通信原理硬件实验报告

北京邮电大学信息与 通信工程学院 通信 原理硬件实验报告 班级 ：2011211120 学号 ：2011210582 姓名 ：刘谋亚 班内 序号：14

目录 实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）.............................................................................3 一、实验目的...........................................................................................................................3 二、实验原理...........................................................................................................................3 三、实验框图...........................................................................................................................4 四、实验步骤...........................................................................................................................5 五、实验结果与分析.............................................................................................................6 DSB-SC 信号的产生..........................................................................................................6 2 DSB-SC AM 信号的相干解调及载波提取....................................................................9 六、思考题.............................................................................................................................15 七、问题及解决方法.............................................................................................................16 实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）.......................................................................16 一、实验目的.........................................................................................................................16 二、实验原理.........................................................................................................................16 三、实验框图.........................................................................................................................17 四、实验步骤.........................................................................................................................18 五、实验结果与分析.............................................................................................................18 六、思考题.............................................................................................................................21 七、问题及解决方法.............................................................................................................21 实验三：调频（FM）...................................................................................................................22 一、实验目的.........................................................................................................................22 二、实验原理.........................................................................................................................22 三、实验框图.........................................................................................................................23 四、实验步骤.........................................................................................................................23 五、实验结果与分析.............................................................................................................24 六、思考题.............................................................................................................................27 七、问题及解决方法.............................................................................................................28 实验六：眼图.................................................................................................................................28 一、实验目的.........................................................................................................................28 二、实验原理.........................................................................................................................28 三、实验框图.........................................................................................................................29 四、实验步骤.........................................................................................................................29 五、实验结果与分析.............................................................................................................29 六、问题及解决方法.............................................................................................................32 实验七：采样、判决.....................................................................................................................32 一、实验目的.........................................................................................................................32 二、实验原理.........................................................................................................................32 三、实验框图.........................................................................................................................33 四、实验步骤.........................................................................................................................33 五、实验结果与分析.............................................................................................................33 六、思考题.............................................................................................................................35 七、问题及解决方法.............................................................................................................36 实验八：二进制通断键控（OOK）.............................................................................................36

一、实验目的.........................................................................................................................36 二、实验原理.........................................................................................................................36 三、实验框图.........................................................................................................................37 四、实验步骤.........................................................................................................................38 五、实验结果与分析.............................................................................................................38 六、思考题.............................................................................................................................43 七、问题及解决方法.............................................................................................................43 实验十二：低通信号的采样与重建.............................................................................................44 一、实验目的.........................................................................................................................44 二、实验原理.........................................................................................................................44 三、实验框图.........................................................................................................................45 四、实验步骤.........................................................................................................................45 五、实验结果与分析.............................................................................................................45 六、思考题.............................................................................................................................49 七、问题及解决方法.............................................................................................................49 实验十一 信号星座.......................................................................................................................49 一 实验目的...........................................................................................................................49 二、实验原理.........................................................................................................................50 三、实验框图.........................................................................................................................50 四、实验步骤.........................................................................................................................50 五、实验结果.........................................................................................................................50 六、思考题.............................................................................................................................53 七、问题及解决方法.............................................................................................................54

实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）一、实验目的 1、了解 DSB-SC AM 信号的产生以及相干解调的原理和实现方法。

2、了解 DSB-SC AM 信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法。

3、了解在发送 DSB-SC AM 信号加导频分量的条件下,收端用锁相环提取载波的原理及其实现方法。

4、掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法,掌握锁相环提取载波的调试方法。

二、实验原理 DSB 信号的时域表达式为()()cosDSB cs t m t t   频域表达式为 1()[()()]2DSB c cS M M          DSB—SC AM 信号的解调只能采用相干解调。为了能在接收端获取载波，一种方法是在发送端加导频。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。此锁相环必须是窄带锁相，仅用来跟踪导频信号。

