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　通信原理实验报告 专业_________ 学号_________ 姓名_________ 年月

　实验一

　M AM 调制与解调的仿真实验

　一.实验目的 1、加深理解 AM 调制与解调的基本工作原理与电路组成。

　2、掌握 AM 调制与解调系统的调试与测量技能。

　3、初步掌握 Multism 在电子仿真实验中的应用。

　二.实验平台 计算机与 multisim 电路仿真软件。

　三.实验原理 AM 信号就是载波信号振幅在0 mV 上下按输入调制信号规律变化的一种调幅信号,表达式如下:   t w t u k V t vc a m ocos ) ( ) (0  

　 (1) 由表达式(1)可知,在数学上,调幅电路的组成模型可由一个相加器与一个相乘器组成。MA 为相乘器的乘积常数,A 为相加器的加权系数,且a cm Mk AV A k A   ,

　设调制信号为: ) (tu  =M cU E cos t 

　载波电压为: cM t cU u ) (cos t w c

　上两式相乘为普通振幅调制信号: cM C t sU E K u   () (cos t  ) t w Uc cM cos

　=C cME KU ( + t w t Uc Mcos ) cos = t w t M E KUc a c cMcos ) cos 1 (  

　= t w t M Uc a Scos ) cos 1 (  

　(2) 式中,CMaEUM 称为调幅系数(或调制指数) ,其中 0＜aM ≤1。而当aM ＞1 时,在  t 附近, ) (t u c 变为负值,它的 包络已不能反映调制信号的变化而造成失真,通常将这种失真成为过调幅失真,此种现象就是要尽量避免的。

　四.仿真电路原理设计图 1.AM 调制电路及仿真结果 A11 V/V 0 V YXV10.2 Vrms 1kHz 0° V22 Vrms 2MHz 0° V31 V 13XSC1ABExt Trig++__+_504 图 1(调制电路电路图) ) ( t u c

　 图 2(调制信号与调幅波仿真图) 2、AM 解调电路(包络检波法)及仿真结果 XSC1ABExt Trig++__+_V12 V 2MHz 1kHz AMD11N4148R1560ΩR25.6ΩR31kΩC11uF C220nF C31mF204XSC2ABExt Trig++__+_15 图 3(解调电路图)

　 图 4(调幅波波形)

　图 5:(电路输出解调端波形)

　3、过调幅现象仿真结果 五.心得体会 虽然电路实现比较简单,但就是其中体现的原理还就是很深奥的,通过此次电路仿真,也对振幅调制与解调电路的实现有了更为直观的认识。笔者相信随着近几年电子元件制作工艺越来越精湛,调制与解调在通信领域必将会有更广泛的应用。

　实验二

　M FM 调制与解调的仿真实验

　 一.实验目的 1、加深理解 FM 调制与解调的基本工作原理与电路组成。

　2、掌握 FM 调制与解调系统的调试与测量技能。

　3、初步掌握 Multism 在电子仿真实验中的应用。

　二.实验平台 计算机与 multisim 电路仿真软件。

　三.实验原理 使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定,变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形,就像就是个被压缩得不均匀的弹簧,调频波用英文字母FM表示。

　1、直接调频原理 直接调频的基本原理就是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率,使其反映调制信号变化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率,就就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的元件或电路的参数,从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变,就能够实现直接调频。

　(1)改变振荡回路的元件参数实现调频 在 LC 振荡器中,决定振荡频率的主要元件就是 LC 振荡回路的电感 L 与电容 C。在RC 振荡器中,决定振荡频率的主要元件就是电阻与电容。因而,根据调频的特点,用调制信号去控制电感、电容或电阻的数值就能实现调频。

　调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管与电抗管电路。常用的可控电感元件就是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路,而可控电阻元件有二极管与场效应管。

　(2)控制振荡器的工作状态实现调频 在微波发射机中,常用速调管振荡器作为载波振荡器,其振荡频率受控于加在管子发射极上的发射极电压。因此,只需将调制信号加至发射极即可实现调频。

　若载波就是由多谐振荡器产生的方波,则可用调制信号控制积分电容的充放电电流,从而控制其振荡频率。

　2、间接调频原理 调频波的数学表示式,在调制信号为 u Ω (t)时,为

　 u FM (t)=U cm

　cos[ω c t+k f

　 ]

　 (2-1) 可见调频波的相位偏移为 k f

　,与调制信号 u Ω (t)的积分成正比。

　若将调制信号先通过积分器得

　 ,然后再通过调相器进行即可得到调制信号为

　的调相波,即

　u(t)=U cm

　cos[ω c t+k P

　]

　 (2-2) 因此,调频可以通过调相间接实现。通常将这样的调频方式称为间接调频。这样的调频方式采用频率稳定度很高的振荡器(例如石英晶体振荡器)作为载波振荡器,然后在它的后级进行调相,得到的调频波的中心频率稳定度很高。

　四.仿真电路原理设计图 1.FM 调制电路及仿真结果 V23 Vrms 300kHz 0° R112kΩR22kΩR3100ΩC1220FC21uFC3124pFC4100pFC5100pFC6124pFC71uFC810uFC9600pFR45kΩR510ΩQ12N2222AV18 V V36 V 13L110mHL27uH4650C1020pFD1BBY31212 1409XSC1A B C DGT810XFC112370 multisim 界面上的变容二极管直接调频电路

