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　通信原理實驗報告 專業_________ 學號_________ 姓名_________ 年月

　實驗一

　M AM 調制與解調的仿真實驗

　一.實驗目的 1、加深理解 AM 調制與解調的基本工作原理與電路組成。

　2、掌握 AM 調制與解調系統的調試與測量技能。

　3、初步掌握 Multism 在電子仿真實驗中的應用。

　二.實驗平臺 計算機與 multisim 電路仿真軟件。

　三.實驗原理 AM 信號就是載波信號振幅在0 mV 上下按輸入調制信號規律變化的一種調幅信號,表達式如下: ? ? t w t u k V t vc a m ocos ) ( ) (0 ?? ?

　 (1) 由表達式(1)可知,在數學上,調幅電路的組成模型可由一個相加器與一個相乘器組成。MA 為相乘器的乘積常數,A 為相加器的加權系數,且a cm Mk AV A k A ? ? ,

　設調制信號為: ) (tu ? =M cU E?? cos t ?

　載波電壓為: cM t cU u ?) (cos t w c

　上兩式相乘為普通振幅調制信號: 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?? 稱為調幅系數(或調制指數) ,其中 0＜aM ≤1。而當aM ＞1 時,在? ? ?t 附近, ) (t u c 變為負值,它的 包絡已不能反映調制信號的變化而造成失真,通常將這種失真成為過調幅失真,此種現象就是要盡量避免的。

　四.仿真電路原理設計圖 1.AM 調制電路及仿真結果 A11 V/V 0 V YXV10.2 Vrms 1kHz 0° V22 Vrms 2MHz 0° V31 V 13XSC1ABExt Trig++__+_504 圖 1(調制電路電路圖) ) ( t u c

　 圖 2(調制信號與調幅波仿真圖) 2、AM 解調電路(包絡檢波法)及仿真結果 XSC1ABExt Trig++__+_V12 V 2MHz 1kHz AMD11N4148R1560ΩR25.6ΩR31kΩC11uF C220nF C31mF204XSC2ABExt Trig++__+_15 圖 3(解調電路圖)

　 圖 4(調幅波波形)

　圖 5:(電路輸出解調端波形)

　3、過調幅現象仿真結果 五.心得體會 雖然電路實現比較簡單,但就是其中體現的原理還就是很深奧的,通過此次電路仿真,也對振幅調制與解調電路的實現有了更為直觀的認識。筆者相信隨著近幾年電子元件制作工藝越來越精湛,調制與解調在通信領域必將會有更廣泛的應用。

　實驗二

　M FM 調制與解調的仿真實驗

　 一.實驗目的 1、加深理解 FM 調制與解調的基本工作原理與電路組成。

　2、掌握 FM 調制與解調系統的調試與測量技能。

　3、初步掌握 Multism 在電子仿真實驗中的應用。

　二.實驗平臺 計算機與 multisim 電路仿真軟件。

　三.實驗原理 使載波頻率按照調制信號改變的調制方式叫調頻。已調波頻率變化的大小由調制信號的大小決定,變化的周期由調制信號的頻率決定。已調波的振幅保持不變。調頻波的波形,就像就是個被壓縮得不均勻的彈簧,調頻波用英文字母FM表示。

　1、直接調頻原理 直接調頻的基本原理就是利用調制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率,使其反映調制信號變化規律。要用調制信號去控制載波振蕩器的振蕩頻率,就就是用調制信號去控制決定載波振蕩器振蕩頻率的元件或電路的參數,從而使載波振蕩器的瞬時頻率按調制信號變化規律線性地改變,就能夠實現直接調頻。

　(1)改變振蕩回路的元件參數實現調頻 在 LC 振蕩器中,決定振蕩頻率的主要元件就是 LC 振蕩回路的電感 L 與電容 C。在RC 振蕩器中,決定振蕩頻率的主要元件就是電阻與電容。因而,根據調頻的特點,用調制信號去控制電感、電容或電阻的數值就能實現調頻。

　調頻電路中常用的可控電容元件有變容二極管與電抗管電路。常用的可控電感元件就是具有鐵氧體磁芯的電感線圈或電抗管電路,而可控電阻元件有二極管與場效應管。

　(2)控制振蕩器的工作狀態實現調頻 在微波發射機中,常用速調管振蕩器作為載波振蕩器,其振蕩頻率受控于加在管子發射極上的發射極電壓。因此,只需將調制信號加至發射極即可實現調頻。

　若載波就是由多諧振蕩器產生的方波,則可用調制信號控制積分電容的充放電電流,從而控制其振蕩頻率。

　2、間接調頻原理 調頻波的數學表示式,在調制信號為 u Ω (t)時,為

　 u FM (t)=U cm

　cos[ω c t+k f

　 ]

　 (2-1) 可見調頻波的相位偏移為 k f

　,與調制信號 u Ω (t)的積分成正比。

　若將調制信號先通過積分器得

　 ,然后再通過調相器進行即可得到調制信號為

　的調相波,即

　u(t)=U cm

　cos[ω c t+k P

　]

　 (2-2) 因此,調頻可以通過調相間接實現。通常將這樣的調頻方式稱為間接調頻。這樣的調頻方式采用頻率穩定度很高的振蕩器(例如石英晶體振蕩器)作為載波振蕩器,然后在它的后級進行調相,得到的調頻波的中心頻率穩定度很高。