在锁相环锁定时，VCO 输出信号 与输入的导频信号 的频率相同，但二者的相位差为 度，其中 很小。锁相环中乘法器的两个输入信号分别为发来的信号 s(t)与锁相环中 VCO 的输出信号，二者相乘得到 在锁相环中的 LPF 带宽窄，能通过 分量，滤除 m(t)的频率分量及四倍频载频分量，因为 很小，所以 约等于。LPF 的输出以负反馈的方式控制 VCO,使其保持在锁相状态。锁定后的 VCO 输出信号 经 90 度移相后，以 作为相干解调的恢复载波，它与输入的导频信号同频，几乎同相。

相干解调是将发来的信号 s(t)与恢复载波相乘，再经过低通滤波后输出模拟基带信号，经过低通滤波可以滤除四倍载频分量，而 是直流分量，可以通过隔直流电路滤除，于是输出为。

三、实验框图 1、DSB-SC AM 信号的产生 2、DSB-SC AM 信号的相干解调及载波提取

3、测量 VCO 的压控灵敏度 四、实验步骤 1、DSB—AC 信号的产生（1）将音频振荡器输出的模拟音频信号及住振荡器输出的 100KHZ 模拟载频信号分别用连线联结至乘法器的两个输入端。

（2）用示波器观看音频振荡器输出信号的信号波形的幅度和激荡平率，调整为 10KHZ。

（3）用示波器观看主震荡输出波形。

（4）用示波器观看乘法器的输出波形及其频谱。

（5）将已调信号和导频分量加到加法器的两个输入端，调整加法器上的参数 G 和 g,使其与实际相符。观看输出波形及其频谱。具体调整方法如下: a.首先调整增益 G：将加法器的 B 输入接地端接地，A 输入端接已调信号，用示波器观看加法器 A 输入端的信号幅度与加法器输出信号幅度。调节旋钮 G，使得加法器输出幅度与输入一致，说明此时 G=1 b.再调整增益 g：加法器 A 输入端仍接已调信号，B 输入端接导频信号。用频谱仪观看加法器输出信号的振幅频谱，调节增益 g 旋钮，使导频信号振幅频谱的幅度为已调信号的边带频谱幅度的 0.8 倍。此导频信号功率约为已调信号功率的 0.32 倍。

2、DSB—AC 信号的相干解调及其载波提取（1）锁相环的调试：

a.调整 VCO 的中心频率 f0 在 100KHZ b.将直流电压输入 VCO，改变其值从-2——2V，观察 VCO 的频率及其线性工作范围 c.调节 VCO 的压控灵敏度到合适范围。

