【正文】 通信原理硬件實驗報告 班級： 姓名： 學號： 實驗一 ：雙邊帶抑制載波調幅 （ DSBSC AM） 實驗目的 1. 了解 DSBSC AM 信號的產(chǎn)生及相干解調的原理和實現(xiàn)方法。 2. 了解 DSBSC AM 的信號波形及振幅頻譜特點，并掌握其測量方法。 3. 了解在發(fā)送 DSBSC AM 信號加導頻分量的條件下，收端用鎖相環(huán)提取載波的原理及其實現(xiàn)方法。 4. 掌握鎖相環(huán)的同步帶和捕捉帶的測量方法，掌握鎖相環(huán)提取載波的調試方法。 實驗步驟 及系統(tǒng)框圖 圖 （ 1） 抑制載波的雙邊帶產(chǎn)生方法 DSBSC AM 信號的產(chǎn)生 （ 1） 按照圖所示，將音頻振蕩器輸出的模擬音頻信號及主振蕩器輸出的 100khz 模擬載波信號分別用連接線連至乘法器的兩個輸入端 （ 2） 用示波器觀看音頻振蕩器輸出信號的信號波形幅度及振蕩頻率，調整音頻信號的輸出頻率為 10khz，作文均值為 0 的控制信號 （ 3） 用示波器觀看主振蕩器輸出信號波形的幅度及振蕩頻率 （ 4） 用示波器觀看乘法器的輸出波形，并注意已調信號波形的相位翻轉與調制信號波形關系 （ 5） 測量已調信號的振幅頻譜，注意其振幅頻譜的特點 （ 6） 按照圖將 DSBSC AM 信號及導頻 分別連到加法器的輸入端，觀看加法器的輸出波形及振幅頻譜，分別調整加法器中的增益 G 和 g，具體調整方法如下 （ a） 首先調整增益 G：將加法器的 B 輸入接地端接地， A 輸入端接已調信號，用示波器觀看加法器 A輸入端的信號幅度與加法器輸出信號幅度。調節(jié)旋鈕 G，使得加法器暑促幅度與輸入一致，說明此時 G=1 （ b） 將調整增益 g：加法器 A 輸入端仍接已調信號， B輸入端接導頻信號。用頻譜儀觀看加法器輸出信號的振幅頻譜，調節(jié)增益 g 旋鈕，使導頻信號振幅頻譜的幅度為已調信號的邊帶頻譜幅度的 倍。此導頻信號功率約為已調信號功率的 倍。 DSBSC AM 信號的相干解調及載波提取 1. 鎖相環(huán)調試 單獨測量 VCO 性能 VCO 模塊及其電路框圖如圖所示。實驗中注意要將 VCO 模塊印刷電路板上的開關撥到VCO 模式。 將 VCO 模塊前面板上的頻率選擇開關撥到 HI 載波頻段的位置， VCO 的 Vin 輸入端暫不接信號（此時 Vin 被模塊內部接地）。用示波器觀看 VCO 的輸出波形及工作頻率 f0，然后旋轉 VCO 模塊前面板上的 f0旋鈕，改變 VCO 中心頻率 f0，其頻率范圍約為 70~130khz。 然后將可變直流電壓模塊的 DC 輸出端與 VCO 模塊的 vin 端相連接，雙蹤示波器分別接于 VCO 輸 出端及 DC 輸出端。 當直流電壓為零時，調節(jié) VCO 模塊 f0 旋鈕，使 VCO 的中心頻率為 100khz。 從 2V 至 +2V 改變直流電壓，觀察 VCO 的頻率及線性工作范圍。 調節(jié) VCO 模塊的 GAIN 旋鈕，使得在可變直流電壓為 +1 時的 VCO 頻率偏移為+10khz。值得注意的是，不同 GAIN 值對應不同的 VCO 壓控靈敏度。 單獨測量鎖相環(huán)中的相乘、低通濾波器的工作是否正常。 按圖所示的電路圖進行實驗，即圖中的鎖相環(huán)處于開環(huán)狀態(tài)。