1、3.1模擬調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)3.1.1常規(guī)調(diào)幅(AM)概述在連續(xù)波的模擬調(diào)制中，最簡(jiǎn)單的形式是使單頻余弦載波的幅度在平均值處 隨調(diào)制信號(hào)線性變化，或者輸出己調(diào)信號(hào)的幅度與輸入調(diào)制信號(hào)f (t)呈線性對(duì)應(yīng) 關(guān)系，這種調(diào)制稱為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅或一般調(diào)幅，記為AM。本實(shí)驗(yàn)采用這種方式。實(shí)驗(yàn)原理及其框圖調(diào)制部分標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的調(diào)制器可用一個(gè)乘法器來實(shí)現(xiàn)。解調(diào)部分：解調(diào)有相干和非相干兩種。非相干系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，但在信噪比較小時(shí)，相干 系統(tǒng)的性能優(yōu)于非相干系統(tǒng)。這里采用相干解調(diào)。實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)AM調(diào)制與解調(diào)原理，用Systemview軟件建立一個(gè)仿真電路，如下圖所示：元件參數(shù)配置Token 0:被調(diào)信息信號(hào)一正弦波發(fā)生器（頻率=

2、1000 Hz）Token 1,8:乘法器Token 2:增益放大器（增益滿足不發(fā)生過調(diào)制的條件）Token 4:加法器Token 3,10:載波一正弦波發(fā)生器（頻率=50 Hz）Token 9:模擬低通濾波器（截止頻率=75 Hz）Token 5,6,7,11:觀察點(diǎn)一分析窗運(yùn)行時(shí)間設(shè)置運(yùn)行時(shí)間二0.5秒采樣頻率=20,000赫茲運(yùn)行系統(tǒng)在Systemview系統(tǒng)窗內(nèi)運(yùn)行該系統(tǒng)后，轉(zhuǎn)到分析窗觀察Token5,6,7,11四個(gè) 點(diǎn)的波形。總的波形圖：File Edit Preferences Window Help舀昌/念M器昌唁k Ikr g鷺擊代成*盤*w2： Sink 1, Plots=

3、 1, Sajnples= 10001日回區(qū) . w2: Sink 7口回區(qū)wO: Sink 5Sink 70-100 e-3200 e-3300 e-3400 e-3imimmiii 川 iiii口回區(qū)v3: Sink 11System .leijjOOe-3100e-3200 e-3300 e-3Time in Seconds舀昌/念M器昌唁k Ikr g鷺擊代成*盤*w2： Sink 1, Plots= 1, Sajnples= 10001日回區(qū) . w2: Sink 7口回區(qū)wO: Sink 5Sink 70-100 e-3200 e-3300 e-3400 e-3imimmiii 川

4、 iiii口回區(qū)v3: Sink 11System .leijjOOe-3100e-3200 e-3300 e-3Time in SecondsHSystemMeuj1G&.3.100 6-3300 e-3400 e-3TiSvstem.iewSink 11100 e-3200 e-3300 e-3400 e-3 w2： Sink 7被調(diào)信息信號(hào)波形載波波形已調(diào)波形Si/stemMewFree Resources: 84%而 w3： Sink 11r解調(diào)波形審 File Edit Preferences Window Help國(guó) 昌少?gòu)V/金。G器甕哨k / g饕ai k皎*蠱*w3解調(diào)波形審

5、File Edit Preferences Window Help國(guó) 昌少?gòu)V/金。G器甕哨k / g饕ai k皎*蠱*w3: Sink 11, Flots= 1, Sairiples= 10001100e-3200 e-3300 e-3430 e-3Time in SecondsSink 11100 e-3200 e-3300 e-3400 e-3功率譜在分析窗繪出該系統(tǒng)調(diào)制后的功率譜。總的功率譜圖：被調(diào)信息信號(hào)功率譜Sink5:n1n1 Xw6 x= 5.7806719e+3 y= -52.06391r= 5.7809063e+3己調(diào)波形的功率譜蟲 Sy st eVieT Analysis

