北京郵電大學實驗報告
題目：基於tims通訊原理實驗報告
班級：專業： 資訊工程
姓名成績目錄實驗1振幅調製（am）與解調 4
一、實驗目的 4
二、實驗內容 4
2.1 am調製 4
2.1.1. 原理 4
2.1.2. 實驗原理框圖 4
2.1.3. 實驗連線圖 5
2.2 am解調 5
2.2.1. 調製原理 5
2.2.2. 實驗原理框圖 6
2.2.3. 實驗連線圖 6
三、實驗步驟 6
四、實驗結果 7
4.1 調製係數小於1 7
4.2 調製係數等於1 8
4.3 調製係數大於1 8
五、實驗分析 9
5.1 結論 9
5.2 問題分析 9
六、實驗總結 10
實驗2 ssb訊號的調製 10
一、實驗目的 10
二、實驗內容 10
2.1 原理 10
2.2 實驗原理框圖 10
2.3 實驗連線圖 11
三、實驗步驟 11
四、實驗結果 12
五、實驗分析 12
5.1 結論 12
5.2 問題分析 12
六、實驗總結 13
實驗3 調頻波（fm）的產生 13
一、實驗目的 13
二、實驗內容 13
2.1.原理 13
2.2.實驗原理框圖 13
2.3.實驗連線圖 13
三、實驗步驟 14
四、實驗結果 14
五、實驗分析 14
5.1結論 14
5.2問題分析 15
六、實驗總結 15
實驗4 ask調製與解調 15
一、實驗目的 15
二、實驗內容 15
2.1 2ask調製 15
2.1.1.調製原理 15
2.1.2.調製原理框圖 16
2.1.3.實驗連線圖 16
2.2 2ask解調 16
2.2.1.解調原理 16
2.2.2.解調原理框圖 17
2.2.3.實驗連線圖 17
三、實驗步驟 18
四、實驗結果 19
4.1 2ask調製 19
4.2 2ask解調 19
五、實驗分析 19
5.1結論 19
5.2問題分析 20
六、實驗總結 20
實驗5 2fsk訊號的調製 20
一、實驗目的 20
二、實驗內容 20
2.1 原理 20
2.2 實驗原理框圖 21
2.3 實驗連線圖 21
三、實驗步驟 22
四、實驗結果 22
五、實驗分析 22
5.1 結論 22
5.2 問題分析 23
六、實驗總結 23
實驗6 bpsk訊號的調製 23
一、實驗目的 23
二、實驗內容 23
2.1 原理 23
2.2 實驗原理框圖 24
2.3 實驗連線圖 24
三、實驗步驟 24
四、實驗結果 25
4.1 bpsk調製 25
五、實驗分析 25
5.1 結論 25
5.2 問題分析 25
六、實驗總結 25
1) 掌握具有離散大載波（am）調製的基本原理；
2) 掌握包絡檢波器的基本構成和原理；
3) 掌握調幅波調製係數的意義和求法。
幅度調製是由dsb-sc am訊號加上一離散的大載波分量（設載波的初始相位），其表示式為
式中要求基帶訊號波形，使am訊號的包絡總是正的，式中的是載波分量是dsb-sc am訊號。
定義稱標量因子a為調製係數或調幅係數。
有兩種調製方式，調製框圖如下：
圖2.1 am訊號調製原理框圖（方法一）
圖2.2 am訊號調製原理框圖（方法二）
其中m(t)為一均值為零的模擬基帶訊號（低頻）；c(t) 為一正弦載波訊號（高頻）；dc 為一直流分量。
調製連線圖如下：
圖2.3 am訊號調製連線圖