鎖相環(huán)中的 LPF 輸出端不要接至 VCO 的輸入端。此時，圖中的乘法器相當于混頻器。 在實驗中 ，將另一 VCO 作為信號源輸出與乘法器。改變信號源 VCO 的中心頻率，用示波器觀看鎖相環(huán)中的相乘、低通濾波的輸出信號，它應是輸入信號與 VCO 輸出信號的差拍信號（差頻信號）。 測量鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶 。 按圖將載頻提取的鎖相環(huán)閉環(huán)連接，仍使用另一 VCO 作為輸入于鎖相環(huán)的信號源，如圖所示。 鎖相環(huán)的輸出和輸入存在差頻或相差時，這種差別會體現(xiàn)在環(huán)路濾波器的輸出上。如果環(huán)路濾波器的輸出接近直流，它將對 VCO 形成一個負反饋控制，使鎖相環(huán)輸出信號的頻率和相位能跟蹤輸入，此即同步狀態(tài)（鎖定狀態(tài)）。鎖定狀態(tài)下，若輸出信號的頻 率或相位發(fā)出輕微變化， VCO 的輸出都能進行跟蹤。如果環(huán)路濾波器的輸出是交變的，則鎖相環(huán)處于失鎖狀態(tài)。失鎖狀態(tài)下鎖相環(huán)中的乘法器相當于混頻器，此時環(huán)路濾波器輸出的是乘法器兩端輸入信號的差拍信號。 設鎖相環(huán)當前處于鎖定狀態(tài)，向上或向下改變鎖相環(huán)的輸入信號頻率，使之遠離 VCO的中心頻率，則當輸入信號頻率超過某邊界值后， VCO 將不再能跟蹤輸入的變化環(huán)路失鎖。向上和向下改變輸入信號頻率對應有兩個邊界頻率，稱這兩個邊界頻率的差值為同步帶。 若鎖相環(huán)當前處于失鎖狀態(tài)，向上或向下改變鎖相環(huán)的輸出信號頻率，使之接近 VCO的中 心頻率，則當輸入信號頻率進入某邊界值后， VCO 將能跟蹤輸入的變化，環(huán)路鎖定。 向上和向下有有兩個邊界，稱這兩個邊界頻率的差值為捕捉帶。 下面測量鎖相環(huán)的同步帶和捕捉帶。 按圖進行連接，用示波器觀看鎖相環(huán)中 LPF 輸出端信號波形。 首先將信號源 VCO 的中心頻率調到比 100khz 小很多的頻率，使鎖相環(huán)處于失鎖狀態(tài)。調節(jié)信號源 VCO，使其頻率由低往高緩慢變化，當示波器呈現(xiàn)信號波形由交流信號變?yōu)橹绷餍盘枙r，說明鎖相環(huán)由失鎖狀態(tài)進入了鎖定狀態(tài)，記錄輸入信號的頻率 f2，如圖所示。該圖表示鎖相環(huán)鎖定時，環(huán)路控制電壓 Vin 與輸 入信號頻率的關系。在鎖定狀態(tài)下，環(huán)路控制電壓 Vin 是直流。 繼續(xù)將信號源的頻率往高調節(jié)，環(huán)路電壓 Vin 跟著變化，直到示波器見到的信號波形由直流突變?yōu)榻涣餍盘?，說明鎖相環(huán)失鎖，記錄此時的輸入信號頻率 f4。 再從 f4 開始，將輸入信號頻率從高往低調，記錄再次捕捉到同步時的頻率 調節(jié)頻率，直到再次失鎖，記錄頻率 f1。 上述過程反復進行幾次。 