6、AM. svu v6: Power SpectruM of Sink 7 (JBb 50 olms) Sized Radix旬File Edi t Preferences Window Help國(guó)S V oD /忠M器爵社氐th： 8髯代紋帝里*Power Spectiijin : Sirtk T GiEm 50 oliiris.) fdiKed E:如Free Resources: 85% w6： Power Spectrum of Sink 7 (dBm 50 ohms) Mixed RadixSy stem MewwT x= 5.721T124e+3 y= -T6.17083r= 5.7

7、222194e+3wT x= 5.721T124e+3 y= -T6.17083r= 5.7222194e+3哥 File Edi t Preferences Window Help回s少o /念神器甕哨歸巨g需si 松皎徵蟲*Power Spectrum of Sink 11 (dBm 50 ohms) Mixed Ra改變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆妫^察過調(diào)制現(xiàn)象，說明為什么不能發(fā)生過調(diào)制。答：增益小于1時(shí)，能不失真的恢復(fù)原信號(hào)。隨著增益的增大會(huì)出現(xiàn)過調(diào)制現(xiàn)象。出現(xiàn)過 調(diào)制會(huì)導(dǎo)致失真。觀察AM的功率譜，分析說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值之間的差別。答：理論上已調(diào)信號(hào)的功率譜是通過理想低通濾波器，而實(shí)際是不可能

8、達(dá)到理想濾波器狀 態(tài)的。改變參數(shù)配置，將所得不同結(jié)果存檔后，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，說明參數(shù)改變對(duì)結(jié)果 的影響。答：由于增益、截止頻率、載波及輸入信號(hào)頻率的改變，解調(diào)得到的波形會(huì)存在失真。3.1.2雙邊帶調(diào)制(DSB)概述在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅時(shí)，由于已調(diào)波中含有不攜帶信息的載波分量，故調(diào)制效率較 低。為了提高調(diào)制效率，在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的基礎(chǔ)上抑制掉載波分量，使總功率全部包 含在雙邊帶中。這種調(diào)制方式稱為抑制載波雙邊帶調(diào)幅，簡(jiǎn)稱雙邊帶調(diào)制 (DSB)。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制就是完成調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)的相乘運(yùn)算。原則上,可以選 用任何非線性器件或時(shí)變參量電路來實(shí)現(xiàn)乘法器的功能，如平衡調(diào)制器或環(huán)形調(diào) 制器。通常采用的平

9、衡調(diào)制器的電路簡(jiǎn)單、平衡性好，并可將載波分量抑制到- 30-40dB。雙邊帶調(diào)制節(jié)省了載波功率，提高了調(diào)制效率，但已調(diào)信號(hào)的帶寬仍 與調(diào)制信號(hào)一樣，是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。由于雙邊帶信號(hào)的頻譜是基帶信號(hào)頻 譜的線性搬移，所以屬于線性調(diào)制。雙邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)間表示式：Sdsb (t) = m(t)cos w t雙邊帶調(diào)制信號(hào)的頻域表示式：Sdsb (w) = 2M (w +wc) + M (w +wc)實(shí)驗(yàn)步驟用Systemview軟件建立的一個(gè)DSB系統(tǒng)仿真電路如下圖示。元件參數(shù)的配置Token 0：被調(diào)信息信號(hào)一正弦波發(fā)生器(頻率=50 Hz)Token 1,5:乘法器Token 2：載波一正

10、弦波發(fā)生器(頻率=1000 Hz)Token 6：模擬低通濾波器(截止頻率=75 Hz)Token 4,7,3 :觀察點(diǎn)一分析窗運(yùn)行時(shí)間設(shè)置運(yùn)行時(shí)間二0.5秒采樣頻率=20,000赫茲運(yùn)行系統(tǒng)在Systemview系統(tǒng)窗內(nèi)運(yùn)行該系統(tǒng)后，轉(zhuǎn)到分析窗觀察Token 4,7,3三個(gè)點(diǎn) 的波形。總的波形圖：被調(diào)信號(hào)波形回 +：圣 /比M器爵由:削g髯代豉殖蠱#Finished, plotting wl.Sink 40回 +：圣 /比M器爵由:削g髯代豉殖蠱#Finished, plotting wl.Sink 40100e-3200 e-3300 e-3400 e-31500 e-3VF-U 二WIM