d.检测 LPF 是否正常工作。

e.反复测量锁相环的同步带和捕捉带，使其尽量准确。

（2）恢复载波 a.将电路按照原理图连接好，用示波器观察锁相环中的 LPF 的输出信号是否为直流信号，以此判定是否锁定。

b.贯穿导频信号和 VCO 的输出是否同步，调节移相器使其相依到达 90 度。

c.观察恢复载波的频谱振幅。

（3）相干解调 a.将已调信号和恢复的载波接入解调乘法器的两个输入端。

b.观察解调后的输出波形。

c.改变音频振荡器的频率，观察解调输出波形的变化。

五、实验结果与分析 DSB-SC 信号的产生（1）音频振荡器输出调制信号 由图可看出音频信号的频率 f 约为 10kHz，振幅约为 0.8V。

（2）主振荡器输出信号波形 主震荡频率为 100kHz，振幅约为 0.9V。

（3）乘法器输出波形 可以从图上看出，乘法器输出信号包络为调制信号，频率与载波频率相同为 100kHz。

输出振幅约为 1V，与调制信号振幅大致相同。音频信号零点位置存在相位翻转。

（4）已调信号振幅频谱 由图可看出，dsb-sc am 信号在 100kHz 处并无频谱分量，仅在左右各偏移 10kHz 处存在信号，与理论分析一致。

（5）调整加法器中的 G，g

由图，调整 G=1，同理调节 g，是导频信号振幅频谱的幅度为已调信号频谱的边带频谱幅度的 0.8 倍。

（6）带导频的调幅信号振幅频谱 由图可以计算出，导频信号功率约为已调信号的 0.8*0.8/2=0.32 倍。

2 2 DSB--M SC AM 信号的相干解调及载波提取（1）调节 VCO 的中心频率为 100kHz

（2）VCO 线性工作范围的测量 电 压/V-2.0-1.5-1.0-0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 频 率/kHz 118 114 110 105 100 96 91 86 82.5 在电压为-2 到 2 时，频率近似随电压线性变化，在-1 和 1.5 的时候线性较好（3）调节 VCO 模块的 GAIN 旋钮，使 VCO 频率偏移为 直流电压为+1V，VCO 频率为 90.01kHz 直流电压为-1V 时，VCO 频率为 110kHz（4）测试乘法器和 LPE 频 率 为 140kHz 正 弦 波 和 100kHz 正 弦 波 通 过 乘 法 器 输 出 波 形 及 频 谱 从频谱可以看出，在 40KHZ 和 240KHZ 处有频谱分量，它们分别对应 140KHZ 和 100KHZ的差频和和频。因此说明乘法器的功能是正常的。

上述信号通过 LPF 后的波形及频谱。

可以看出 LPE 输出直流分量。低通滤波器把 40KHZ 和 240KHZ 的频率给滤掉了。因此说明 LPE 滤波器的功能正常。

（5）测试锁相环的同步带和捕捉带

闭环时失锁状态下的输出波形及频谱 闭环时锁定状态状态下的输出波形及频谱 实验中将信号源 VCO 的中心频率调到比 100kHz 小很多，然后将频率往高调的，当示波器的信号波形由交流信号变为直流信号时，锁相环由失锁状态进入锁定状态，记录此时输入信号的频率为 f2 为 95kHz。继续将频率往高调节，当示波器信号波形由直流突变为交流信号，说明锁相环失锁，记录此时输入信号频谱为 f4=105kHz。再从 f4 开始，将输入信号频率从高往低调，记录再次捕捉到同步的频率 f3=102kHz，继续往低调节频率，直到再次失锁，记录频率 f1=94kHz。

根据测量得到的=94kHz、=98kHz、=102 kHz 及=105 kHz 值可算出锁相环的同步带及捕捉带为：同步带 =-=11 kHz。捕捉带 =-=4kHz。

（6）在调节好锁相环之后,判断锁相环的 LPF 输出信号是否是直流信号。

可以看出锁相环的 LPF 输出信号是直流信号（7）锁相环中 VCO 输出信号与导频信号同步的,相位相差约为 90°。

（8）解调输出信号 可以看出解调后的波形和 AM 信号的包络基本是一致的，幅度变小

六、思考题 1.整理实验记录波形，说明 DSB-SC AM 信号波形特点。

答：DSB-SC AM 即双边带抑制载波调幅。它的幅度是随模拟基带信号 m(t)的变换而变换的。但是 DSB 的包络不能完全反应出基带信号的特征。当载波与 m(t)同时改变极性时，会出现反相点。在频域是，对基带信号的频谱进行了线性搬移，频域上没有载频分量，所以称它是抑制载波的调幅 2 整理实验记录振幅频谱，画出已调信号加导频的振幅频谱图（标上频率值）。根据此振幅频谱，计算导频信号功率与已调信号功率之比。

频谱图如下，中心频率为 100KHz，带宽为 20KHz。导频信号功率与已调信号功率之比，接近理论值 32%。误差主要来自读数误差。

3.实验中载波提取锁相环的 LPF 是否可用 TIMS 系统中的“TUNEABLE LPF”?请说明理由。

答：不能使用 TUNEABLE LPF 来恢复载波。在提前载波的电路中，锁相环中相乘，低通滤波输出的信号应该是输入信号和 VCO 输出信号的差频信号。当锁定时，低通滤波器输出应该是直流。所以要求低通滤波器的截止频率不能太高，应该小于 10KHZ。而 TUNEABLE LPF截止频率为 12KHZ，滤出的不光是差频信号。所以不能使用。

