實驗六 模擬通訊系統實驗

2022-11-22 05:00:07 字數 4652 閱讀 1975

1、掌握調頻立體聲的發射與接收的原理和方法。

2、掌握調頻立體聲訊號的頻譜成分。

3、掌握調頻立體聲發射機和接收機的結構及除錯方法。

1、除錯調頻發射機與接收機的電路特性,實現發射機與接收機的正常通訊。

2、用接收機接收發射機發射的訊號並觀察發射機與接收機各點的波形。

3、用接收機接收調頻立體聲電台的訊號並觀察各點波形。

4、觀察各點波形的頻譜。

1、模擬通訊系統模組

2、20m雙蹤示波器一台

3、頻率計(可選一台

4、音訊訊號發生器一台

5、調頻立體聲收音機(可選一台

6、立體聲耳機(帶話筒一副

目前立體聲廣播普遍採用頻率調製來傳送,但在調頻之前,首先採用抑制載波雙邊帶調製將左右兩個聲道訊號之差(l-r)與左右兩個聲道訊號之和(l+r)實現頻分復用。立體聲廣播調製訊號的頻譜如圖6-1所示。

圖6-1 立體聲廣播訊號的頻譜

上圖中0~15khz用於傳送(l+r)訊號,23~53khz用於傳送(l-r)訊號,59~75khz則用於輔助通訊。(l-r)訊號的載波頻率為38khz,19khz處傳送乙個單頻訊號用作立體聲指示,並為接收端提取同頻同相相干載波使用。

調頻廣播能提供高質量的話音和**傳輸。調頻廣播的頻率範圍為88~108mhz,規定各電台之間的頻道間隔為200khz。一般最大頻偏為75khz,最高調製頻率為15khz。

在普通單聲道的調頻廣播中,由卡森公式算出所需頻帶應為

t': 'latex', 'orirawdata': 'b=2\\beginδf+f_\\end=108khz', 'altimg':

'', 'w': '215', 'h': '24'}]

此時調頻指數為[=75/15=5', 'altimg': '', 'w': '136', 'h':

'27'}]。如果用[(β)|<0.01', 'altimg':

'', 'w': '125', 'h': '27'}]為標準,則需要傳輸8次邊頻,因而

b=2×8×15khz=240khz

實際上聲音節目中高頻分量很小,因此主要頻譜分量限制在200khz頻帶內。

在雙聲道立體聲調頻廣播中,按美國聯邦通訊委員會(fcc)規定:

① 導頻載波(19khz)分量在調頻時只允許佔最大頻偏的10%(7.5khz),因此在節目停頓期間導頻的調頻指數為7.5/19=0.395,這可認為是窄帶調頻。

2 在送非立體聲廣播節目時,可以同時傳送專供專使用者(如為商店、醫療機構等播送**)使用的輔助節目(sca)。sca也用窄帶調頻。sca的中心頻率為67khz,送sca訊號時總頻偏仍應小於75khz。

fcc規定sca的頻偏不超過最大頻偏的30%,其餘70%頻偏分配給廣播節目。

3 不帶sca訊號的立體聲廣播中,10%頻偏分配給19khz導頻,其餘90%分配給(l+r)和(l-r)兩個聲道。

④ 帶sca訊號的立體聲廣播中,10%頻偏分配給導頻,另外10%頻偏分配給sca通道,其餘80%分配給立體聲廣播的兩個聲道。

下面分別闡述本實驗模組中發射機的工作原理及接收機的工作原理。

1、發射機工作原理

該部分原理框圖如圖6-2所示:

圖6-2 調頻立體聲發射機框圖

本實驗中調頻立體聲發射機主要由大規模積體電路ba1404輔以少量外圍元件組成。ba1404是日本東洋公司的產品,工作電壓範圍1~3v,該晶元是由fm立體聲混合器、38khz振盪器、fm調製器和高頻放大器組成的單片積體電路,應用十分廣泛。立體聲音

頻訊號經加重和匹配網路由ba1404的1、2腳輸入,經放大後進入fm立體聲混合器,產生乙個由l+r主訊號和l-r的副訊號組成的立體聲復合訊號,經緩衝放大後從14腳輸出(16、17腳可對復合訊號的引數進行調節,控制左右平衡度);4、5、6腳的外部分立元件與內部電路組成38khz振盪器產生38khz訊號,經緩衝放大後分別供給混合器和2分頻器,38khz訊號經分頻器得到乙個19khz的導頻訊號從13腳輸出;從13、14腳輸出復合訊號和導頻訊號經匹配網路由12腳進入fm調製器(9、10腳的外圍分立元件確定振盪頻率)產生乙個調頻訊號,經放大後由7腳輸出。2腳為af偏置,3腳為af接地點,8腳是rf接地點,15腳為電源正極(注:11腳輸出乙個參考電壓以方便外圍分立元件對振盪頻率進行控制,這裡沒有採用)。

第7腳的訊號最後經運算放大器upc1676放大輸出。經過調頻後的訊號中應該包含如下三種訊號:(l+r)訊號、經過幅度調製的(l-r)訊號和19khz的導頻訊號。

具體電路圖如圖6-3所示。

圖6-3 發射機工作原理圖

2、接收機工作原理

接收機由fm解調電路組成。fm解調電路由索尼公司生產的cxa1238和少量外圍元件組成。cxa1238為調頻和調幅解調晶元,本電路只採用調頻解調部分,調幅部分空置不用。

cxa1238採用緊縮型dip30封裝,工作電壓為5v,它內部包含了高放、混頻、中放、限幅、鑒頻、立體聲解碼等功能,見圖6-4。

天線感應到的高頻訊號經電容耦合至帶通濾波器後,濾除掉88~108mhz以外的高頻訊號。而調頻廣播訊號則經放大後送入cxa1238的第18腳,並與整合內部的本振訊號混頻後產生頻率為10.7mhz中頻訊號,經10.

