通信原理仿真 实验报告
班级：2009211204 学号：09211011 姓名：邹景昊
实验二 抑制载波双边带的产生
一、 实验目的
1、了解抑制载波双边带（SC-DSB）调制器的基本原理。 2、测试SC-DSB 调制器的特性。
二、实验原理
双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为零的模拟基带信号m(t)与正线载波c(t)相乘得到，其数学表达式为
s(t)=m(t)·c(t)=m(t)Accos(wct+φc)
本实验中，方法一利用主振荡器产生一个100kHz的正弦载波与音频振荡器产生的1kHz的基带信号通过乘法器相乘得到抑制载波双边带；方法二利用电压控制振荡器产生载波，并通过低通滤波器输出单一频率的正弦波。
三、 实验步骤
1、将TIMS 系统中的音频振荡器（Audio Oscillator）、主振荡器（Master Signals）、缓冲放大器（Buffer Amplifiers）和乘法器(Multiplier)按图一连接。
图一 抑制载波的双边带产生方法一
2、用频率计来调整音频振荡器，使其输出为1 kHz。作为调制信号，并调整缓冲放大器的K1，使其输出到乘法器的电压振幅为1V。
3、调整缓冲放大器的K2，使主振荡器输至乘法器的电压振幅为1V。作为载波信号。
4、测量乘法器的输出电压，并绘制其波形。 5、调整音频振荡器的输出，重复步骤4。
6、将电压控制振荡器（VCO）模块和可调低通滤波器 (Tuneable LPF)模块按图二连接。
图二 抑制载波的双边带产生方法二
7、将VCO 的频率选择开关器置于“LO”状态下，调整VCO 的Vin（控制电压DC–3V ~ 3V）使VCO 的输出频率为10 kHz。
8、将可调低通滤波器的频率选择范围至“wide”状态，并将频率调整至最大，此时截止频率大约在12 kHz 左右。
四、实验结果及分析
1.采用方法一产生的抑制载波双边带调幅信号。
如上图，黄色的是音频振荡器产生的调制信号，蓝色的是经过乘法器后产生的调幅波。可见调幅波的包络即为调制信号输入。
上图为调整音频振荡器产生信号的频率后，乘法器的输出。由图可见，产生的调幅波随着音频信号频率的变化频率也产生了相应的变化，并且其包络始终与调制信号保持一致。
3. 采用方法二产生的抑制载波双边带调幅信号。
首先将VCO输出频率调整为10kHz，调整后的输出波形如下图所示。
而后调整低通滤波器，使其输出截止频率在12kHz，得到输出如下。
五、思考题
1、如何能使示波器上能清晰的观察到载波信号的变化？
答：选择正确的触发方式，针对本实验的仪器，可直接选用自动触发；调节横纵坐标间隔，至少能显示出一个完整的周期信号。
2、用频率计直接读SC-DSB 信号，将会读出什么值？ 答：来回摆动，以载波信号频率为中心频率。
实验三 振幅调制
一、 实验目的
1、了解振幅调制器的基本工作原理。 2、了解调幅波调制系数的意义和求法。
二、实验原理
幅度调制是由SC-DSB AM信号加上一离散的大载波分量。若载波的初始相位φc=0，则其表达式为
s(t)=Ac[1+m(t)]cos2πfct
式中的Accos2πfct是载波分量，Acm(t)cos2πfct是SC-DSB AM信号。对于该调幅来说，为了在解调时使用包络检波而不失真地恢复出原基带信号m(t)，则要求|m(t)|≤1，使AM信号的包络Ac[1+m(t)]总是正的。
三、实验步骤
1、将Tims 系统中的音频振荡器（Audio Oscillator）、可变直流电压（Variable DC）、主振荡器（Master Signals）、加法器（Adder）和乘法器（Multiplier）按图一连接。
