实验六 频率调制——北航
实验六北航_自控实验报告_状态反馈和状态观测器
成绩北京航空航天大学自动控制原理实验报告学院电子信息工程专业方向班级学号学生姓名指导教师自动控制与测试教学实验中心实验六状态反馈与状态观测器实验时间2015.6.15 实验编号 17 同组同学无一、实验目的：1. 掌握用状态反馈进行极点配置的方法。
2. 了解带有状态观测器的状态反馈系统。
二、实验原理：1. 闭环系统的动态性能与系统的特征根密切相关，在状态空间的分析中可利用状态反馈来配置系统的闭环极点。
这种校正手段能提供更多的校正信息，在形成最优控制率、抑制或消除扰动影响、实现系统解耦等方面获得广泛应用。
2. 为了实现状态反馈，需要状态变量的测量值，而在工程中，并不是状态变量都能测量到，而一般只有输出可测，因此希望利用系统的输入输出量构成对系统状态变量的估计。
解决的方法是用计算机构成一个与实际系统具有同样动态方程的模拟系统，用模拟系统的状态向量作为系统状态向量的估值。
3. 状态观测器的状态和原系统的状态之间存在着误差，而引起误差的原因之一是无法使状态观测器的初态等于原系统的初态。
引进输出误差的反馈是为了使状态估计误差尽可能快地衰减到零。
4. 若系统是可控可观的，则可按极点配置的需要选择反馈增益阵k，然后按观测器的动态要求选择H，H的选择并不影响配置好的闭环传递函数的极点。
因此系统的极点配置和观测器的设计可分开进行，这个原理称为分离定理。
三、实验内容：1. 设控制系统如6.1图所示，要求设计状态反馈阵K，使动态性能指标满足超调量%5%≤σ，峰值时间stp5.0≤。
2. 被控对象传递函数为57.103945.3100)(2++=SSsG写成状态方程形式为CXYBuAXX=+=式中⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=945.357.1031A，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1B；[]0100=C；模拟电路图虚线内表示连续域转换成离散域在计算机中的实现方法：)()()1(k Hu k Gx k x +=+其中AT e G =B dt t H T ⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎰0)(ϕ At e t =)(ϕ21⨯---K 维状态反馈系数矩阵，由计算机算出。
频率调制实验报告数据
频率调制实验报告数据
实验概述
本次实验旨在通过频率调制技术，将一个模拟信号转化为可以传输的调制信号。
实验中我们使用了频率调制电路和示波器来观察和记录实验数据。
实验装置
1. 频率调制电路
2. 外部模拟信号源
3. 示波器
实验步骤
1. 连接外部模拟信号源输出到频率调制电路的输入端。
2. 将频率调制电路的调制信号输出连接到示波器的输入端。
3. 打开示波器，调整示波器的参数以便观察调制信号的波形。
数据记录与观察
使用示波器观察了不同频率下调制信号的波形，并记录下了具体的数值。
实验数据
下表为不同模拟信号与调制信号的频率对比表。
模拟信号频率（Hz）调制信号频率（Hz）
100 1000
200 2000
300 3000
400 4000
500 5000
观察结果
通过观察示波器上显示的波形，发现调制信号的频率是模拟信号频率的10倍。
同时，调制信号的幅值与模拟信号的幅值保持一致。
结论
在本次实验中，通过使用频率调制电路和示波器，我们成功地将一个模拟信号转化为了可以传输的调制信号。
实验结果表明，调制信号的频率是模拟信号频率的10倍，并且幅值保持一致。
频率调制技术在实际应用中具有广泛的用途，例如无线通信、广播等。
通过实验的数据观察和分析，我们掌握了频率调制技术的基本原理和特性，为日后的频率调制应用提供了基础。
实验六、锁相环及频率调制与解调电路
实验六、锁相环及频率调制与解调电路一、实验原理：实验前要求预习有关锁相环工作原理、锁相环同步与捕捉的基本概念以及基于锁相环的频率调制（图6－1）与解调电路（图6－2）的主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。
二、实验元件与设备：1. 传感器实验主板；2. LM565 （2 个）；3. 电阻：1.5K?（棕绿黑橙橙）× 4，2K?（红黑橙）× 2；4. 电容: 0.47uF（474）×2, 10uF（106）×2,1000pF（102）×2 ；5. 差动放大器、二阶低通滤波器；6. 跳线若干；三、基本实验内容：1. 参照图 6 －1 、6 －2，用LM565 模拟集成锁相环构成FM 调制与解调电路，载波频率fo ＝250KHz ，调制信号（从IN2 输入）频率为1KHz，Vpp<750mv 的正弦信号。
（由于本实验所用的频率较高，建议使用高性能采集卡DSO500 ）2. 锁相环特性测试用“调制电路VCO 输出（Vx）”作信号源。
（调节Rtz ：，使VCO 频率变化。
）测试解调电路锁相环的锁定范围与捕捉范围（也可以用信号源输出矩形波进行锁定范围与捕捉范围的测量，但应注意输出矩形波幅度不要过大）3.用锁相环实现调制电路，实际是利用锁相环PLL（Phase Lock Loop ）内部的VCO 作调制电路（PLL 不需要闭环），根据实验指标要求确定元件参数后安装电路，C1 的设置应考虑满足最大平坦度响应要求，插查电路无误后接通电源，并通过调整电位器R137 来调整VCO 的中心频率f01 为250KHz（fo 可用频率计或示波器测试），从IN2 加入的调制信号，在VCO 输出端Vx 观察调频输出。
若波形不正常，则调整电路，使工作正常。
图6－1 FM 调制电路4.根据实验指标要求，自行设计运放差动放大电路和二阶有源低通滤波电 路，确定元件参数后安装电路。
数字信号处理（北航）实验一报告
