实验六--模拟通信系统实验.docx

实验六 模拟通信系统实验一、 实验目的1、掌握调频立体声的发射与接收的原理和方法2、 掌握调频立体声信号的频谱成分3、 掌握调频立体声发射机和接收机的结构及调试方法二、 实验内容1、 调试调频发射机与接收机的电路特性，实现发射机与接收机的正常通信2、 用接收机接收发射机发射的信号并观察发射机与接收机各点的波形3、 用接收机接收调频立体声电台的信号并观察各点波形4、 观察各点波形的频谱三、实验仪器1、2、模拟通信系统模块20M 双踪示波器一台3、频率计（可选）一台4、音频信号发生器一台5、调频立体声收音机（可选）一台6、立体声耳机（带话筒）一副四、实验原理 目前立体声广播普遍采用频率调制来发送，但在调频之前，首先采用抑制载波双边带调 制将左右两个声道信号之差（L-R）与左右两个声道信号之和（L+R）实现频分复用立体声 广播调制信号的频谱如图6-1 所示0 15 19 23 38 53 59 75 f（kHz）图 6-1 立体声广播信号的频谱上图中0〜15KHz用于传送（L+R）信号，23〜53KHz用于传送（L-R）信号，59〜75KHz 则用于辅助通信L-R）信号的载波频率为38KHz, 19KHz处发送一个单频信号用作立体 声指示，并为接收端提取同频同相相干载波使用。

调频广播能提供高质量的话音和音乐传输调频广播的频率范围为88〜108MHz,规定 各电台之间的频道间隔为200KHz一般最大频偏为75KHz，最高调制频率为15KHz在普通单声道的调频广播中,由卡森公式算出所需频带应为B = 2（Af + f ）= 108KHzm此时调频指数为0FM = 75/15 = 5如果用|仁（0 ）| <0.01为标准，则需要传输8次边频，因 而B=2X8X 15KHz=240KHz实际上声音节目中高频分量很小，因此主要频谱分量限制在200KHz频带内在双声道立体声调频广播中，按美国联邦通信委员会（FCC）规定：① 导频载波（19KHz）分量在调频时只允许占最大频偏的10% （7.5KHz），因此在节目停 顿期间导频的调频指数为7.5/19=0.395,这可认为是窄带调频② 在送非立体声广播节目时，可以同时传送专供专用户（如为商店、医疗机构等播送音乐） 使用的辅助节目（SCA）SCA也用窄带调频SCA的中心频率为67KHz,送SCA信号 时总频偏仍应小于75KHzFCC规定SCA的频偏不超过最大频偏的30%，其余70%频偏 分配给广播节目③ 不带SCA信号的立体声广播中，10%频偏分配给19KHz导频，其余90%分配给（L+R） 和（L-R）两个声道。

④ 带SCA信号的立体声广播中，10%频偏分配给导频，另外10%频偏分配给SCA通道， 其余 80%分配给立体声广播的两个声道下面分别阐述本实验模块中发射机的工作原理及接收机的工作原理1、发射机工作原理 该部分原理框图如图6-2所示：一 2L+R+ 为 去调频发射机.38KHz振荡器刘衰减图 6-2 调频立体声发射机框图本实验中调频立体声发射机主要由大规模集成电路BA1404辅以少量外围元件组成BA1404是日本东洋公司的产品，工作电压范围1〜3V，该芯片是由FM立体声混合器、 38KHz振荡器、FM调制器和高频放大器组成的单片集成电路，应用十分广泛立体声音频信号经加重和匹配网络由BA1404的1、2脚输入，经放大后进入FM立体声混合器，产生 一个由L+R主信号和L-R的副信号组成的立体声复合信号，经缓冲放大后从14脚输出（16、 17 脚可对复合信号的参数进行调节，控制左右平衡度）；4、 5、 6 脚的外部分立元件与内部电 路组成 38KHz 振荡器产生 38KHz 信号，经缓冲放大后分别供给混合器和 2 分频器， 38KHz 信号经分频器得到一个19KHz的导频信号从13脚输出；从13、14脚输出复合信号和导频信 号经匹配网络由12脚进入FM调制器（9、10脚的外围分立元件确定振荡频率）产生一个调 频信号，经放大后由7脚输出。

2脚为AF偏置，3脚为AF接地点，8脚是RF接地点，15 脚为电源正极（注：11 脚输出一个参考电压以方便外围分立元件对振荡频率进行控制，这里 没有采用）第7脚的信号最后经运算放大器UPC1676放大输出经过调频后的信号中应该 包含如下三种信号：（L+R）信号、经过幅度调制的（L-R）信号和19KHz的导频信号具体 电路图如图6-3所示MPXHOI TP01R12 47K= = C17| 220R1310KR14100KC18—47001C20103L-chTX L-chTXmiPHONER-chTX R-chTX1R1510VPI212c210±1K出2 clwS3 电ANI QOS n 0^2 罔 XdFI NI审」-08W『 m 筑x 口 NNlqQ出U01BA1404C2715PC2C15P图 6-3 发射机工作原理图2、接收机工作原理接收机由FM解调电路组成FM解调电路由索尼公司生产的CXA1238和少量外围元 件组成CXA1238为调频和调幅解调芯片，本电路只采用调频解调部分，调幅部分空置不 用CXA1238采用紧缩型DIP30封装，工作电压为5V,它内部包含了高放、混频、中放、 限幅、鉴频、立体声解码等功能，见图 6-4。