4.若本实验中的音频信号为 1KHz，请问实验系统所提供的 PLL 能否用来提取载波。为什么？ 答：不能。因为锁相环中的低通滤波器 RC LPF 的截止频率是 2.8KHZ，当音频信号为 1KHZ时，锁相环会跟踪音频信号，造成信号失真。

5.若发端不加导频，收端提取载波还有其他方法吗？请画出框图。

答：可以利用平方环法或科斯塔斯环法来提取载波。

七、问题及解决方法 首次实验，我们对设备还不是很熟悉，通过各种尝试，我们学会了实验软件的一些操作方法。我们对 DSB-SC AM 的理解也更深刻了。

实验二：具有离散大载波的双边带调幅（AM）一、实验目的 1、了解 AM 信号的产生原理和实现方法。

2、了解 AM 信号波形和振幅频谱的特点，并掌握调幅系数的测量方法。

3、了解 AM 信号的非相干解调原理和实现方法。

二、实验原理 1、AM 信号的产生 对于单音频信号()sin(2)m mm t A f t   进行 AM 调制的结果为()(sin(2))sin2(1 sin(2))sin2AM c m m c c m cs t A A A f t f t A A a f t f t         其中调幅系数mAaA，要求 1 a  以免过调引起包络失真。

由maxA 和minA 分别表示 AM 信号波形包络最大值和最小值，则 AM 信号的调幅系数

为 max minmax minA AaA A 2、AM 信号的解调 AM 信号由于具有离散大载波，故可以采用载波提取相干解调的方法。其实现类似于实验一中的 DSB-SC AM 信号加导频的载波提取和相干解调的方法。

AM 的主要优点是可以利用包络检波器进行非相干解调，可以使得接收设备更加简单。

三、实验框图 1、AM 信号的产生 2、AM 信号的非相干解调

四、实验步骤 1、AM 信号的产生（1）按图进行各模块之间的连接。

（2）音频振荡器输出为 5KHz，主振荡器输出为 100KHz，乘法器输入耦合开关置于 DC 状态。

（3）分别调整加法器的增益 G 以 g 均为 1。

（4）逐步增大可变直流电压，使得加法器输出波形是正的。

（5）观察乘法器输出波形是否为 AM 波形。

（6）测量 AM 信号的调幅系数 a 值，调整可变直流电压，使 a=0.8。

（7）测量 a=0.8 的 AM 信号振幅频谱。

2、AM 信号的非相干解调（1）输入的 AM 信号的调幅系数 a=0.8。

（2）用示波器观察整流器的输出波形。

（3）用示波器观察低通滤波器的输出波形。

（4）改变输入 AM 信号的调幅系数，观察包络检波器输出波形是否随之改变。

（5）改变发端调制信号的频率，观察包络检波输出波形的变化。

五、实验结果与分析 1、调制信号 由图可看出，调制信号频率约为 5kHz。

2、乘法器输出波形（两个通道显示的调制前后信号幅度波形）

由图可知，乘法器输出包络与调制信号幅值变化相同，且其中调幅系数 a=0.8。

3、调整 a=0.8 后 AM 信号频谱 由频谱图看出在 100kHz 处有的载频分量，在 95 KHZ105KHZ 处有边频分量。

2、整流器输出波形

5、低通滤波器输出波形 由图可知，输出后的正弦信号频率约为 5.36kHz，与原信号只有 0.02kHz 的偏差。

6、改变 AM 信号的调幅系数，包络检波器输出波形一开始不变，调过小后产生过调，波形发生变化。

7、改变调制信号频率为时解调输出 频率变大：

当频率过小时，波形底部会失真，幅值变大；当频率调大时，波形无失真，但幅值变小。

六、思考题 1、在什么情况下，会产生 AM 信号的过调现象？ 答：当直流电压过小，加法器输出有负值的时候，会产生 AM 信号的过调现象。

2、对于 a=0.8 的 AM 信号，请计算载频功率与边带功率之比值。

答：AM 信号公式为()[1 sin(2)]sin(2)AM c m cS t A a f t f t     则可得其边带功率为：2()44cbA aP   载波功率为：2()22ccAP   所以比值为：=3.125 3、是否可用包络检波器对 DSB-SC AM 信号进行解调？请解释原因。