　四.仿真電路原理設計圖 1.FM 調制電路及仿真結果 V23 Vrms 300kHz 0° R112kΩR22kΩR3100ΩC1220FC21uFC3124pFC4100pFC5100pFC6124pFC71uFC810uFC9600pFR45kΩR510ΩQ12N2222AV18 V V36 V 13L110mHL27uH4650C1020pFD1BBY31212 1409XSC1A B C DGT810XFC112370 multisim 界面上的變容二極管直接調頻電路

　 FM 波的波形

　振蕩頻率計顯示 2、FM 解調電路及仿真結果

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

　 調頻波形

　五.心得體會

　通過實驗,把FM調制的原理圖畫出來,可以瞧到,其實原理圖并不復雜,但就是容易出錯,如果不仔細的調整,很可能得到錯誤的答案。經過這次實驗,懂得了把知識運用到實際問題中去,學到了很多的經驗。

　實驗三

　M PCM 脈沖編碼調制

　 一.實驗目的 1、加深理解 PCM 脈沖編碼調制系統的基本工作原理與電路組成,學會 PCM 系統的基本設計方法。

　2、掌握 PCM 系統的調試與測量技能。

　二.實驗平臺 計算機與 multisim 電路仿真軟件。

　三.實驗原理 脈沖編碼調制(PCM)就是把一個時間連續、取值連續的模擬信號變換成時間離散、取值離散的數字信號在信道中傳輸。脈沖編碼調制就是對模擬信號進行抽樣,量化與編碼三個過程完成的。

　PCM 通信系統的實驗方框圖如圖所示。

　在 PCM 脈沖編碼調制中,話音信號經防混疊低通濾波器后進行脈沖抽樣,變成時間上離散的 PAM 脈沖序列,然后將幅度連續的 PAM 脈沖序列用類似于“四舍五入”辦法劃歸為有限種幅度,每一種幅度對應一組代碼,因此 PAM 脈沖序列將轉換成二進制編碼序列。對于電話,CCITT規定抽樣率為8KHz,每一抽樣值編8位碼(即為28=256個量化級),因而每話路PCM 編碼后的標準數碼率就是 64kB。采用 a 律十三折線編碼,它設計應用于 PCM 30/32 系統中。它每一幀分 32 個時隙,采用時分復用方式,最多允許接入 30 個用戶,每個用戶各占據一個時隙,另外兩個時隙分別用于同步與標志信號傳送,系統碼元速率為 2、048MB。各用戶 PCM 編碼數據的發送與接收,受發送時序與接收時序控制,它僅在某一個特定的時隙中被發送與接收,而不同用戶占據不同的時隙。若僅有一個用戶,在一個 PCM 幀里只能在某一個特定的時隙發送與接收該用戶的 PCM 編碼數據,在其它時隙沒有數據輸入或輸出。

　四.仿真電路原理設計圖 1.量化及編碼電路及仿真結果 模擬 信號 抽 樣 量 化 34P02 34P04 34P03 34P01 編 碼 信 道 譯 碼 低 通 濾 波 再 生 工作時鐘 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、解調電路及仿真結果

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

　五.心得體會

　其實在做這個實驗之前,我并不知道這個到底有什么用,老實說,除了生活中常聽到的那幾個別的都知之甚少,通過這個實驗,讓我懂得不要好高騖遠,有用的東西還有很多,我們要慢慢學起。

　實驗四

　K FSK 調制與解調

　 一.實驗目的 1、加深理解二相移頻鍵控(2FSK)系統的基本工作原理與電路組成,學會 2FSK 調制與解調系統的基本設計方法。

　2、掌握二相移頻鍵控(2FSK)系統的調試與測量技能。

　二.實驗平臺 計算機與 multisim 電路仿真軟件。

　三.實驗原理 1、2FSK 信號的產生:

　2FSK就是利用數字基帶信號控制在波的頻率來傳送信息。例如,1碼用頻率f1來傳輸,0碼用頻率 f2 來傳輸,而其振幅與初始相位不變。故其表示式為

　?) c o s () c o s ( 21 12 2) (? ?? ?????t At A F S K t

　時 發送時 發送" 1 "" 0 " 式中,假設碼元的初始相位分別為1?與2?;1 12 f π ? ?與2 22 f π ? ?為兩個不同的碼元的角頻率;幅度為 A 為一常數,表示碼元的包絡為矩形脈沖。

　2、2FSK 信號的產生方法有兩種: 模擬法,即用數字基帶信號作為調制信號進行調頻。如圖 1-1(a)所示。

　鍵控法,用數字基帶信號) (t g及其反) (t g相分別控制兩個開關門電路,以此對兩個載波發生器進行選通。如圖所示。

　3、2FSK 非相干解調原理: 其非相干檢測解調框圖如下:

　四.仿真電路原理設計圖 限幅器 BPF 微分器 包絡檢波器 S FM (t) m(t)

　1、FSK 調制電路及仿真結果 U174LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VVCCGNDGNDU2MC74HC4066D1A1EN1Y2Y 2A2ENVSS3A3EN3Y4Y 4A4ENVDDU3A74LS04D3VCC5VVCCXFG16XSC1ABExt Trig++__+_5012VCC5VVCC

　2、FSK 解調電路及仿真結果

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

　五.心得體會

　這次的實驗可以說就是最復雜的一次,但就是通過一次次的調整、測試,雖然最終的結果不就是很理想,但就是我覺得已經不錯了,在之后的實驗中我會更加努力去做,盡量做到最好。

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