时短路块J33应置于开路。用示波器在晶混的输出端（JH.OUT）J36

41、处可观察混频后的中频电压波形。2用无感小起子轻旋CP3中周，观察波形变化，直到中频输出达到最大，记下输入信号fs幅度和输出中频电压幅度，计算其混频电压增益。3用示波器分别观察输入信号Vs和输出中频信号Vi的载波频率，在观察波形中，注意它们之间频率的变化，并用示波器分别测出输入信号频率（在J32处）、本振频率（在J35处）、混频输出频率（在J36处），并分析比较。,调幅发射机实验组成原理框图,调幅接收机实验组成原理框图,16.455MHZ晶体振荡器,实验十三 调幅波信号的解调,一、实验目的,1掌握调幅波的解调方法。2掌握二极管峰值包络检波的原理。3掌握包络检波器的主要质量指标，检波效率及各种波形

42、失真的现象，产生的原因以及克服的方法。二、实验内容1完成普通调幅波的解调。2观察抑制载波的双边带调幅波的解调。3观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器不加高频滤波的现象。,三、基本原理,要求A0|m(t)|max的过调制情况，应避免。思考题：如果发生过调制，会造成什么问题？,AM调制信号的时域表达和波形：,(1）包络检波（二极管单向导通性）（2）低通滤波（除去高频成分）（3）隔断直流（恢复基带波形）,调幅波信号的解调原理：（非相干解调）,四、实验步骤与结果,1解调全载波调幅信号（1）从J47(XXH.IN)处输入m30%的已调波，从平衡混频器输出端J54（）处观察混频输出中

43、频电压波形。（2）J29连通，调节VR14，J38(ZP.OUT)处观察二次混频输出455KHZ，m30%的已调波。（3）J40(ZF.IN)连通，从J55(ZF.OUT)处观察中放输出信号。（4）短路环J46连通，将开关S13拨向左端，S14、S15、S16均拨向右端，将示波器接入J52(JB.OUT)，观察检波输出波形。（5）加大调制信号幅度，使m=100%,观察记录检波输出波形。J52(JB.OUT)。2观察对角切割失真:保持以上输出,将开关S15拨向左端，检波负载电阻由3.3K变为100K，在J52处用示波器观察波形，并记录与上述波形进行比较。3观察底部切割失真:将开关S16拨向左端，

44、S15也拨向左端,在J52处观察波形，并记录与正常鲜调波形进行比较。4观察检波器不加高频滤波的现象:将开关S15，S16还原到右端，将开关S14拨向左端，在J52处观察。,实验十四 模拟通话,一、实验目的,通过实验使学生对一个实际通信系统建立感性认识，提高学生学习兴趣。巩固课堂所学知识。二、实验内容 进行调幅系统通话实验。,调幅发射机实验组成原理框图,调幅接收机实验组成原理框图,三、实验步骤与结果,（一）AM发射机实验：1“振荡器与频率调制”单元：用示波器观察J6（ZD.OUT）输出10MHZ载波信号，调整电位器VR5，使其输出幅度为0.3V左右。2“低频调制信号”单元：开关S6拨向左端，将示

45、波器连接到振幅调制模块中J22处（TZXH），调整VR9，使输出1KHZ正弦信号VPP=0.10.2V。3“振幅调制”单元：将示波器接在J23（TF.OUT）处可观察到普通调幅波，调幅度小于30%。（二）AM接收机实验1“本振”单元：用示波器观察J43（BZ.OUT）输出16.455MHZ本振信号，调整电位器VR16，使其输出幅度为0.5V左右。2“平衡混频器”单元：在平混信号输入端J47处（XXH.IN）处加入10MHZ调幅度小于30%的调幅信号。J48断开，J49连通到下横线处，示波器在输出端J54（）端可观察到混频后6.455MHZ的AM波。3“二次混频与鉴频”单元：将J29连通到下横线

46、处，开关S9拨向右端，调整VR14使二次混频输出J38（）输出0.2V，455KHZ不失真的调幅波。,4“中放”单元：连通中放模块中J40到下横线处，在中放输出端J55（ZF.OUT）处可观察到放大后的AM波。5“振幅解调”单元：J46连通，开关S13拨向左端，S14、S15、S16拨向右端，在J52（JB.OUT）处可观察到解调后的低频信号。S15拨向左端可观察到对角切割失真，S15、S16同时拨向左端可观察到底部切割失真。S14拨向左端可观察到不加高频滤波的现象。7“低放”单元：若J42连通，则在J44（DF.OUT）处可观察到放大后的低频信号。（三）调幅系统通话1“低频调制信号”单元：将话筒插入调制信号模块中J18处，该模块中S6拨向右端。2“低放”单元：将耳机插入低放模块J41处。3调幅系统联调，可在耳机中听到对方通过话筒、调幅、检波、低放出来的声音。4调整“低频调制信号”模块中的VR9、“二次混频与鉴频”模块中的电位器VR14和“低放”模块中的VR17使声音适中。7将示波器接入低放模块输出端J44，低频调制信号模块J22处，对话筒讲话，可在示波器上观察声音信号波形。,习题1、画出调幅发射机和调幅接收机组成框图，对应点的实测波形并标出测量值大小。2、写出通话实验调试过程中遇到的问题及解决办法。3、写出学习本门课程的心得体会。,