答：不可以。因为已调信号的包络与 m(t)不同，并不代表调制信号，有负值部分，且在与 t轴的交点处有相位翻转。而包络应该为正幅度。

七、问题及解决方法 本次实验让我们对 AM 信号有了更深的了解。调幅系数 a 的调整与测定比较麻烦。我们对 AM 信号的非相干解调输出的波形一直不对，后来通过对调幅系数 a 的不断调整，解决了

这个问题。

实验三：调频（FM）一、实验目的 1、了解用 VCO 作调频器的原理及实验方法。

2、测量 FM 信号的波形图及振幅频率。

3、了解利用锁相环作 FM 解调的原理及实现方法。

二、实验原理 1、FM 信号的产生 单音频信号()cos(2)mm t a f t   经 FM 调制后的表达式为()cos[2()]FM c cs t A f t t     其中()sin2 sin2fm mmaKt f t f tf      调制指数fmaKf 。

由卡松公式可知 FM 信号的带宽为 2(1)mB f    2、锁相环解调 FM 信号 锁相环解调的原理框图如下图所示。

VCO 的压控电压()v t 同基带信号()m t 成正比，所以()m t 就是 FM 解调的输出信号。锁相环解调 FM 信号有两个关键点，一是开环增益足够大，二是环路滤波器的带宽要与基带信号带宽相同。

三、实验框图 1、FM 信号的产生 2、FM 信号的锁相环解调 四、实验步骤 1、FM 信号的产生（1）单步调试 VCO a.将 VCO 模块的印刷电路板上的拨动开关置于 VCO 模式。将 VCO 板块前面板上的频率选择开关置于“HI”状态。然后，将 VCO 模块插入系统机架的插槽内。

b.将可变直流电压模块的输出端与 VCO 模块的 Vin 端相连接，示波器接于 VCO 输出端：

•直流电压为零时，调节 VCO 模块的 f0 旋钮，使 VCO 的中心频率为 100

赫兹。

•在-2V 至于+2 范围内改变直流电压，测量 VCO 的频率及线性工作范围。

•调节 VCO 模块的 GAIN 旋钮，使得直流电压在+/-2V 范围内变化时，VCO 的频率在+/-5HZ内变化。

（2）将音频振荡器的频率调到 2Hz，作为调制信号输入于 VCO 的 Vin 输入端。

（3）测量图 2.4.4 中各点信号波形。

（4）测量 FM 信号的振幅频谱。

2、FM 信号的解调（1）单步调试 VCO a.将 VCO 模块置于“VCO”, 前面板上的频率选择开关置于“HI”状态.b.将可变直流电压模块的输出端与 VCO 模块的 Vin 端相连接。当直流电压为零时，调节VCO 的 f0 旋钮，使 VCO 的中心频率为 100kHz。当可变直流电压为+/-1V 时，调节 VCO 的 GAIN旋钮，使 VCO 的频率偏移为+/-10kHz。

（2）将锁相环闭环连接，将另一个 VCO 作信源，接入于锁相环，测试锁相环的同步带及捕捉带。

（3）将已调好的 FM 信号输入与锁相环，用示波器观察解调信号。若锁相环已锁定，则在锁相环低通滤波器的输出信号应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。