11、P I州仰的I那HHiMilllilliMMiiillllliil 臨 I 岫岫岫岫趾100 e-3200 e-3300 e-3400 e-3Time in Secoridz wl: wl: Sink 4解調(diào)波形Sirk T0-100 e-3200 e-3300 e-3ie-340Cie-3-200 e-3-0-200e-3-400 e-3-0-100 e-3200 e-3300 e-3i0e-3Sirk T0-100 e-3200 e-3300 e-3ie-340Cie-3-200 e-3-0-200e-3-400 e-3-0-100 e-3200 e-3300 e-3i0e-3Time i

12、n Seconds圈 FileEdi t PreferencesWindowHelp-n1 X國(guó)s囚囚喂& E g髭&W八k阻繆 *Finished, plotting w2.SystemMeu.Free Resources: 84%而 w2: Sink 7r5.功率譜在分析窗繪出該系統(tǒng)調(diào)制后的功率譜。總功率譜：被調(diào)信號(hào)波的功率譜Sink3:已調(diào)波的功率譜Sink4:解調(diào)波的功率譜四.實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察DSB的功率譜，并與AM信號(hào)相比較，說明其優(yōu)劣。答：DSB調(diào)制中沒有離散載波，發(fā)送端不能分配功率給他。AM調(diào)制可以用包絡(luò)檢波。改變參數(shù)配置，將所得不同結(jié)果存檔后，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，說明參數(shù)改變對(duì)結(jié)果

13、 的影響。答：調(diào)制信號(hào)與已調(diào)信號(hào)的波形發(fā)生變化，由于截止頻率不同，頻率的間隔也不同，功率 譜密度也會(huì)改變。3.1.3單邊帶調(diào)制(SSB)概述雙邊帶信號(hào)雖然抑制了載波，提高了調(diào)制效率，但調(diào)制后的頻帶寬度仍是基 帶信號(hào)帶寬的2倍，而且上、下邊帶是完全對(duì)稱的，它們所攜帶的信息完全相 同。因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜矗挥靡粋€(gè)邊帶傳輸就可以了。我們把這種只 傳輸一個(gè)邊帶的調(diào)制方式稱為單邊帶抑制載波調(diào)制，簡(jiǎn)稱為單邊帶調(diào)制(SSB)。 采用單邊帶調(diào)制，除了節(jié)省載波功率，還可以節(jié)省一半傳輸頻帶。實(shí)驗(yàn)原理由于單邊帶調(diào)制中只傳送雙邊帶信號(hào)的一個(gè)邊帶(上邊帶或下邊帶)，因此產(chǎn) 生單邊帶信號(hào)的最簡(jiǎn)單方法，就是先產(chǎn)生雙

14、邊帶信號(hào)然后讓它通過一個(gè)邊帶濾波 器，這種產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法稱為濾波法。濾波法要求濾波器在c處有理想的銳截止特性。為降低制作難度，也可 采用多級(jí)頻率搬移的方法實(shí)現(xiàn)：先在低頻處產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，然后通過變頻將頻 譜搬移到更高的載頻處。產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法還有：相移形成法，混合形成法。三.實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察SSB的功率譜，并與AM、DSB信號(hào)相比較，說明其優(yōu)劣。答：與AM、DSB信號(hào)相比，SSB的頻帶利用率要高。改變參數(shù)配置，將所得不同結(jié)果存檔后，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，說明參數(shù)改變對(duì)結(jié)果 的影響。答：改變參數(shù)配置后，功率譜不會(huì)發(fā)生較大答變化。觀察實(shí)驗(yàn)波形：Token 6 被調(diào)信息信號(hào)波形；Tok