7mhz的陶瓷濾波器濾波後送入13腳,然後由整合內部解調出的l、r兩路音訊訊號分別由6腳和5腳輸出,經音量調節電位器調節音量後由立體聲功放做進一步的功率放大後送至耳機插孔,並推動耳機發出聲音。l、r兩路音訊訊號加有去加重網路,與發射端的預加重配合可有效地改善頻率響應,使音質更佳。如果加一調頻立體聲指示燈接在晶元的第4腳,還可隨時觀測立體聲訊號的強度。

當立體聲訊號足夠強時,cxa1238的第4腳將輸出一低電平,使發光二極體兩端產生壓降,發光二極體被點亮。

圖6-4 cxa1238的內部原理框圖

1、 將調頻立體聲模組小心地固定在主機箱中,確保電源接觸良好。

2、 插上電源線,開啟主機箱右側的交流開關,再按下模組中的開關power1、power2,發光二極體led01、led02發光,表示模組供電已經接入。

3、 調頻發射接收實驗

若準備了立體聲調頻收音機,可以關掉本模組的調頻接收部分,把撥碼開關的第1位撥上,第4位撥下,即1000,則tx指示燈亮,表示調頻發射tx部分開始工作;若沒有立體聲調頻收音機,可以用本模組的調頻接收部分,即撥碼開關的設定為1001,這時,tx、rx燈都亮,調頻接收部分的操作見步驟。考慮到要盡量消除空間訊號的同頻干擾,調頻發射的頻率設為點頻,固定為94mhz。將30cm長的鱷魚夾線作為天線夾在測試鉤fm-tx上(若用本模組接收,接收天線也要夾在fm-rx上)。

① 若使用收音機,操作方法如下。使音訊訊號源輸出1khz、1vp-p的正弦波訊號,若有兩路音訊訊號,就分別接入到r-chtx和l-chtx端;若只有一路音訊訊號,則接入r-chtx或l-chtx任一端,另一端空置。收音機插上耳機,把收音機調諧於94mhz時,從耳機裡應該聽到有規律的(1khz)脈動。

調節輸出音訊訊號的頻率,可以聽到脈動的頻率也在改變。去掉音訊訊號源,把話筒插入話筒插座,對著話筒說話,從耳機裡應當聽到說話的聲音。

2 若使用本模組的調頻接收部分,操作方法如下:同樣選用音訊訊號源輸出的1khz、1vp-p的正弦波訊號,若有兩路音訊訊號,就分別接入到r-chtx和l-chtx端;若只有一路音訊訊號,則接入r-chtx或l-chtx任一端,另一端空置。戴上耳機,調節電位器v3,使其調諧於94mhz,應該聽到有規律的脈動(1khz)。

調節輸出音訊訊號的頻率,可以聽到脈動的頻率也在改變。去掉音訊訊號源,把話筒插入話筒插座,對著話筒說話,耳機應當聽到說話的聲音。同時還可以用示波器觀察r-chrx、l-chtx處所接收到的音訊訊號波形。

1、輸入點參考說明

l-chtx:調頻發射部分左聲道音訊訊號輸入(頻率0~15khz,電壓峰峰值1v~4v)。

r-chtx:調頻發射部分右聲道音訊訊號輸入(頻率0~15khz,電壓峰峰值1v~4v)。

fm-rx:調頻接收部分射頻廣播訊號輸入(頻率範圍在88mhz~108mhz)。

2、輸出點參考說明

fm-tx:調頻發射部分射頻廣播訊號輸出(頻率為94mhz)。

l-chrx:調頻接收部分左聲道音訊訊號輸出(頻率0~15khz,電壓峰峰值1v~4v)。

r-chrx:調頻接收部分右聲道音訊訊號輸出(頻率0~15khz,電壓峰峰值1v~4v)。

mpx: 立體聲復用訊號輸出(頻率0~15khz,電壓峰峰值1v~4v)。

3、測試點參考說明

(說明:測試點即pcb板上的小圓圈標識)。

測試點1:調頻接收本振訊號(頻率範圍在[88mhz~108mhz]+10.7mhz)。

測試點2:調頻接收高放端(頻率範圍在88mhz~108mhz)。

測試點3:調頻接收本振、高放的公共電源端,電壓為1.25v。

測試點4:10.7mhz中頻輸出端。

測試點5:10.7mhz中頻輸入端。

測試點6:調頻接收射頻放大輸出端(頻率範圍在88mhz~108mhz)。

測試點7:調頻接收射頻放大輸入端(頻率範圍在88mhz~108mhz)。

測試點8:調頻發射射頻放大輸出端(頻率為94mhz)。

七、實驗報告要求

1、分析實驗電路的工作原理,敘述其工作過程。

2、根據實驗測試記錄,在座標紙上畫出各測量點的波形圖,並分析實驗現象。

3、對實驗思考題加以分析,按照要求做出回答,並嘗試畫出本實驗的電路原理圖。

1、調頻立體聲通訊只能用於視距傳輸,多徑傳輸和建築物阻擋對訊號傳輸質量的影響較大,該如何解決這個問題,試分析之。

2、在接收模組當中,我們比較關心的是接收的音訊訊號的音質和強度。試分析電路中哪些措施可以提高接收到的音訊訊號的音質和強度?您能提出哪些改進措施?

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