am的主要優點是可用包絡檢波器解調。包絡檢波屬於非相干解調，它不需要從接收訊號中提取載波分量，故am調幅廣播接收機的解調採用包絡檢波器，既簡單又經濟。
整流器和低通濾波器相結合構成包絡檢波器。am訊號的包絡大於零，將接收訊號整流後，整流訊號在s(t)>0 時等於s(t)，在s(t)<0 時則為零。被整流訊號通過低通濾波器即可恢復出原基帶訊號m(t)，此低通濾波器的頻寬匹配於基帶訊號。
解調原理框圖如下：
圖2.4 am訊號解調原理框圖
解調連線圖如下：
圖2.5 am訊號解調連線圖
1) 採用tims的音訊振盪器、可變直流電壓、主振盪器、加法器、乘法器、移相器、共享模組和音訊放大器等模組，設計出am調製與解調系統。模擬基帶訊號頻率為1khz，電壓振幅為1v，載波為一高頻訊號，電壓振幅為1v。
2) 按照實驗連線圖，完成tims各模組與示波器之間的連線，實現am調製與解調系統。
3) 調節加法器上直流訊號的放大倍數，同時用示波器監測，在保證加法器輸出波形不出現截止失真的情況下，調節至調製係數a分別為小於1、等於1、大於1的三種情況，分別觀察基帶訊號、調製訊號和解調訊號的波形，截圖並進行分析。
圖4.1 基帶訊號與調製訊號波形（a<1）
圖4.2 基帶訊號與解調訊號波形（a<1）
圖4.3 基帶訊號與調製訊號波形（a=1）
圖4.4 基帶訊號與解調訊號波形（a=1）
圖4.5 基帶訊號與調製訊號波形（a>1）
圖4.6 基帶訊號與解調訊號波形（a>1）
由實驗得到的基帶與調製訊號圖和基帶與解調訊號圖可知，am訊號在調製係數小於1、等於1或大於1時，訊號包絡會有不同的形狀。調製係數小於1或者等於1的情況下，am調製訊號的包絡與橫軸沒有交點，解調訊號無失真；調製係數大於1時，加法器對輸入訊號的幅度增益過大，am調製訊號的包絡與橫軸有交點，解調訊號會出現幅度翻轉的情況，無法恢復成原訊號。
1) 採用同步檢波如何完成實驗？並比較同步檢波與包絡檢波的優缺點。
採用同步檢波的方法，需要設計載波提取電路，用以恢復載波，載波與調製訊號通過乘法器，再通過低通濾波器即可恢復出原基帶訊號m(t)。
相干解調與非相干解調的區別在於相干解調必須要恢復出相干載波，利用這個相干載波和已調製訊號作用，得到最初的數字基帶訊號，而這個相干載波是和原來在傳送端調製該基帶訊號的載波訊號是同頻率同相位的。非相干解調不需要恢復出相干載波，所以比相干解調方式要簡單。
2) 若調製係數大於1，是否能用包絡檢波來還原訊號？
在調製指數大於1時，無法用包絡檢波的方法還原出原訊號，只能採用同步檢波。
3) 調製係數分別小於1、大於1、等於1時，如何計算已調訊號的調製係數？
調製指數可以通過利用輸入波形計算出包絡的最大和最小幅值，代入公式求得。
本實驗相對簡單，但是卻花費了我們大量的時間來做，主要原因是預習得不夠充分，很多時間我們都在試著調整加法器的兩個旋鈕，想使兩路的g和g係數相同，但是後來發現這步並不是必要的。最後總體來說完成得還可以，小組成員分工明確，合作默契，相信下一次實驗我們會完成得更好。
1) 掌握單邊帶（ssb）調製的基本原理；
2) 測試ssb 調製器的特性。
雙邊帶抑制載波調幅要求通道頻寬，其中是模擬基帶訊號頻寬。從資訊理論觀點來看，此雙邊帶是有剩餘度的，因而只要利用雙邊帶中的任一邊帶來傳輸，仍能在接受機解調出原基帶訊號，這樣可減少傳送已調訊號的通道頻寬。
上邊帶調幅訊號表示式為
下邊帶調幅訊號表示式為
其中，表示m(t)的希爾伯特變換。