　 FM 波的波形

　振荡频率计显示 2、FM 解调电路及仿真结果

　V21.414 Vrms 200kHz 0° A15 V/V 0 V YXV13.54 Vrms 25kHz 0° R150kΩR210kΩR310kΩR41kΩC110nFV31V 1V135XSC1ABExt Trig++__+_V42.5 V 704620 仿真电路

　 调频波形

　五.心得体会

　通过实验,把FM调制的原理图画出来,可以瞧到,其实原理图并不复杂,但就是容易出错,如果不仔细的调整,很可能得到错误的答案。经过这次实验,懂得了把知识运用到实际问题中去,学到了很多的经验。

　实验三

　M PCM 脉冲编码调制

　 一.实验目的 1、加深理解 PCM 脉冲编码调制系统的基本工作原理与电路组成,学会 PCM 系统的基本设计方法。

　2、掌握 PCM 系统的调试与测量技能。

　二.实验平台 计算机与 multisim 电路仿真软件。

　三.实验原理 脉冲编码调制(PCM)就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号进行抽样,量化与编码三个过程完成的。

　PCM 通信系统的实验方框图如图所示。

　在 PCM 脉冲编码调制中,话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样,变成时间上离散的 PAM 脉冲序列,然后将幅度连续的 PAM 脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为有限种幅度,每一种幅度对应一组代码,因此 PAM 脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话,CCITT规定抽样率为8KHz,每一抽样值编8位码(即为28=256个量化级),因而每话路PCM 编码后的标准数码率就是 64kB。采用 a 律十三折线编码,它设计应用于 PCM 30/32 系统中。它每一帧分 32 个时隙,采用时分复用方式,最多允许接入 30 个用户,每个用户各占据一个时隙,另外两个时隙分別用于同步与标志信号传送,系统码元速率为 2、048MB。各用户 PCM 编码数据的发送与接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送与接收,而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户,在一个 PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送与接收该用户的 PCM 编码数据,在其它时隙没有数据输入或输出。

　四.仿真电路原理设计图 1.量化及编码电路及仿真结果 模拟 信号 抽 样 量 化 34P02 34P04 34P03 34P01 编 码 信 道 译 码 低 通 滤 波 再 生 工作时钟 A/D

　D/A TP3057 P04 收端 功放 P14 P15

　U13554AM65721XFG1R110kΩR26.1kΩA11 V/V 0 V ACBA21 V/V 0 V ACBD1RD6.8D2RD6.8VCC-12VVCC-12VXFG2U2A74LS74D1D21Q5~1Q6~1CLR11CLK3~1PR4A31 V/V 0 V ACBVCC-12VR31kΩC11uFXSC1ABExt Trig++__+_

　2、解调电路及仿真结果

　A41 V/V 0 V ACBVCC-12VR41kΩC21uFR510kΩC347nFU33554AM65721VCC-12VVCC-12VXSC2ABExt Trig++__+_

　五.心得体会

　其实在做这个实验之前,我并不知道这个到底有什么用,老实说,除了生活中常听到的那几个别的都知之甚少,通过这个实验,让我懂得不要好高骛远,有用的东西还有很多,我们要慢慢学起。

　实验四

　K FSK 调制与解调

　 一.实验目的 1、加深理解二相移频键控(2FSK)系统的基本工作原理与电路组成,学会 2FSK 调制与解调系统的基本设计方法。

　2、掌握二相移频键控(2FSK)系统的调试与测量技能。

　二.实验平台 计算机与 multisim 电路仿真软件。

　三.实验原理 1、2FSK 信号的产生:

　2FSK就是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如,1码用频率f1来传输,0码用频率 f2 来传输,而其振幅与初始相位不变。故其表示式为

　) c o s () c o s ( 21 12 2) (  t At A F S K t

　时 发送时 发送" 1 "" 0 " 式中,假设码元的初始相位分别为1与2;1 12 f π  与2 22 f π  为两个不同的码元的角频率;幅度为 A 为一常数,表示码元的包络为矩形脉冲。

　2、2FSK 信号的产生方法有两种: 模拟法,即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图 1-1(a)所示。

　键控法,用数字基带信号) (t g及其反) (t g相分别控制两个开关门电路,以此对两个载波发生器进行选通。如图所示。

　3、2FSK 非相干解调原理: 其非相干检测解调框图如下:

　四.仿真电路原理设计图 限幅器 BPF 微分器 包络检波器 S FM (t) m(t)

　1、FSK 调制电路及仿真结果 U174LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VVCCGNDGNDU2MC74HC4066D1A1EN1Y2Y 2A2ENVSS3A3EN3Y4Y 4A4ENVDDU3A74LS04D3VCC5VVCCXFG16XSC1ABExt Trig++__+_5012VCC5VVCC

　2、FSK 解调电路及仿真结果

　U174LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VVCCGNDGNDU2MC74HC4066D1A1EN1Y2Y 2A2ENVSS3A3EN3Y4Y 4A4ENVDDU3A74LS04D3VCC5VVCCXFG1612VCC5VVCCC1620nFR1150ΩR210ΩC2100nFC3470nFR3900Ω54U4ALM339AD763112V10.01 V 80R44.7kΩVCC5VVCCXSC1ABExt Trig++__+_900011

　五.心得体会

　这次的实验可以说就是最复杂的一次,但就是通过一次次的调整、测试,虽然最终的结果不就是很理想,但就是我觉得已经不错了,在之后的实验中我会更加努力去做,尽量做到最好。

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