由鎖相環(huán)鎖定時的環(huán)路電壓 Vin 與輸入信號頻率的關系可畫圖，根據(jù)測量得到的 f ff3 及 f4 值可算出鎖相環(huán)的同步帶及捕捉帶為 : 同步帶 f1=f4f1 捕捉帶 f2=f3f2 在上述基礎上，當 VCO 的壓控靈敏度為 10khz/V 時，此鎖相環(huán)的同步帶約為 12khz，對應的 Vin 輸入的直流電壓約為 。 最后，將主振蕩器模塊的 100khz，余弦信號輸入于鎖相環(huán)，適當調節(jié)鎖相環(huán) VCO 模塊中的 f0 旋鈕，使鎖相環(huán)鎖定于 100khz，此時 LPF 輸出的直流電平約為零電平。 2．恢復載波 （ 1）將圖中的鎖相環(huán)按上述過程調好，在按照圖的實驗連接，將加法器輸出信號接至鎖相環(huán)的輸出端。將移相器模塊印刷電路板上的頻率選擇開關撥到 HI 位置。 （ 2）用示波器觀察鎖相環(huán)的 LPF 輸出信號 是否是直流信號，以此判斷載波提取 PLL是否處于鎖定狀態(tài)。若鎖相環(huán)鎖定，用雙蹤示波器可以觀察發(fā)端導頻信號 cos2π fct 與鎖相環(huán) VCO 輸出的信號 sin(2π fct+Φ )時候同步的，二者的相應相位差為 90176。 +Φ ，且 Φ 很小。若鎖相環(huán)失鎖，則鎖相環(huán) LPF 輸出波形是交流信號，可緩慢調節(jié)鎖相環(huán) VCO 模塊的 f0 旋鈕，直至鎖相環(huán) LPF 輸出為直流，即鎖相環(huán)由失鎖進入鎖定，繼續(xù)調接 f0 旋鈕，使 LPF 輸出的直流電壓約為 0 電平。 （ 3）在確定鎖相環(huán)提取載波成功后，利用雙蹤示波器分別觀察發(fā)端的導頻信號及收端載波提取鎖相環(huán)中 VCO 的輸 出經(jīng)移相后的信號波形，調節(jié)移相器模塊中的移相旋鈕，達到移相 90176。 ，使輸入于相干解調的恢復載波與發(fā)來的導頻信號不僅同頻，也基本同相。 （ 4）用頻譜儀觀測恢復載波的振幅頻譜，并加以分析。 3．相干解調 （ 1） 在上述實驗的基礎上，按照圖 所示，將相干解調的相乘、低通濾波模塊連接上（將“ TUNEABLE LPF”模塊前面板上的頻率范圍選擇開關撥到 WIDE 位置），并將發(fā)送來的信號與恢復載波分別連至相干解調的乘法器的兩個輸入端。 （ 2） 用示波器觀察相干解調相乘、低通濾波后的輸出波形。 改變發(fā)端音頻振蕩器的頻率，解 調輸出信號也隨之改變。 需指出，由于本實驗系統(tǒng)所提供的鎖相環(huán)中的 RC LPF 的3dB 帶寬為 ，所以此 DSBSC AM 實驗的調制信號頻率選為 10KHz。 實驗結果 音頻振蕩器輸出 10KHZ 正弦信號作為調制信號。 基帶輸入信號波形圖： 載波波形： 乘法器輸出的 已調信號波形及頻譜： 分別調整加法器中的增益 G 和 g，觀看加法器輸出波形及振幅頻譜。 調整 G=1 加法器輸出： 調整 g，導頻信號振幅幅度為已調信號邊帶頻譜 倍 調 VCO 的壓控靈敏度，觀察 VCO 頻譜 VCO 開環(huán)鎖相 環(huán)通過低通之前的頻譜 VCO 開環(huán)過低通后波形及頻譜 閉換 VCO 過低通之前 )失鎖 閉環(huán)過低通 由頻譜可清楚地看到低通濾波器濾掉了高頻成分 兩頻率相差極大，鎖相環(huán)輸出 頻率相差極大時過低通后 由其頻譜可見當兩頻率相