五、实验结果与分析 1、VCO 输入直流电压为 0 时，f0=100kHz，线性工作范围为-2.5V-2.5V 2、音频信号

3、FM 输出信号 4、FM 输出信号频谱

角度调制对基带信号进行了非线性变换，所以 FM 的频谱比较杂乱 从频谱图中可以看出，中心频率在 100KHZ，带宽越为 14KHZ，与理论预计相符。

5、解调输出波形与基带信号波形 由上图所示，解调输出频率与基带信号频率一样都为 2kHz，不过波形有些失真。

6、改变调制信号的频率，再次解调。

再次按照步骤调整锁相环。改变调制信号的频率，再次解调。调制信号的频率为 5KHZ，解调输出频率也是 5KHZ，解调的效果良好。

六、思考题 1、本实验的 FM 信号调制指数 β 是多少？FM 信号的带宽是多少？ 答：

52.522(1)1 4f k H zf k H zW f k H z     2、用 VCO 产生 FM 信号的优点是可以产生大频偏的 FM 信号，缺点是 VCO 中心频率稳定程度差。为了解决 FM 大频偏以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：为了使中心频率稳定，可以使用锁相环形成反馈，使得它仅用确保 VCO 中心频率的稳定性及准确度与晶振一致。

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，因为 10KHz 不在锁相环的同步带内，此时用锁相环解调会使锁相环进入失锁状态，无法正确解调出原信号。

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之处？ 答：在调频解调中使用的滤波器为低通滤波器，滤波器输出接至示波器和 VCO，即锁相环调后的显示信号为低通滤波器的输出信号；在时钟提取中使用的滤波器为环路滤波器，滤波器输出仅接至VCO中，而锁相环输出信号应为VCO的输出信号而不是低通滤波器的输出信号。

七、问题及解决方法 本次实验的线路连接比较复杂，开始时我们没有连对，输出结果有问题。后来我们明白了要一个模块一个模块地连，不能一次性把所有模块的线一起连。锁相环的调节是一个难点。

实验六：眼图 一、实验目的 了解数字传输系统中“眼图”的观察方法及其作用。

二、实验原理 实际通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统产生畸变，总是在不同程度上存在码间干扰的，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。而眼图可以直观地估价系统码间干扰和噪声的影响，是常用的测试手段。从眼图的张开程度，可以观察码间干扰和加性噪声对接收基带信号波形的影响，从而对系统性能作出定性的判断。

三、实验框图 四、实验步骤 1、将可调低通滤波器模块开关置于 NORM 位置。

2、将主信号发生器的 8.33kHz TTL 电平的方波输入与线路编码器的 M.CLK 端，经四分频后，由 B.CLK 端输出 2.083kHz 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和 2.083kHz 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。

五、实验结果与分析 1 时钟信号

如图，时钟信号为由 B.CLK 输出的 2.08kHz 方波信号。

2 序列发生器产生的序列信号 3 经过低通滤波器后的图

4 眼图 由图可看出，CH1 为序列信号经过低通滤波器的波形叠加所产生的眼图。由图中“眼睛”闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感。

六、问题及解决方法 眼图变化极快，很难稳定形状，截图极其困难，我们截了很多张图才得到一张比较清晰的眼图。

实验七：采样、判决 一、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、并对限带信号进行采样、判决、恢复数据的实验方案，完成实验任务。

二、实验原理 在数字通信系统中的接收端，设法从接受滤波器输出的基带信号中提取时钟，用以对接受滤波器输出的基带信号在眼图睁开最大处进行周期性的瞬时采样，然后将各采样值分别与最佳判决门限进行比较做出判决、输出数据。

三、实验框图 采样、判决系统框图 四、实验步骤 1、请自主设计图 2.8.1 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。

请注意：调节恢复时钟的相移，使恢复时钟的相位与发来的数字基带信号的时钟相位一致（请将移相器模块印刷电路板上的拨动开关拨到“LO”位置）。

2、按照图 2.8.1 所示，将恢复时钟输入于判决模块的 B.CLK 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 NRZ-L 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 NRZ-L 码的最佳判决电平是零，判决输出的是 TTL 电平的数字信号。