数字信号处理（北航）实验⼀报告《数字信号处理》配套实验指导书课程名称：数字信号处理（Digital Signal Processing）实验总学时数：12实验室地点：北京航空航天⼤学宇航学院图像中⼼实验要求与⽬的：《数字信号处理》课程是电⼦信息、电⼦信息科学与技术、通信⼯程等专业的重要专业基础课。
本课程以信号与系统、⼯程数学为基础，要求学⽣掌握时域离散信号和系统的基本理论、基本分析⽅法以及 FFT 、数字滤波器等数字信号处理技术。
学会综合运⽤数字信号处理的理论知识进⾏信号的采样，重构，频谱分析和滤波器的设计，了解⼏种基本的调制解调原理，掌握⽤数字信号处理的⽅法实现模拟电路中信号的调制与解调的⽅法，并能通过理论推导得出相应结论。
在此基础上学会利⽤Matlab作为编程⼯具进⾏计算机实现，从⽽加深对所学知识的理解，建⽴概念。
《数字信号处理》是⼀门理论与实践联系紧密的课程，所以本课程安排3个综合实验，以帮助学⽣掌握数字信号处理技术，提⾼学⽣分析问题和解决问题的能⼒，并通过实验培养学⽣的创新意识。
本实验课程的基本要求如下：1 ．学习⽤MATLAB 语⾔编写数字信号处理的程序，通过实验加深对课堂所学知识的理解；2 ．上机前应按照要求把实验内容准备好，编好程序，了解需要改变的参数，预计结果；3 ．观察实验结果，得出结论；4 ．实验结束后提交实验报告实验项⽬与内容提要实验考核：采⽤实验操作与实验报告综合评分MATLAB概述1．MATL AB简介实践的需要推动了科技的发展,从⽽促进了社会的进步。
由于与数学经常打交道的科学家,⼯程技术⼈员在实际⼯作中⼤量数学计算的需要，便促进了具有数值计算强⼤功能和卓越的数据可视化能⼒的计算机⾼级语⾔MATLAB的出现。
MATLAB名字由MATrix和LABoratory 两词的前三个字母组合⽽成。
那是20世纪七⼗年代，时任美国新墨西哥⼤学计算机科学系主任的Cleve Moler出于减轻学⽣编程负担的动机，为学⽣设计了⼀种数学⼯具软件。
北航自动控制原理实验报告(完整版)
自动控制原理实验报告一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 二、实验目的1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法3、学习阶跃响应的测试方法三、实验内容1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T 时的响应曲线，测定过渡过程时间T s2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量及过渡过程时间T s四、实验原理及实验数据 一阶系统系统传递函数：由电路图可得，取则K=1， T 分别取：0.25, 0.5, 1T 0.25 0.501.00 R 2 0.25M Ω 0.5M Ω 1M Ω C1μ1μ1μT S 实测 0.7930 1.5160 3.1050 TS 理论 0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1图1.2图1.3误差计算与分析（1）当T=0.25时，误差==6.12%；（2）当T=0.5时，误差==1.32%；（3）当T=1时，误差==3.58%误差分析：由于T 决定响应参数，而,在实验中R 、C 的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上图1.1图1.2图1.3也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。
但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基本得到了预期结果。
实验结果说明由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T 确定，T 越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。
二阶系统系统传递函数：令二阶系统模拟线路0.25 0.50 1.00 R 4210.5C 2111实测 45.8% 16.9% 0.6% 理论 44.5% 16.3% 0% T S 实测13.98605.48954.8480T S 理论 14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1图2.2图2.3注：T s 理论根据matlab 命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出，否则误差较大。
频率调制实验报告
频率调制实验报告一、实验目的：通过本次实验，掌握频率调制的原理和方法，了解频率调制在通信系统中的应用。
二、实验原理：频率调制是指在信号调制过程中，改变信号的频率以实现信号的传输和调制。
频率调制可以将模拟信号转换为远距离传输的载波信号，常见的应用包括调频广播、调频电视、无线电通信等领域。
频率调制的主要实现方式包括调频调制（FM）和相移键控调制（PM）。
三、实验仪器与材料：1. 示波器2. 音频信号发生器3. 频率调制解调实验箱4. 连接线5. 电源线四、实验步骤：1. 将音频信号发生器与调频解调实验箱相连，并接通电源；2. 在音频信号发生器上输入一个正弦波载频率的模拟信号；3. 在频率调制解调实验箱上进行频率调制的调节，观察调制后的信号波形；4. 调节调频解调实验箱的解调部分，观察解调后的信号波形；5. 分析实验结果，并记录数据。
五、实验结果与分析：在实验中，我们成功实现了对模拟信号的频率调制，并通过示波器观察到了调制前后的信号波形变化。
实验结果表明，频率调制可以改变信号的频率特性，从而实现信号的传输和调制。
通过观察解调后的信号波形，我们可以验证频率调制的有效性，并进一步了解频率调制在通信系统中的应用。