這樣，單邊帶調幅訊號的時域表示式為
調製原理框圖如下：
圖2.1 ssb 訊號調製原理框圖
其中，m(t)為一均值為零的模擬基帶訊號（低頻）；qps 為正交分相器，其輸出為兩路正交訊號；c(t) 為一正弦載波訊號（高頻），通過移相器使載波相移π/2。輸出訊號為下邊帶調幅訊號。
調製連線圖如下：
圖2.2 ssb訊號調製連線圖
1) 採用tims的音訊振盪器，主振盪器，加法器，乘法器，移相器，正交分相器，可調低通濾波器等模組，設計出ssb調製系統。
2) 採用音訊振盪器產生乙個基帶訊號，記錄訊號的幅度和頻率。載波可由主振盪器輸出乙個高頻訊號。qps 為正交分相器，其輸出為兩路正交訊號。
通過移相器使載波相移，注意檢查移相器的效能。
3) 按照實驗連線圖，完成tims各模組與示波器之間的連線，實現ssb調製系統。
4) 調節加法器的可調增益旋鈕，同時觀察示波器，保證加法器輸出的兩路波形幅度相同，觀察基帶訊號和調製訊號的波形，截圖並進行分析。
圖4.1 基帶訊號與調製訊號波形
當輸入訊號為時，輸出的ssb訊號
可化簡為
因此調製訊號應該為一幅度恆定的訊號。觀察由實驗得到的基帶與調製訊號圖，調製訊號波形的包絡基本上是恆定的，符合理論要求。時域波形圖可以看出訊號比較平坦，頻域訊號中，只有原訊號的下邊帶，也就是一半的頻譜。
1) 分析調製系統是上邊帶還是下邊帶，如何實現另一邊帶的調製系統？
下邊帶訊號。如果要產生上邊帶訊號，只需要將正交移相器的其中一路輸出再加上乙個反向後與另一路輸出相加即可。
2) 設計ssb調製系統中遇到的問題
我們首先通過計算化簡了ssb調製訊號的表示式，得出結論，輸出調製訊號應該是乙個幅度恆定的訊號。在實驗開始後，得到的訊號波形幅度並不恆定，通過不斷地調節移相器和加法器的旋鈕，得到了與理論相符的波形。
在前乙個實驗的基礎上，這次實驗我們完成得比較快。吸取了之前的教訓，在開始做這個實驗之前，我們多次檢查了預習報告，核對了每一步操作的正確性，並和其他組的同學進行了交流和討論，小組成員之間配合默契，互補互助，最終成功完成了任務，收穫了極大的喜悅與自信。
1) 掌握調頻波（fm）調製的基本原理
2) 測試fm 調製器的特性
在調頻系統中，振盪頻率隨輸入訊號的電壓改變。當輸入電壓為零時，振盪器產生乙個中心頻率的正弦波；當輸入基帶訊號的電壓變化時，該振盪頻率做相應的變化。可利用壓控振盪器（vco）實現直接調頻。
調製原理框圖如下：
圖2.1 fm 訊號調製原理框圖
其中m(t)為一均值為零的模擬基帶訊號（低頻）；vco中心頻率為10khz。
調製連線圖如下：
圖2.2 fm訊號調製連線圖
1）採用tims的音訊振盪器、電壓控制振盪器和緩衝放大器等模組，設計出fm調製系統。
2） 按照實驗連線圖，完成tims各模組與示波器之間的連線，實現fm調製系統。
3）調節vco中心頻率為10khz，觀察基帶訊號及調製後的輸出波形並截圖進行分析。
圖4.1 基帶訊號與調製訊號波形
在調頻系統中，最大頻率偏移為
調製指數
最大偏頻與調製係數有關，增大基帶訊號的放大倍數或增大，fm 訊號的變化會加劇。調整vco和音訊放大器使得基帶訊號波峰位置處的調製訊號是緊密的，波谷位置處的調製訊號是稀疏的。
北郵微原硬體實驗報告
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