五、实验结果与分析 1、眼图和采样脉冲

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。

2、低通和判决信号 从图中可以看出，判决输出序列大致准确。

3、上输入、下判决结果

由图可以看出，判决输出序列和输入序列基本一致，但幅度有一些衰减，而且有一定延迟。

六、思考题 对于滚降系数为 a=1 升余弦滚降的眼图，请示意画出眼图，标出最佳取样时刻和最佳判决门限。

答：最佳判决门限为 0。眼图如图所示

七、问题及解决方法 自主设计时钟提取方案是一个难点。我们通过参考实验书中前一部分的内容解决了这个问题。由于这是在眼图实验的基础上做的，而我们眼图实验的效果不是很完美，所以本次实验输出图像有一点偏差。

实验八：二进制通断键控（OOK）一、实验目的 1、了解 OOK 信号的产生及其实现方法。

2、了解 OOK 信号波形和功率谱的特点及其测量方法。

3、了解 OOK 信号的解调及其实现方法。

二、实验原理 二进制通断键控(OOK)方式是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的导通与关闭。如图所示。

OOK 信号的解调方式有相干解调和非相干解调两种。本实验采用非相干解调。其原理图如图所示。

三、实验框图 1、OOK 信号的产生 2、OOK 信号的非相干解调

四、实验步骤 1、OOK 信号的产生（1）用示波器观察图 2.9.4 中的各点信号波形。

（2）并用频谱仪测量图 2.9.4 各点的功率谱（将序列发生器模块印刷电路板上的双列直插开关拨到“11”，使码长为 2048）。

2、OOK 信号的非相干解调（1）用示波器观察 2.9.5 中各点的波形。

（2）自主完成时钟提取、采样、判决的实验任务（需要注意的是，恢复时钟的相位要与发来信号的时钟相位一致）。

五、实验结果与分析 1、2.083K 时钟信号与频谱

2、TTL 序列发生器输出与频谱

从频谱图中可以看出，该频谱含有离散的直流分量，和连续谱，主瓣宽度约 2KHZ。与理论的主瓣宽度 RB=2.082KHZ 相符 3、OOK 信号和频谱

从时域由图可以看出 OOK 信号在一个码元间隔内有时是 0，有时是输出载频。这说明OOK 是通过单极性不归零码序列来控制正弦载波的导通与关闭 从频域看出，频谱的中心频率在 100KHZ，与载波的频率相符。主瓣宽度大于理论的2RB=4KHZ，出现误差。误差原因估计是测量误差。

4、OOK 可调低通滤波器输出

5、OOK 解调眼图和采样标记 6、解调输出

六、思考题 对 OOK 信号的相干解调，如何进行载波提取？请画出原理框图及实验框图。

答：从接收到的 OOK 信号提取离散的载频分量，恢复载波。框图如下 七、问题及解决方法 通断键控的原理和图形都不难理解，不过实际操作起来还是很困难的。这个实验综合性很强，要用到以前的时钟提取，判决方面的知识，一个环节出错结果就可能出不来。我们是一步一步判断与排查错误才解决了输出问题。

实验十二：低通信号的采样与重建 一、实验目的 1、了解低通信号的采样及其信号重建的原理和实现方法。

2、测量各信号波形及振幅频谱。

二、实验原理 频带受限于 [0,]Hf的模拟基带信号，可以唯一地被采样周期12sHTf的采样序列值所确定。将该样值序列通过一截止频率为Hf的 LPF，可以无失真地重建或者恢复出原基带信号。

实验原理图如上图所示，一模拟音频信号()m t 通过采样器输出被采样信号()sm t，由周期采样脉冲序列()s t 控制一开关的闭合与打开构成采样器。将采样信号通过一低通滤波器即可恢复原基带信号。