六、实验总结：本次实验通过频率调制的实际操作，使我们更深入地理解了频率调制的原理和方法。
实验结果也验证了频率调制在通信系统中的重要作用。
在今后的学习和研究中，将深入探讨频率调制的相关知识，并将其应用于实际工程中。
七、实验心得：通过本次实验，我们感受到了实验操作的乐趣和挑战，同时也认识到了频率调制在通信领域的广泛应用。
在未来的学习和工作中，我们将不断深化对频率调制的理解，努力创新和应用，为通信技术的发展贡献自己的力量。
以上就是关于频率调制实验的报告，希望对你有所帮助。
频率调制实验报告
一、实验目的1. 理解频率调制的原理及其在通信系统中的应用。
2. 掌握变容二极管调频器的工作原理和电路设计。
3. 学习使用示波器和频率计等仪器对调频信号进行观测和分析。
4. 熟悉调频信号的解调过程。
二、实验原理频率调制（Frequency Modulation，简称FM）是一种通过改变载波的频率来传递信息的调制方式。
在频率调制中，调制信号（信息信号）与载波信号相乘，得到调频信号。
调频信号的特点是频率随调制信号的变化而变化，而幅度保持不变。
变容二极管调频器是一种常用的调频电路，其工作原理如下：1. 调制信号通过电容C1加到变容二极管D1的结电容上，改变结电容C1的大小。
2. 变容二极管D1的结电容C1与外部LC振荡回路构成谐振回路，谐振频率f0由LC振荡回路的参数决定。
3. 当调制信号加到变容二极管D1上时，结电容C1的变化导致谐振频率f0的变化，从而实现频率调制。
三、实验仪器与设备1. 变容二极管调频器实验装置2. 示波器3. 频率计4. 信号发生器5. 调制信号发生器6. 信号源四、实验步骤1. 搭建变容二极管调频器电路：根据实验装置提供的设计图，连接变容二极管D1、电容C1、LC振荡回路等元件，并接入信号源。
2. 调节电路参数：调整LC振荡回路的参数，使谐振频率f0与信号源频率f0'相等。
3. 观察调频信号：使用示波器观察调制信号和调频信号的波形，分析调频信号的特点。
4. 测量调频信号频率：使用频率计测量调频信号的频率，并与理论计算值进行比较。
5. 解调调频信号：使用调制信号发生器产生与调制信号频率相同的本振信号，通过解调电路将调频信号还原为调制信号。
五、实验结果与分析1. 调频信号波形：通过示波器观察，调频信号的波形呈正弦波形，频率随调制信号的变化而变化。
2. 调频信号频率：使用频率计测量调频信号的频率，结果显示频率随调制信号的变化而变化，符合理论预期。
3. 解调信号波形：通过解调电路将调频信号还原为调制信号，解调信号的波形与原始调制信号基本一致。
频率调制实验指导书
图 2 相位调制 在此次实验中，NI USRP-2920 通过天线接收 FM 信号，经模拟下变频后，再 使用两个高速模拟/数字转化器和数字下变频后将信号下变频至基带 I/Q 采样点， 采样点通过千兆以太网接口发送至 PC，并在 LabVIEW 中进行信号处理。 假设已知调频信号的数学表达式：
t sFM (t ) Ac cosc t k f m( )d
5
⑺用橙色通道线将程序框图左边的 while 循环与 subResampleWF.vi 中的重采
样（dt）模块的输入端连接起来。 ⑻删除 subSound_Out_16b_mono.vi 右侧的棕色波形线和 subResFMpleWF.vi 上方的输出和移位寄存器右侧的连线。 ⑼最后，删除进入 PS/PSD VI 的 VI，并连接导数和重采样波形 VI。 ⑽运实验的目的是实现一个基于 LabVIEW 和 NI-USRP 平台的调频收音机，并 正确接收空中的调频广播电台信号。 让学生可以直观深入的理解调频收音机的工 作原理，感受真实信号。并通过实验内容熟悉图形化编程方式，了解软件 LabVIEW 和 USRP 硬件基本模块的使用和调试方法，为后续实验奠定基础。
四、实验任务
实验结束后你必须提交的作业包括：
4
1) FM Receiver.vi。 2) 按照要求完成的实验报告。 下面说明 FM_Rx.vi 的设计过程， 完成后的效果可以收听 FM 广播电台节目。 FM 收音机的原理框图如图 4 所示。在学生程序 FM Receiver.vi 中，框图中接收 调频信号等模块都已经给出，FM 解调部分是同学需要结合通信原理设计算法并 完成的。下面给出实验指导： 接收 调频 信号 调 谐 ( 选择 频率) FM 解调
频率调制实验报告分析
一、实验背景频率调制（Frequency Modulation，简称FM）是一种常见的信号调制方式，通过改变载波的频率来传输信息。
与幅度调制相比，频率调制具有抗干扰能力强、音质好等优点。
本次实验旨在通过搭建频率调制实验电路，验证频率调制的基本原理，并分析其性能。
二、实验目的1. 熟悉频率调制的基本原理和实验方法；2. 掌握频率调制实验电路的搭建和调试；3. 分析频率调制实验结果，了解其性能特点。
三、实验原理频率调制的基本原理是：将信息信号（基带信号）与载波信号进行调制，使载波信号的频率随信息信号的变化而变化。
实验中，我们采用变容二极管作为调制器，通过改变变容二极管的电容值来控制载波的频率。
四、实验器材1. 变容二极管；2. 高频信号发生器；3. 低频信号发生器；4. 频率计；5. 示波器；6. 频率调制实验电路板；7. 连接线等。
五、实验步骤1. 搭建频率调制实验电路，包括变容二极管调制器、低频信号发生器、高频信号发生器等；2. 将低频信号发生器产生的信号输入变容二极管调制器，改变电容值，观察载波信号的频率变化；3. 将调制后的信号输入高频信号发生器，观察调制信号的频率变化；4. 使用频率计测量调制信号的频率，分析其调制特性；5. 使用示波器观察调制信号的波形，分析其波形特性。
六、实验结果与分析1. 调制特性分析实验结果表明，当改变变容二极管的电容值时，载波信号的频率发生相应变化。
随着电容值的增大，载波频率降低；随着电容值的减小，载波频率升高。
这符合频率调制的基本原理。