15、e7 已調(diào)波形；Token8解調(diào)輸出波形。已調(diào)波形Sink7：解調(diào)輸出波形Sink8：總的功率譜圖:被調(diào)信號(hào)波形的功率譜Sink6：已調(diào)波的功率譜Sink7:解調(diào)輸出波的功率譜Sink8:3.1.4窄帶角度調(diào)制(NBFM、NBPM)實(shí)驗(yàn)原理從角度調(diào)制的相位與頻率關(guān)系可以看出，調(diào)頻信號(hào)可通過直接調(diào)頻和間接調(diào) 頻兩種方法得到。所謂間接調(diào)頻，就是先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分再調(diào)相而得到。同樣， 調(diào)相信號(hào)也可以通過直接調(diào)相和間接調(diào)相兩種方法得到，間接調(diào)相就是先對(duì)調(diào)制 信號(hào)進(jìn)行微分再進(jìn)行頻率調(diào)制實(shí)驗(yàn)電路圖窄帶調(diào)頻的調(diào)制和解調(diào)窄帶調(diào)相信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)由PM信號(hào)得到FM信號(hào)由FM信號(hào)得到PM信號(hào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.觀察實(shí)驗(yàn)波(

16、1)窄帶調(diào)頻的調(diào)制和解調(diào) 總的波形：Sirik 60vl: Sink 6Systemyeu.Time in SecondsSystem yeuj-100e-3Sirik 60vl: Sink 6Systemyeu.Time in SecondsSystem yeuj-100e-3File Edit Freferences Window Help國(guó)昌 山/志肘器屋電氏削g案云信 紋*盈*wl: Sink 6, Plots=，Samples= 10001-2: Sink 7|口|旦|區(qū)| - vO: Sink 5|二旦 |蘭| w3: Sirik 8ilFun.FIdlulJFree Resour

17、ces: 85% w3: Sirik 8ilFun.FIdlulJFree Resources: 85%調(diào)制信號(hào)波形Sink5:冏 File Edi t Preferences Window Help國(guó)嘗+：+ 口口 /國(guó)嘗+：+ 口口 /念號(hào)號(hào)器器哨心tki%髯wO x= 313.05805e-3 y= 352.99999e3r= 4T1.82023e-3Sirdc 5SystemMewFree Resources: 85% wO: Sink 5已調(diào)波形Sink6:SysteMView Analysis - NBFI. svu - vl: Sink 6旬File Edi t Preferen

18、ces Window Helpwl: Sink 6j Flots= 1SampleE= 10001國(guó)S V oD /忠M器爵社氐th： wl: Sink 6j Flots= 1SampleE= 10001IIII500 e-3I II II Ibi Ilk bVF-U 二I IIIIIIIFree Resources: 85%100e-3200 e-3300 e-3400 e-3Time in SecoridzI II II II I II II II II Il.l1.1l.l.l.lSy stem Mew wl: Sink 6解調(diào)輸出波形Sink7:$ SysteMViev Analysi

19、s 一 NBFI. svu 一 v2: Sink 7宙 File Edi t Preferences Window Kelp舀s *+* / /忠M昌昌盟社&髯w2: Sink 1, Flots= 1, Sajnples= 100010100 e-3200 e-3300 e-3n：i e-3Time in SecondsSystemMeuj wZ： Sink TSink 8100e-3400 e-3100e-3Free Resources: 85% w3： Sink 8200 e-3Time in Seconds300 e-3n：i e-3SystemMeujSink 8100e-3400 e

20、-3100e-3Free Resources: 85% w3： Sink 8200 e-3Time in Seconds300 e-3ieT Analysis - HBFI. svu - t4: Power Spect zum of Sink 5 (d. II II X已調(diào)信號(hào)的功率譜Sink6:SysteViev Analysis - NBFI.svu - v5: Pover Specteum of Sink 6 (d.解調(diào)輸出信號(hào)的功率譜Sink7:SysteieT Analysis - HBFI. svu - tT： Power Spectzum of Sink 8 (d.色魯金。G器甕