三、实验框图 四、实验步骤 1、按照图连接各模块。

2、用双踪示波器测量图中的各点信号波形，调节双脉冲发生器模块前面板上的“WIDTH”旋钮，使采样脉冲的脉冲宽度约为 10μs。

3、用频谱仪测量各信号的频谱，并加以分析。

五、实验结果与分析 1、原始信号波形和频谱

由频谱图知，信号频率约为 2kHz。

2、采样信号脉宽 根据要求调节双脉冲发生器模块前面板上的“WIDTH”旋钮，使采样脉冲的脉冲宽度约为 10us。

3、采样脉冲和频谱

由频谱图可以知道，采样脉冲的频谱离散谱，它的包络为近似为 sinc 函数包络。

4、采样信号 ms(t)由图可知，采样脉冲的包络反应了原始信号的特征 5、重建信号和频谱

由图可知，重建信号基本完整的恢复了原始信号，但是有一些噪声干扰。它的频率约为2kHz。

6、原始信号和重建信号 通过上半部分的重建信号和下半部分的原始信号比较，幅度衰减了，但是形状基本一致

六、思考题 1、若采样器的输入音频信号为 5kHz，请问本实验的 LPF 的输出信号会产生什么现象？ 答：由于采样冲激序列为 8.3kHz，所以当输入音频信号为 5kHz 时，采样信号无法满足奈奎斯特抽样定理，所以会产生失真。

2、若输入于本实验采样器的信号频谱如图，（a）请画出其采样信号的振幅频谱图；（b）为了不失真恢复原基带信号，请问收端的框图作何改动？ 答：（a）采样信号的振幅频谱图为（b）要达到不失真恢复原基带信号，就必须满足奈奎斯特抽样定理，且使得采样信号低频部分可被完全滤出，所以频谱需要满足截止频率 2 6.3 kHz f kHz  ，即调整 LPF 的截止频率 七、问题及解决方法 我们首次输出的图形不太正确，经过不断调整低通虑波器参数，结合采样定理和信号恢复的理论知识，终于输出了图像。

实验十一 信号星座 一 实验目的 1、了解 MPSK 及 MQAM 的矢量表示式及其信号星座图。

2、掌握 MPSK 及 MQAM 信号星座的测试方法。

二、实验原理 在数字通信理论中，信号波形在正交信号空间的矢量表示具有重要意义。它是利用信号波形的矢量表示工具，将 M 个能量有限信号波形相应地映射为 N 维正交信号空间中的 M 个点，在 N 维正交信号空间中 M 个点的集合称为信号星座图。

常用数字调制方式中，OOK 信号和 2PSK 信号可用一维矢量描述，正交 2FSK、M>2 的MPSK 及 MQAM 信号波形可以用二维矢量描述。

MPSK 信号的二维矢量表示为 1 2[ , ] [ , ], 1,2,3,...,c si i i s i s is s s E a E a i M    三、实验框图 图 1 星座信号 四、实验步骤（1）按照图 2.12.3 连接各模块。

（2）将序列发生器模块印刷电路板上的双列直插开关拨到“11”位置，产生长为 2048 的序列码。

（3）将多电平编码器输出的 I 支路多电平信号及 Q 支路多电平信号分别接到示波器的 X 轴及 Y 轴上，调节示波器旋钮，可看到 M=4,6,8 的 MPSK 或 MQAM 信号星座。

请注意多电平编码器模块前面板上的开关。上端开关是选择 MPSK 调制方式或者 MQAM 调制方式，下端开关是选择信号星座的点数 M。

五、实验结果 1、4PSK 信号星座图2、8PSK 信号星座图 3、16PSK 信号星座图4、4QAM 信号星座图 5、8QAM 信号星座图6、16QAM 信号星座图 六、思考题 1、请画出 OOK，2PSK 和正交 2FSK 信号的星座图。

答：OOK 信号的星座图：

2PSK 信号的星座图：

正交 2FSK 信号的星座图：

2、在相同点数 M 下，MSPK 和 MQAM 谁具有更好的抗噪声性能？ 答：在相同的点数 M 下，MQAM 信号的抗噪声性能更好，M4 的情况下 MQAM 的误符率小于 MPSK 的误符率。

七、问题及解决方法 产生的图形上的点有点分散。通过调整示波器的参数使图形与理论更符合。

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