第一次通信系统实验报告——模拟调制与频分复用
第一次通信系统实验报告模拟调制与频分复用一、实验目的1.1 了解复用的概念。1.2 理解频分复用的原理。1.3 掌握频分复用的系统框图及其实现方法。二、实验内容2.1 常规双边带调幅与解调实验（AM）2.2 双边带抑制载波调幅与解调实验（DSB-SC AM）2.3 单边带调幅与解调实验（SSB AM）2.4 频分复用实验（FDM）三、实验结果及分析3.1 常规双边带调幅与解调实验（AM）3.1.1 AM调幅输出载波信号为标准正弦波信号，峰峰值为3.6V，频率为384KHz，基波信号也为标准正弦波信号，峰峰值为1.0V，频率为2KHz。现将两信号相乘并调节调制深度，得到较好的调幅波，波形如图1所示。图1 AM调幅波输出波形图 分析：由图可知，波形稳定，其包络是较为标准的正弦波形。再使用双踪示波，观测基波输出和调幅输出的波形，如图2所示。图2 基波信号与调幅信号的波形图分析：由图可见，基波信号和调幅波的包络在频率上是相同的，也就是说包络和基波信号只是在幅度上有差异，而这个差异不会影响基波信号的恢复。3.1.2 AM调幅波的解调将调幅信号送至测试点，得到解调后的还原信号波形，如图3所示。图3 检波输出和解调输出的信号波形图 分析：如图3，下方波形为检波输出波形，上方波形为解调输出波形。两者在频率上是一致的，波形质量也很高，较好地还原了基波信号。但显然解调输出的波形要优于检波输出，这是由于解调输出经过了滤波处理。 3.1.3 模拟语音信号AM调幅与解调载波信号仍使用频率为384KHz的标准正弦波，将基波信号换为实时语音信号。解调使用质量较高的解调输出。实验中，语音信号的传递是较为理想的，但是噪声也很明显。3.2 双边带抑制载波调幅与解调实验（DSB-SC AM）3.2.1 DSB调幅输出载波信号为标准正弦波信号，峰峰值为3.6V，频率为384KHz，基波信号也为标准正弦波信号，峰峰值为1.0V，频率为2KHz。现将两信号相乘并调节调制深度，得到较好的DSB调幅波，波形如图4所示。图4 基波信号和DSB调幅信号的波形图为了更清楚的了解DSB调幅的特点，使用示波器的频谱测量功能可以看到调幅波的频谱特征，如图5所示。另外，实验中也用相同方法测量了AM调幅波的频谱图，如图6所示。 图5 DSB调幅波的频谱图 图6 AM调幅波的频谱图 分析：由图4可见，DSB调幅波形很理想。结合图5和图6可以更明显地看到，两种调幅信号都在在384KHz的频点上幅度最高，但是DSB调幅信号在低频段幅度很弱，符合抑制载波的要求。3.2.2 DSB调幅波的解调调节解调深度，得到分别来自相乘输出和解调输出的恢复波形，如图7所示。图7 DSB调幅波的相乘输出和解调输出波形图分析：相乘输出的结果并不理想，解调输出的结果要更好些。但是解调输出的波形质量要差于AM调幅的效果。究其原因，AM调幅牺牲了功率而保证了信号频谱的最优；DSB调幅则为了优化功率分配，抑制了载波，迫使在解调时需使用相干解调法，因此必须使用混频器。这就使得DSB解调波的频谱劣化。3.1.3 模拟语音信号AM调幅与解调载波信号仍使用频率为384KHz的标准正弦波，将基波信号换为实时语音信号。解调使用质量较高的解调输出。实验中，语音信号的传递不是很理想，明显比AM调幅要差，而且噪声也更明显。3.3 单边带调幅与解调实验（SSB AM）3.3.1 SSB调幅输出载波信号为标准正弦波信号，峰峰值为3.6V，频率为384KHz，基波信号也为标准正弦波信号，峰峰值为1.0V，频率为2KHz。载波信号和基波信号被分为两路：一路先经过-90度移相处理，然后相乘并调节调制深度，得到较好的DSB调幅波；另一路直接输出，相乘并调节调制深度，得到较好的DSB调幅波。图8和图9分别显示了基波信号和载波信号移相处理的结果。 图8 基波信号的移相 图9载波信号的移相得到两路DSB调幅波后，分别将两者相加和相减以得到上边带输出和下边带输出。测量其频谱图，结果为图10和图11。 图10 上边带输出的频谱图 图11 下边带输出的频谱图分析：边带抑制的效果是很明显的，可以认为得到了理想的SSB调幅信号。3.3.2 SSB调幅波的解调调节解调深度，相乘输出和解调输出的波形如图12所示。图12 SSB解调的相乘输出和解调输出波形图分析：显而易见，输出的波形非常理想。3.4 频分复用实验（FDM）3.4.1 两路信号第一路信号：载波信号为标准正弦波信号，峰峰值为3.6V，频率为192KHz，基波信号也为标准正弦波信号，峰峰值为1.0V，频率为1KHz。第二路信号：载波信号为标准正弦波信号，峰峰值为3.6V，频率为384KHz，基波信号也为标准正弦波信号，峰峰值为1.0V，频率为2KHz。3.4.2 复用后的信号将两路信号分别进行DSB调幅，并接入复用模块。复用后波形和频谱图如图13和图14所示。 图13 复用后输出波形（上方波形） 图14 复用后信号的频谱图3.4.3 频分解复用图15显示了分解后的两路DSB调幅信号。图15 两路DSB调幅波的恢复图16和图17分别显示了两路DSB信号的频谱图。 图16 载波为192KHz的DSB调幅波 图17载波为384KHz的DSB调幅波分析：可见，载波为384KHz的DSB调幅波恢复的不是很好，这是由于恢复时的滤波器的性能限制。3.4.4 两路信号的恢复3.4.4.1 相乘输出此处仅给出频率为1KHz的基波信号的恢复，如图18所示。图18 1KHz的基波信号的相乘恢复 3.4.4.2 解调输出此处仅给出频率为2KHz的基波信号的恢复，如图19所示。图19 2KHz的基波信号的解调恢复分析：可见，相乘输出的效果并不好，故输出时必须接上性能较好的滤波器。