2. 频率特性分析实验中，我们测量了调制信号的频率。
结果表明，调制信号的频率变化与输入的低频信号成线性关系，即调制信号的频率变化量与低频信号幅度成正比。
这说明频率调制具有较好的线性特性。
3. 波形特性分析实验中，我们使用示波器观察了调制信号的波形。
结果表明，调制信号的波形较为稳定，无明显失真。
这说明频率调制具有较好的波形特性。
4. 抗干扰能力分析与幅度调制相比，频率调制具有更强的抗干扰能力。
频率调制实验报告
频率调制实验报告1 引言1.1 实验背景及意义频率调制（Frequency Modulation，简称FM）作为一种重要的信号调制方式，在无线通信、广播、雷达等领域有着广泛应用。
与幅度调制相比，频率调制具有抗干扰能力强、信号带宽宽、传输距离远等优点。
随着科技的发展，频率调制技术在数字通信、卫星通信等领域发挥着越来越重要的作用。
本实验旨在通过频率调制实验，使学生深入理解频率调制的基本原理，掌握频率调制信号的产生、传输和接收方法，培养实际操作能力和科学思维。
1.2 实验目的本实验的主要目的有以下几点：1.加深对频率调制原理的理解，掌握频率调制信号的产生、传输和接收方法；2.学习使用相关实验设备，提高实际操作能力；3.分析实验数据，探讨频率调制信号的特点及其影响因素；4.培养学生解决实际问题的能力，为后续相关课程打下基础。
1.3 实验原理频率调制是一种基于载波频率变化的调制方法。
在频率调制过程中，载波的频率随调制信号的幅值变化而变化，而载波的幅度保持不变。
频率调制信号的表达式为：[ s(t) = A_c (2f_c t + f _{0}^{t} m()d) ]其中，( A_c ) 表示载波幅度，( f_c ) 表示载波频率，( f ) 表示调制指数，( m(t) ) 表示调制信号。
频率调制的关键参数包括调制指数、信号带宽、频偏等。
调制指数是衡量频率调制程度的参数，其值越大，频率调制效果越明显。
信号带宽与调制信号的最高频率成分有关，一般来说，频率调制信号的带宽较宽。
频偏是指载波频率变化的最大值，它决定了频率调制信号的传输距离和抗干扰能力。
本实验将围绕频率调制原理，设计实验方案，探讨频率调制信号的产生、传输和接收过程。
2 实验设备与仪器2.1 实验设备频率调制实验所需的主要设备包括信号发生器、频率计数器、示波器和频率调制器。
信号发生器用于产生稳定的原始信号，频率计数器用于精确测量信号的频率，示波器用于观察信号的波形，频率调制器则负责对信号进行频率调制。
高频_频率调制实验报告
一、实验目的1. 理解频率调制的原理，掌握频率调制的基本方法。
2. 通过实验，观察和分析频率调制信号的特性。
3. 学习使用频率调制器，并了解其工作原理。
4. 掌握频率调制信号解调的方法。
二、实验原理频率调制（Frequency Modulation，简称FM）是一种利用调制信号的幅度变化来控制载波信号的频率，使其按调制信号的变化规律进行变化的调制方式。
频率调制具有抗干扰能力强、音质好等优点，广泛应用于广播、通信等领域。
在频率调制中，调制信号称为调制信号（Modulating Signal），载波信号称为载波（Carrier Signal）。
调制信号的频率称为调制频率（Modulating Frequency），载波的频率称为载波频率（Carrier Frequency）。
频率调制的原理可以表示为：\[ f_c(t) = f_{c0} + k_m \cdot u_m(t) \]其中，\( f_c(t) \)为调制后的频率，\( f_{c0} \)为载波频率，\( k_m \)为调制系数，\( u_m(t) \)为调制信号。
三、实验仪器与设备1. 频率调制器2. 高频信号发生器3. 低频信号发生器4. 示波器5. 频率计6. 双踪示波器7. 万用表四、实验步骤（1）连接实验仪器，确保各仪器工作正常。
（2）设置高频信号发生器，输出频率为\( f_{c0} \)的载波信号。
（3）设置低频信号发生器，输出调制信号。
2. 频率调制实验（1）将载波信号输入频率调制器，调节调制系数\( k_m \)，观察调制后的频率调制信号。
（2）使用示波器观察调制信号的波形，记录调制信号的频率变化范围。
（3）使用频率计测量调制信号的频率，记录频率变化范围。
3. 频率调制信号解调实验（1）将频率调制信号输入解调器，观察解调后的信号。
（2）使用示波器观察解调信号的波形，记录解调信号的波形。
（3）使用示波器观察解调信号的频率，记录解调信号的频率。
频率调制实验报告
频率调制实验报告频率调制（Frequency Modulation, FM）实验报告是电子工程相关专业的学生在完成频率调制相关实验后撰写的文档，用于记录实验过程、结果以及分析。
一般来说，一个完整的频率调制实验报告应该包括以下几个主要部分：1. 实验目的：阐述实验的目的和意义，例如通过实验了解频率调制的基本原理、掌握频率调制的实现方法、学习使用相关测试仪器等。
2. 实验原理：详细描述频率调制的理论背景，包括调制解调的基本概念、数学表达式、实现技术等。
此部分应确保内容准确无误，便于读者理解实验的科学依据。
3. 实验设备与材料：列举实验中使用的所有设备和材料，包括信号发生器、示波器、频率计、调制器、解调器等，以及具体型号和规格。
4. 实验内容与步骤：详细记录实验操作的每一个步骤，包括仪器的连接、参数的设置、信号的产生与测量等。
这一部分应尽可能详细，以便他人能够重复实验。
5. 实验结果：呈现实验中获得的数据和观察到的现象，通常包括图表、波形图等视觉辅助材料，以直观显示实验结果。
6. 结果分析与讨论：对实验结果进行深入分析，讨论实验数据与理论预期之间的差异，可能的原因以及对实验设计或执行过程的反思。
7. 结论：总结实验的主要发现，强调实验目的是否已经达到，以及实验对于理解频率调制原理的贡献。
8. 参考文献：列出实验报告中引用的所有文献资料，包括书籍、期刊文章、网络资源等。