天线感应到的高频信号经电容耦合至带通滤波器后,滤除掉88〜108MHz以外的高频信 号而调频广播信号则经放大后送入CXA1238的第18脚，并与集成内部的本振信号混频 后产生频率为10.7MHz中频信号，经10.7MHz的陶瓷滤波器滤波后送入13脚，然后由集 成内部解调出的L、R两路音频信号分别由6脚和5脚输出，经音量调节电位器调节音量 后由立体声功放做进一步的功率放大后送至耳机插孔，并推动耳机发出声音L、R两路音 频信号加有去加重网络，与发射端的预加重配合可有效地改善频率响应，使音质更佳如 果加一调频立体声指示灯接在芯片的第 4 脚，还可随时观测立体声信号的强度当立体声 信号足够强时，CXA1238的第4脚将输出一低电平，使发光二极管两端产生压降，发光二极管被点亮—|二林朗覽敢大调溝推示自动柑示低通二汝3o>—Cj—c yfm/am 中權編出 —(TeUnVCO F材餐!静第时轲 AFC FM AM黃K FM •壽廉电谏傩谡~r~ttiS jAGC AGC FM/AM.Wif FM 人制中頻:/AFCi /AFC2中煩接妙nr云中揺输入*A aS摩相环 畀慕检庇 立体声右芦遭左声進 vte號反99 atan 指示灯祐出 箱丙CXAIZ^SM/SI fmFPMI二甘倾 XF初中蛊隹枣¥8图 6-4 CXA1238 的内部原理框图五、实验步骤1、 将调频立体声模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。

2、 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下模块中的开关 POWER1、POWER2，发光二极管LED01、LED02发光，表示模块供电已经接入3、 调频发射接收实验若准备了立体声调频收音机，可以关掉本模块的调频接收部分，把拨码开关的第1位拨上，第4位拨下，即1000，则TX指示灯亮，表示调频发射TX部分开始 工作；若没有立体声调频收音机，可以用本模块的调频接收部分，即拨码开关的设 置为1001，这时，TX、RX灯都亮，调频接收部分的操作见步骤②考虑到要尽量 消除空间信号的同频干扰，调频发射的频率设为点频，固定为94MHz将30cm长 的鳄鱼夹线作为天线夹在测试钩 FM-TX 上（若用本模块接收，接收天线也要夹在 FM-RX 上）① 若使用收音机，操作方法如下使音频信号源输出1KHz、1Vp-p的正弦波信号，若 有两路音频信号，就分别接入到R-chTX和L-chTX端；若只有一路音频信号，则接 入R-chTX或L-chTX任一端，另一端空置收音机插上耳机，把收音机调谐于94MHz 时，从耳机里应该听到有规律的（1KHz）脉动调节输出音频信号的频率，可以听 到脉动的频率也在改变去掉音频信号源，把话筒插入话筒插座，对着话筒说话， 从耳机里应当听到说话的声音。

② 若使用本模块的调频接收部分，操作方法如下：同样选用音频信号源输出的1KHz、1VP-P的正弦波信号，若有两路音频信号，就分别接入到R-chTX和L-chTX端；若只 有一路音频信号，则接入R-chTX或L-chTX任一端，另一端空置戴上耳机，调节 电位器V3,使其调谐于94MHz，应该听到有规律的脉动（1KHz）调节输出音频 信号的频率，可以听到脉动的频率也在改变去掉音频信号源，把话筒插入话筒插座， 对着话筒说话，耳机应当听到说话的声音同时还可以用示波器观察R-chRX、L-chTX 处所接收到的音频信号波形六、输入、输出点参考说明1、 输入点参考说明L-chTX：调频发射部分左声道音频信号输入（频率0〜15KHz,电压峰峰值1V〜4V）R-chTX：调频发射部分右声道音频信号输入（频率0〜15KHz,电压峰峰值1V〜4V）FM-RX :调频接收部分射频广播信号输入（频率范围在88MHz〜108MHz）2、 输出点参考说明FM-TX :调频发射部分射频广播信号输出（频率为94MHz ）L-chRX：调频接收部分左声道音频信号输出（频率0〜15KHz,电压峰峰值1V〜4V）R-chRX：调频接收部分右声道音频信号输出（频率0〜15KHz,电压峰峰值1V〜4V）。

MPX： 立体声复用信号输出（频率0〜15KHz，电压峰峰值1V〜4V）3、 测试点参考说明（说明：测试点即 pCB 板上的小圆圈标识）测试点1：调频接收本振信号（频率范围在[88MHz〜108MHz] + 10.7MHz）测试点2：调频接收高放端（频率范围在88MHz〜108MHz）测试点 3：调频接收本振、高放的公共电源端，电压为 1.25V测试点4： 10.7MHz中频输出端测试点5： 10.7MHz中频输入端测试点6：调频接收射频放大输出端（频率范围在88MHz〜108MHz）测试点7：调频接收射频放大输入端（频率范围在88MHz〜108MHz）测试点8：调频发射射频放大输出端（频率为94MHz）七、实验报告要求1、 分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程2、 根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象3、 对实验思考题加以分析，按照要求做出回答，并尝试画出本实验的电路原理图八、实验思考题1、 调频立体声通信只能用于视距传输，多径传输和建筑物阻挡对信号传输质量的影响较大，该如何解决这个问题，试分析之2、 在接收模块当中，我们比较关心的是接收的音频信号的音质和强度。

试分析电路中哪些措施可以提高接收到的音频信号的音质和强度？您能提出哪些改进措施？。