通信系统实验报告

第一次系统实验(通信组)

实验四 常规双边带调幅与解调实验(AM)

一、实验目的

1、 掌握常规双边带调幅与解调的原理及实现方法。

2、掌握二极管包络检波法原理。

3、了解调幅信号的频谱特性。

4、了解常规双边带调幅的优缺点。

二、实验内容

1、完成常规双边带调幅,观测AM 信号的波形及其频谱。

2、采用二极管包络检波法,解调AM 信号。

三、实验原理

1、常规双边带调幅(AM)

常规双边带调制简称调幅(AM)。假设调制信号()m t 的平均值为0,将其叠加一个直流偏量0A 后与载波相乘,即可形成调幅信号。其时域表示式为

[]0()()cos AM c s t A m t t ω=+

若()m t 为确知信号,则AM 信号的频谱为

[][]01

()()()()()2

AM c c c c S A M M ωπδωωδωωωωωω=++-+

++- 其典型波形与频谱(幅度谱)如图4所示

cos c

ω()

m t

0(A m t +t

(AM S

t H

H

C

C

图4 AM 信号的波形与频谱

若()m t 为随机信号,则已调信号的频域表示必须用功率谱描述。

由波形可以瞧出,当满足条件:0max ()m t A ≤时,AM 调幅波的包络与调制信号()m t 的形状完全一样,因此用包络检波的方法很容易恢复出原始调制信号;如果上述条件没有满足,就

会出现“过调幅”现象,这时用包络检波将会发生失真。但就是可以采用其它的解调方法。

由频谱可以瞧出,AM 信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成,参照图4-2所示,通常我们将已调信号频谱中画斜线的部分称为上边带,不画斜线的部分称为下边带。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同,下边带就是上边带的镜像。因此,AM 信号就是带有载波分量的上边带信号,它的带宽就是基带信号带宽H f 的2倍,即

2AM H B f =

AM 信号的载波分量并不携带信息。当调制信号为单音余弦信号,即()cos m m m t A t ω=时,有用功率(用于传输有用信息的边带功率)占信号总功率的比例,即调制效率可以写为

2

2222200()

2()m

AM

m

A m t A A A m t η==++ 在“满调幅”( 0max ()m t A =时,也称100％调制)调节下,这时调制效率的最大值为

13AM η=。因此,AM 信号的功率利用率比较低。

AM 的优点在于系统结构简单,价格低廉,所以至今调幅制仍广泛用于无线电广播。

本实验采用的AM 调幅框图如下图5所示。

图5 AM 调幅实验框图

上图中,由信号源模块DDS 模拟信源直接提供调制信号0()A m t +,即含直流分量的正弦模拟信号,同时将信号源模块384KHz 正弦载波作为载波输入,两者相乘得到“AM 调幅信号”

输出。模块电路中“调制深度调节1(2)”旋转电位器可调节乘法器的调制深度。 2、包络检波法

解调就是调制的逆过程,其作用就是从接收的已调信号中恢复出原基带信号(即调制信号)。解调的方法可分为两类:相干解调与非相干解调(包络检波)。

前面提到,当AM 信号在满足0max ()m t A ≤的条件下,其包络与调制信号()m t 的形状完全一样。因此,AM 信号一般都采用简单的包络检波法来恢复信号。

本实验采用的二极管峰值包络检波器如下图6所示。

调幅输入

检波输出

解调输出

图6 AM 解调实验框图(包络检波法)

实验中将AM 调幅信号送入“调幅输入”,经二极管包络检波得到“检波输出”信号,它就是AM 调幅信号的包络,然后再经一级RC 低通滤波器,还原出原调制信号。

四、实验测试记录

1、“基波输入”与“调幅输出”信号波形

分析:从图中可以瞧出,消息信号就是AM 调幅信号的包络。[]0()()cos AM c s t A m t t ω=+从表达式上来瞧,调幅信号的幅度真就是消息信号加上一个常数,所以消息信号就是AM 调幅信号的包络。 2、“检波输出”与“解调输出”波形

分析:上图就就是检波输出与解调输出的波形。检波输出(上方)的波形经过一个LPF就就是解调输出(下方)的波形,低通滤波器滤除了高频分量,得到的波形更接近原来的波形。可以瞧出在幅度上与原信号有所差别。

实验五双边带抑制载波调幅与解调实验(DSB-SC AM)

一、实验目的

1、掌握双边带抑制载波调幅与解调的原理及实现方法。

2、掌握相干解调法原理。

二、实验内容

1、采用乘法器实现DSB调幅,观测DSB调幅信号的波形及频谱。

2、采用相干解调法解调DSB调幅信号。

三、实验原理

1、DSB调幅

在常规双边带调幅过程中,载波不携带任何信息,信息完全由边带传送。因此,如果在AM

A去掉,即可得到一种高调制效率的调制方式——抑制载波双边带信号调制模型中将直流

(DSB－SC),简称双边带信号(DSB)。其典型波形与频谱如图7所示。

()

m t t

cos c t

ωt

t

H

H

C

C

(DSB S t

图7 DSB 信号的波形与频谱

DSB 信号的调制效率就是100％,即全部功率都用于信号传输。但由于DSB 信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。DSB 信号解调时需采用相干解调,也称同步检波。

DSB 信号虽然节省了载波功率,但它所需的传输带宽仍就是调制信号带宽的两倍,与AM 信号带宽相同。

实验中采用如下框图8实现DSB 调幅。

图8 DSB 调幅实验框图

由信号源模块提供不含直流分量的2K 正弦基波信号()m t 与384K 正弦载波信号sin c t ω,经乘法器相乘,调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调整,得到DSB 调幅信号输出。

2、相干解调法

相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样,均就是频谱搬移。调制就是把基带信号的频谱搬到了载频位置,这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则就是调制的反过程,即把在载频位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置,因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调器适用于所有线性调制信号的解调。

实验中采用如下框图9实现相干解调法解调DSB 信号。