9. 附录：可能包括额外的实验数据、原始记录、计算机代码等支持性材料。
在撰写频率调制实验报告时，应保证内容的严谨性和完整性，同时注意版面布局的合理性和文字表述的清晰性。
通过这样的实验报告，不仅可以巩固理论知识，而且可以提高实验技能和科学研究能力。
北航数字信号处理实验报告
实验名称幅度调制和解调实验科目数字信号与处理院系名称专业名称学号学生姓名年月日实验三：幅度调制和解调一、实验目的了解几种基本的调制解调原理，掌握用数字信号处理的方法实现模拟电路中信号的调制与解调的方法。
通过理论推导得出相应结论，再利用Matlab作为编程工具进行计算机验证实现，从而加深理解，建立概念。
二、实验内容1．利用Matlab实现信号的调制，过调制，欠调制等状态。
2．用高频正弦信号分别实现对（1）低频周期方波信号，（2）低频正弦信号（3）低频周期三角波信号的调制，观察调制后频率分布状态，实现抑制载波的幅度调制。
3．设计实验，实现含有载波的幅度调制。
观察调制和解调的结果，与抑制载波的幅度调制有何不同。
4．设计实验，观察待调制波信号幅度变化对调幅系数的影响。
5．模拟峰值检测（包络检波）电路中的二极管的功能。
6．了解峰值检波（包络检波）的原理，并编程实现。
7．了解同步检波的原理，并编程实现。
三、实验原理1．幅度调制用一个信号(称为调制信号)去控制另一个信号(称为载波信号)，让后者的某一特征参数如幅值、频率、相位，按前者变化的过程，就叫调制。
调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。
调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。
在通信系统中为了适应不同的信道情况（如数字信道或模拟信道、单路信道或多路信道等），常常要在发信端对原始信号进行调制，得到便于信道传输的信号，然后在收信端完成调制的逆过程──解调，还原出原始信号。
用来传送消息的信号叫作载波或受调信号，代表所欲传送消息的信号叫作调制信号，调制后的信号叫作已调信号。
用调制信号控制载波的某些参数，使之随调制信号而变化，就可实现调制。
受调信号可以是正弦波或脉冲波，所欲传送的消息可以是话音、图像或其他物理量，也可以是数据、电报和编码等信号。
前者是模拟信号，后者是数字信号。
调制是一种非线性过程。
载波被调制后产生新的频率分量，通常它们分布在载频f C的两边，占有一定的频带，分别叫做上边带和下边带。
北航物理演示实验光学
物理光学演示实验之--光的θ调制
13171101/颜寒祺【实验仪器】θ调制实验仪（主要仪器）、透镜、滤波器、光源
【实验原理】
以不同取向的光栅调制物平面上的不同部位，白光通过后产生不同取向的彩色光谱，在频谱面上通过空间滤波器将所需要的颜色通过，可使相平面不同部位呈现不同的颜色。
【实验步骤】
图（1）
按图(1)所示布置光路图，物放在聚光镜之后，成像透镜放在接近于频谱面的位置。
这时候能看见彩色的衍射图。
在频谱面上放上空间滤波器，若调节滤波器，可是相应部位呈现你设想的颜色。
【实际应用】
空间调制器可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下，改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长，或者把非相干光转化成相干光。
由于它的这种性质，可作为实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等系统中构造单元或关键的器件。
在光信息处理系统中,它是系统和外界信息交换的接口。
它可以作为
系统的输入器件,也可在系统中用作变换或运算器件。
作为输入器件时,其功能主要是将待处理的原始信息处理成系统所要求的输入形式。
此时,空间光调制器作为输入传感器,可以实现电-光转换、串行-并行转换、非相干光-相干光转换、波长转换等。
另外,作为处理和运算器件时,可以实现光放大、矢量-矩阵或矩阵-矩阵间乘法、对比反转、波面形状控制等。
除此还有模拟图像存储的功能。
北航信号实验报告
北航信号实验报告1. 引言本报告旨在介绍北航信号实验的目的、实验过程和实验结果。
通过本次实验，我们将学习到信号的基本概念、信号的特性以及信号处理的方法。
2. 实验目的本次实验的主要目的有以下几点：•了解信号的基本概念和特性；•掌握信号的采样和重建方法；•学习信号的时频分析方法；•熟悉信号滤波器的设计和应用。
3. 实验装置本次实验所需的实验装置包括：•信号发生器：用于产生各种类型的信号；•示波器：用于观察和分析信号；•计算机：用于信号处理和数据分析。
4. 实验过程4.1 信号的采样和重建1.将信号发生器的输出连接到示波器的输入端；2.设置信号发生器的输出频率为1000Hz，并调节示波器的采样率使信号能够完整显示在示波器屏幕上；3.将示波器上的信号保存到计算机中，并用计算机对信号进行重建。
4.2 信号的时频分析1.将信号发生器的输出连接到示波器的输入端；2.设置信号发生器的输出频率为500Hz，并调节示波器的触发模式和触发电平，观察信号的时域波形；3.使用计算机对信号进行傅里叶变换，并观察信号的频域特性。
4.3 信号滤波器的设计和应用1.使用计算机设计一个低通滤波器，并将该滤波器应用到信号发生器产生的信号上；2.观察滤波器输出的信号，分析滤波器的效果；3.比较不同滤波器参数对信号滤波效果的影响。
5. 实验结果5.1 信号的采样和重建在进行信号的采样和重建实验时，我们观察到信号能够准确地在示波器屏幕上显示，并且通过计算机重建的信号与原始信号非常接近，说明采样和重建过程没有引入明显的失真。
5.2 信号的时频分析通过进行信号的时频分析实验，我们发现信号的时域波形与信号的频域特性之间存在着密切的关系，通过傅里叶变换可以将信号在时域和频域之间进行转化。
5.3 信号滤波器的设计和应用实验中我们设计了一个低通滤波器，并将其应用到信号上。