21、哨心吐。口置E k皎多顯哺wl: Sink Tj 1 plots, 10001 samplesSink 8(2)窄帶調(diào)相信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)File Edit Preferences Window Help100e-3200 e-3100 e-3200 e-3300 e-34：iCie-3300 e-34J30e-3100e-3200 e-3100 e-3200 e-3300 e-34：iCie-3300 e-34J30e-3SystemewTime in SecondsSystemewSink TI3回區(qū)Sink TSink 7100 e-3200 e-3300 e-3400 e-3100 e-

22、3200 e-3300 e-3400 e-3#F-riIIIUnJwO: Sink 5|U叵區(qū):Sink 5Time iii Secori.d.5#F-riIIIUnJwO: Sink 5|U叵區(qū):Sink 5Time iii Secori.d.5Ttn hi rr叩忡仰u tpi,npi|ii tf吧riit tnnnr仰q】葉叩 11 t叫i|r rnI I I I 1 1 I I1 I I1 I i 1IIi1 1 I III1 1 I III 11I I 1 I I Illii. 111ii jii i.ii illi it Li.I i.i lit i ii,i II i|11.il

23、l I ,i i Ji. i Li ii illi I d ill I； ij ii .ill 111ii.i 11ii iiiI,ii i iii I)inii,i iillj ii.i II 111.I I ,i iJi. J Liiih L ill ii ijI .ill 111 iii, i11 li iiii.h i iii i l.i-1jLiiiimaii峋ajii dim hi 旦 |制.11(11.區(qū).iiiii laihJU 廈 iii jmiJil iiM岫ijLiiiiL圜j岫 JLikiBb iaiikia.urn.iai ijlii副i峋h函.iiai gii皿 i

24、Si jiii.iui.臨1 iLiiju-1U100 e-3200 e-3y00e-3400 e-3Time in Secoruls SystemMewSystemMewFree Resources: 85%而 wl： Sink Tn審 Syst eMViev Analysis-NBPI. svu - vO:Sink 5l旬File Edi t PreferencesWindow Help_ n1 X國(guó) +： Z 盅 M品目冒嚙血定313胃? A 反 WwOx= 215.95982e-3 y= -230.9566e3r= 316.19547e-3Siri 5Time in SecoridzS

25、iri 5Time in Secoridz二 Illunj-Sv stem MewFr&e Resources: 85% wO： Sink 5r已調(diào)波形Sink7:SysteView Analysis - NBPI.svu - v2: Sink 8口回區(qū)|旬File Edi t Preferences Window Help_ D1 X國(guó)魯中/比M器貿(mào)心削g髯代豉懶蠱# 2 42莒狠案；6-廠228559如6Siri yiFTllTSiri yiFTllTSv stem MewFr&e Resources: 85% w2： Sink 8r調(diào)制信號(hào)的功率譜Sink5:解調(diào)后的功率譜Sink8:(

26、3)由PM信號(hào)得到FM信號(hào) 總的波形圖：串 SysteMViev Analysis Untitled國(guó)昌+：+/念M器甕心Ihr g髯nJ k豉命亳哺w2: Sink 5Flots= 1, Sajnples= 51FileEdi t Preferences Window Help$ 2: Sink 5匚叵|區(qū)|ITime in SecondESystem-uleiu I-1= Sink 3 日回區(qū)Sink 3. vO: Sink 1二I 旦|區(qū)tlpn,二tlpn,二Free Resources: 85% wZ： Sink 5r調(diào)制信號(hào)波形Sinkl：審 SysteMViev Analysis - Untitled - vO: Sink 1wO x= 16.04352Te-3 y= -1.062174 r= 1.0622951旬File Edi t Preferences Window HelpwO x= 16.04352Te-3 y= -1.062174 r= 1.0622951國(guó)S V oD /忠M器爵社氐th： 8髯代紋帝里* wO： Sink 1 Ue-：J wO： Sink 1 Ue-：JSy stem Mew解調(diào)輸出波形Sink5:25e-3lEg1-Sink 55&-310-315e-320e-35&-310-315e-320e-3T