观察到滤波器输出的信号相比原始信号进行了一定程度的平滑处理，滤波器的参数对滤波效果有明显的影响。
北航信号实验报告
北航信号实验报告北航信号实验报告引言：北航信号实验是一项重要的实践课程，旨在培养学生对信号处理与通信技术的理论知识的应用能力。
本篇实验报告将对北航信号实验进行全面的描述和分析，以展示实验的过程和结果。
实验背景：信号处理与通信技术是现代通信领域的核心内容之一。
在这个信息爆炸的时代，我们每天都接触到各种各样的信号，如语音信号、图像信号、视频信号等。
因此，了解和掌握信号处理与通信技术对我们来说至关重要。
实验目的：本次北航信号实验的主要目的是让学生通过实践，深入理解信号处理与通信技术的基本原理和方法，掌握信号处理与通信技术的实际应用能力。
实验过程：首先，我们在实验室里进行了信号采集与处理的实验。
通过使用示波器和信号发生器，我们可以采集到各种类型的信号，并对其进行处理和分析。
在实验过程中，我们学会了使用示波器进行信号采集和观测，并利用计算机软件对信号进行处理和分析。
其次，我们进行了数字信号处理的实验。
数字信号处理是一种将连续信号转换为离散信号，并对其进行处理和分析的技术。
在实验中，我们学习了数字信号的采样、量化和编码等基本概念，并利用MATLAB等软件进行了实际操作。
最后，我们进行了通信系统实验。
通信系统是将信息从发送端传输到接收端的系统。
在实验中，我们学习了通信系统的基本原理和组成部分，并通过模拟实验和仿真实验，深入了解了通信系统的工作原理和性能。
实验结果：通过北航信号实验，我们对信号处理与通信技术有了更深入的理解。
我们学会了使用示波器进行信号采集和观测，掌握了数字信号处理的基本概念和方法，并对通信系统的工作原理和性能有了更清晰的认识。
实验结论：北航信号实验是一门重要的实践课程，通过实践操作，我们深入理解了信号处理与通信技术的基本原理和方法。
这将为我们今后在通信领域的研究和实践奠定坚实的基础。
总结：通过本次北航信号实验，我们不仅掌握了信号处理与通信技术的基本知识，还培养了实际应用能力。
信号处理与通信技术在现代社会中起着重要的作用，我们应该继续深入学习和研究，为推动通信技术的发展做出贡献。
频率调制与解调实验指导书
IN OUT U3
GND
图 6.1 频率调制与解调电路 其内部框图和引脚图如图 6.2 所示（更详细的资料请参考 AD835 的数据手册） 。其作 用是将移相前后的两个具有相位差的信号相乘， 检出相位信号， 正交移相的目的是保证鉴相 特性为正弦特性，有较好的线性。R18、C17 为低通滤波器，滤除高频分量，输出低频信号。
三、实验电路及原理
频率调制和解调电路如图 6.1 所示。 频率调制电路是一个共基极的电容三点式振荡器， 变容二极管的等效电容是振荡回路电 容的一部分，通过改变变容二极管两端的电压，来改变变容二极管的等效电容，也就改变了 振荡回路的电容， 使振荡频率发生变化， 所以对调频而言， 是一个变容二极管直接调频电路。 电路中的 100μH 电感看作一个高频振流圈，它可以阻止高频振荡信号加到调制信号源，防 止高频振荡和低频信号输入电路互相影响，而调制信号由于其频率比振荡信号频率要低的 多，它可以通过高频扼流圈加到变容二极管的两端，而改变电容。电路中的电位器及串联的 电阻对电源分压，给变容二极管提供一个反向偏置，变容二极管必须工作在反向偏置状态。 为了防止负载、测量仪器对振荡器产生影响，在振荡器的输出端设计了射极跟随器。 鉴频器采用正交乘积鉴频电路， 该电路主要由正交移相网络、 乘法器、 低通滤波器组成。 对于调频信号来讲，信息是寄载在频率上的，幅度上的变化是寄生调幅和各种干扰，通过 D2、D3 组成的限幅电路加以消除，对于该电路来讲也是防止乘法器输入信号过大而损坏； 由 T3 组成的射极跟随器进行阻抗变换，将移相电路、乘法器和前级电路进行隔离，防止互 相影响。C12、C13、L4、R16 组成移相电路，其相移约为 ϕ = π − arctan 2Q ∆f ，在相
五、实验报告要求
1、叙述实验目的、实验仪器、实验原理、实验方法。 2、画出振荡波形、幅度，分析波形失真的原因，讨论如何减少失真。 3、计算中心频率的稳定度。讨论测量仪器对振荡频率有无影响，如何减少影响。 4、画出频率调制特性曲线、鉴频特性曲线，并分析线性度、调频灵敏度、鉴频灵敏度，讨 论线性与哪些因素有关。 5、实验中出现的问题、原因、解决方法，心得体会。
数字信号处理 信号的调制解调
《数字信号处理》实验报告册姓名：学号：班级：北京航空航天大学宇航学院2011年11月3:通过理论推导得出相应结论，利用Matlab作为编程工具进行计算机验证实现，加深理解，建立概念。
实验结果：1、利用Matlab 实现信号的调制，过调制，欠调制等状态：2．用高频正弦信号分别实现对以下低频信号：周期方波信号、正弦信号、周期三角波信号的调制，观察调制后频率分布状态。
其中，低频信号的频率f=500Hz，最大幅值为2，高频信号的频率F=1000Hz，最大幅值为2。
将频域坐标进行转换使横坐标显示为频率值，得到的调制后频率集中在10000HZ附近（这里与实验指导中的例图坐标不同，感觉此处以频率为横坐标是对的，调制后频率应在10000hz+/-500hz,而不是500hz附近）3 ．假设信号一为：y1=E0*cos(2*pi*fF*t);信号二为AC+DC 模式，x1=Edc+Eac*cos(2*pi*fS*t); DC E 为可以改变的。
调整Edc 的值，分别使m=0.5,1,2超调后调制信号包络线失真4.为方便观察，将频谱进行了平移变换。
频谱图中，在10000HZ处出现较大冲击，在紧邻10000HZ两侧有较小冲击。
Eac=m/a,故可以通过改变Eac的值来改变调制率参数的值5．模拟峰值检测（包络检波）电路中的二极管的功能，信号一和信号二的设计及参数与上面步骤3. 中一样，利用二极管的单向导通特性，将调制信号整合为单向信号，从而可以进一步得到调制信号包络线，滤波得到被调信号。
6．峰值检测（包络检波）：假设，其中和如5．中设计的一样，包络检波电路如下所示，自己设计程序实现包络检波。
B根据RC网络特性，当U(S)经过二极管压降后U（B）高于RC网络电压时（RC网络时间常数很小），RC两端电压随U(S)变化，当U(B)低于RC网络两端电压时，二极管截止，电容C向电阻放电，U（B）=UB0*exp（-（t-t0）/T），由此得到经过RC网络后的波形图下图红线为低频信号，可以看出由此方式调制使得幅值失真，所以解调后信号也会有严重失真下图红线为经过RC网络后的信号，蓝线为调制信号上图红线为低频信号，蓝线为经滤波后的解调信号。
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实验六频率调制、压控振荡器及锁相环
一、实验目的
1．了解压控振荡器及用它构成频率调制器的工作．
2．学习将锁相环构成调频波的解调器.
3．学习集成电路频率调制器/解调器系统的工作.
4．学习数字频移键控系统的性能及使用．
二、预习要求
1．预习压控振荡器及锁相环的原理．
2．根据图3、图6和图7、图9搞清楚压控振荡器和锁相环集成电路与外部元件之间的连接关系．
3．预习后回答下列问题：
(1) 在某调频系统中载波信号频率FO=95.7MHz，当加入调制信号为em＝2.5sin（4π×105t）时，输出调频信号频率从Fmin＝95.68MHz 到Fmax =95.72MHz变化，问频偏δ为何值？灵敏度S=？调制系数mf=？当调制信号em＝0.8sin（2π×100t）时，该系统Fmin 和Fmax各为何值？
(2) 当566 VCO集成电路管脚①加直流电压V1=-5V，管脚⑧为V⑧=+5V，管脚⑤与①之间电压为V⑤①=6.4v，且C1=0.047μF（见图7）时，若要求产生振荡频率F=2KHz，R1应为何值？（提示: V⑧①=V⑧- V①）.
(3) 用上题的R1 C1和V⑧①计算566 VC0的理论灵敏度S.若V⑤①=8V,将产生的振荡频率F＝？若V⑤①=2.5V,则F=?
(4)用二进制“1”和“0”表示的方波时钟信号激励频移键控(FSK)调制器，画出时钟频率为10Hz时的示意输出波形图（时钟高电平为“1”，低电平为“0”）.
三、实验设备及元器件
1．双踪示波器一台
2．±5V直流稳压电源一台
3．数字电压表、电流表．一台
4．函数发生器（正弦波、方波、三角波）一台
5．频率计一台
6．实验电路板一块
四、实验电路及说明
控制电压振荡波形
压控振荡器(VCO)是输出信号频率受外加电压大小控制的振荡器，因此可作频率调制器，图1说明了此过程，图中说明当VCO输入端电压为0时，输出为载频Fc，当输入电压增减时输出信号幅度不变只是频率在载频的基础上增、减，偏离载频上下的最大频率值称为最大频偏δ．
输人变化1V时产生输出频率相对载频Fc的偏差称为灵敏度S，理想VCO输出频率变化应正比于输入幅度变化，即调制特性为直线关系。
调制系数记为mf，mf=δ/fm ，其中fm是调制信号em(即输入信号)的频率，与调幅系数不同，调频系数mf可大于1.
调频常应用于频移键控(FSK),FSK是进行二进制数据串行传输的方法，串行传输只需一根数据线传输数据，用二进制信号作调制信号，高电平为“1”，低电平为“0”，用它调制载频信号。
例如有一种标准，当调制信号为“1”，时，调频输出信号为2225Hz，当调制信号为“0”时，调频输出信号为2025Hz．即传输信号过程中以2225Hz示“l”，称为“标记”（mark）；以2025Hz频率表示“0”，称为“间隔”（space）．
实验用VCO为566型单片集成电路，它是变流式电容充放电压控振荡器，它的方框图及管脚排列如图2，电路如图3。
其工作原理如下:
图2中幅度鉴别器由施密特触发器构成，其正向触发电平为Vsp，反向触发电平为Vsm，当给电容C1充电使其上电压V7升至Vsp时幅度鉴别器翻转, 输出为高电平;当电容C1放电时，其上电压V7下降，降至Vsm时幅度鉴别器再次翻转，输出为低电平，从而使VA也变为低电平，用VA的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合和断开. VA为低电平时控制S1闭合S2断开。
这时I6=I7=0,Io全部给电容C1充电，使V7上升，由于Io是恒流源，V7线性斜升，升至Vsp时VA跳变为高电平, VA高电平时控制S2闭合、S1断开，恒流源电流Io全部流入2支既即I6=Io，由于电流转发器的特性1支路电流I7=I6,所以I7=0，该电流由C1放电电流提供，因此，V7此时线性斜降，V7降至Vsm时VA 跳变为低电平．如此周而复始循环下去，I7及VA的波形如图4所示
图4 电容C1两端电压V7及反馈控制电压波形
图3中T1－T4组成可控电流源，电流源电流Io由电源电压V8外部输入控制电压V5及外接电阻R1确定，D2－D5及T5－T8组成电流转发器，其中D2、D3相当于图2中的开关S1，D4，D5及T8相当于图2中的开关S2，T9是以T10为电流源负载的射极跟随器，它将电容C1上的电压V7传送给T11T12等组成的幅度鉴别器，鉴别器输出信号经射随T13及内部控制电压形成电路产生电压VA去控制D2、D3及D4、D5、T8两组开关S1和S2。
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566输出的方波及三角波的载波频率（或称中心频率）可用外加电阻R1和外加电容C1来确定（见图3及图7）,其值为：
F＝2（V8.1- V5.1）/(R1·C1·V8.1) （Hz）
其中R1称时基电阻，C1称时基电容，V8.1为566管脚⑧至①的电压，V5.1为管脚⑤至①的电压．由上式可知566的调制输人端V5电压增加，使输出频率降低，理论的灵敏度为控制电压变化1V引起的输出频率的偏移量.
S＝-2/(R1·C1·V8.1 （Hz／V）
实验中用锁相环为565型单片集成电路，其框图及引出脚如图5，线路图如图6所示.
图6中VCO电路与566集成电路相同，T18－T25 ,T11－T18,T15－T23组成相位鉴别器，其输出电压是e1和e2两个信号之间的相位差的函数，相位鉴别器输出经T26－T28组成的差分放大器放大并滤除高频成分后输出给压控振荡器．
相位鉴别器由模拟乘法器构成，它有两组输入信号，一组为外部管脚②、③输入的信号e1，其频率为F1；另一组为内部压控振荡器产生的信号e2，经④脚输出，接至⑤脚送给相位鉴频器，其频率为F2，当F1和F2差别很小时可用频率差代表两信号之间的相位差。
即F1-F2的值使相位鉴别器输出一直流电压，该电压经⑦脚送至内部VCO的输人端，控制VC0,使其输出信号频率F2发生变化，这一过程不断进行直至F1=F2为止，这是称为锁相环锁定．
锁相环可用来作解调器，当e1为频率连续变化的调频信号时，相位鉴频器的输出是连续变化的电压。
其波形与产生调频信号的调制信号波形一致．
五、实验内容
l．压控振荡器实验，按图7连线
(1)观察R×C1对VCO频率的影响（其中R=R1＋W1）
调W2使V5=3.5V ,改变W1用频率计观察方波输出信号频率,记录当R为最大值和最小值时的输出方波信号频率，测量Rmax和Rmin以及C1的值．计算出这两种情况下的频率与测量值进行比较．用双踪示波器观察并记录R=Rmin 方波及三角波输出波形．
注意：为避免频率计接入被测电路引起对电路工作的影响，电路中接入R3和R4两个3KΩ电阻，测量频率时在A 和B端接入频率计，另外测R本应断开元件一端进行测量，但由于R1接在电路中测量误差不大，可不断开，在E、F两点之间测量即可．测C1时，为避免测量误差，需断开I、H之间短路线在H、G两点之间的误差．
相对误差γ=（F测-F计）/F测×100％
(2)观察输入电压对输出频率的作用，
a．用直流电压控制：先调W1至W1max,然后改变W2=1K的中点电压，测当V5.1=7.6V—9.6V变化时，输出频率F的变化, V5.1每隔0.2V变化．
b．用交流电压控制：仍用R=Rmax断开原⑤脚所接C2及W2，用函数发生器给出正弦调制信号em，要求其频率为Fm=5KHz，峰—峰值为Vp-p=1V．将此信号通过图8输入电路送至566管脚⑤，用双踪示波器同时观察输入信号em和③脚的调频FM方波输出信号，并作记录.观察当输入信号幅度Vp-p和频率Fm有微小变化时，输出波形如何变化.
注意：输入信号em的Vp-p不要大于1.3V．
调制信号改用方波信号em使其Fm=1KHz，Vp-p=0.8V，用双踪示波器观测并记录em和③脚的调频FM方波输出信号.
图8 566信号输入电路
2．锁相环实验，按图9连线，用锁相环进行调频信号的解调.
(1)正弦波解调器：先调565PLL的W3使其中VCO的输出频率Fo(④脚)为50KHz,再将1、(2)b项目中函数发生器的正弦调制信号em接入566VCO的输入端，并用566的调频方波输出信号(③脚)接至565锁相环的FM输入端，调节565的W1,使R=Rmax用双踪示波器观察并记录566的输入调制信号em和565的解调输出信号．
(2)相移键控解调器：用峰一峰值Vp-p =0.8V，FM=100Hz的方波作调制信号送入调制器566，使其输出产生‘标记’和‘间隔’("mark"和"space")交替的两个频率的信号，观察调制器566的方波调制信号及解调器565的解调输出信号及比较器311的输出信号
图9 565PLL解调器实验电路．
六、实验报告要求
1．根据实验说明接在566管脚⑥上R的作用，计算当R最大、最小时566的频率，并与实验结果比较.
2．根据实验画出566 VCO的F0=f(V5—V1)曲线，并由其斜率求出灵敏度S，计算当V5.1=8.6V时，F0为何值，并与测量值进行比较.
3．由实验1(2)b说明FM(调频)的概念，计算最大频偏δ及调制系数mf(提示：用上面求出的S进行计算).
4，计算实验2(2)中"mark"和"space"两种情况下566VCO的输出频率．
5．整理全部实验数据、波形及曲线．
6．有何收获、体会和建议．。