图一 振幅调制的产生方法一
2、音频振荡器输出为1kHz，主振荡器输出为100 kHz，将乘法器输入耦合开关置DC 状态。
3、将可变直流器调节旋钮逆时针旋转至最小，此时输出为-2.5V 加法器输出为+2.5V。
4、分别调整加法器的增益G 和g，使加法器交流振幅输出为1V，DC 输出也为1V。
5、用示波器观察乘法器的输出，读出振幅的最大值和最小值，算出调制系数。
6、分别调整AC 振幅和DC 值，重复步骤（6），观察超调的波形。 7、用图二的方法，产生一般调幅波。
图二 振幅调制的产生方法二
8、将移相器置“HI”。
9、先不加加法器B 输入端的信号，调整缓冲放大器的增益和加法器的G 增益。使加法器输出为振幅1V 的SC-DSB 信号。 10、移去加法器A 输入端的信号，将B 输入端信号加入，调整加法器的g 增益，使加法器输出为振幅1V 的正弦值。
11、将A 端信号加入，调整移相器的相移，使加法器输出为调幅波，观察其波形，计算调制系数。
四、实验结果及分析
1.利用方法一产生振幅调制信号。
如图，振幅最大值为2V，最小值约为0.2V，此时调制系数为0.18。 接着，调整AC振幅和DC值，观察到如下超调波形。
2.利用方法二产生一般调幅波。
如图，此时调幅波的最大振幅为2V，最小振幅约为0.4V，故其调制系数为0.33。
五、思考题
1、当调制系数大于1 时，调制系数𝐌𝐚=
𝐔𝐦𝐦𝐚𝐱×𝐔𝐦𝐦𝐢𝐧𝐔𝐦𝐦𝐚𝐱+𝐔𝐦𝐦𝐢𝐧
此公式是否合适。
答：不合适，此时信号已失真，此时的幅度最小值并非调幅波振幅最小值。 2、用图五产生一般调幅波，为何载波分量要和SC-DSB 信号同相。若两个相位差900 时，会产生什么波形。
答：将产生一个振幅不断变化的调频波。
实验四 包络与包络再生
一、实验目的
了解包络检波器（Envelope Detector）的基本构成和原理。
二、实验原理
AM的主要优点就是可以用包络检波器解调，这是因为基带信号满足|m(t)|≤1的条件，Ac[1+m(t)]>0。将AM信号整流，当AM波s(t)>0时等于s(t)，在s(t)<0时，则为零。被整流信号通过低通滤波即可恢复出原基带信号，且此低通滤波器的带宽匹配于基带信号。
三、 实验步骤
1、利用实验三的方法组成一个调制系数为100%的一般调幅波。
2、将共享模块（Utilities Module）中的整流器（Rectifier）和音频放大器（Headphone Amplifier）中的3KHZ 低通滤波器按图六方式连接。
图六 包络验波器原理
3、用示波器观察调制系数为0.5 和1.5 的输出波形。 4、将调幅波到公用模块（Utilities Module）中的“DIODE+LPF”的输入端，用示波器观察其输出的波形。
四、实验结果及分析
1.调制系数为0.5的输出波形
黄色波形为调制信号，蓝色为解调信号。 2.调制系数为1.5的输出波形
黄色波形为调制信号，蓝色为解调信号。可观察到有明显失真。 3.加入DIODE+LPF整流后的波形
五、思考题
1、是否可用包络检波器来解调“SC-DSB”信号？请解释原因。
答：不可以。因为SC-DSB的包络不能反映调制信号，在与t轴相交处有相位翻转。整流后波形的包络并非调制信号 2、比较同步检波和包络检波的优缺点。
1包络检波 答：○
优点：简单、经济。
缺点：总发射功率中的大部分分配给了载波，调制效率低。 2同步检波 ○
优点：精确、效率高。 缺点：复杂、设备昂贵。
3、若调制系数大于1，是否可用包络检波来还原信号。
答：不可以。因为此时信号出现超调，该包络不能代表被调制的信号。如果进行整流，会出现一定的失真，得到的信号不为调制信号，在实验三已验证。
实验十八 ASK 调制与解调
一、 实验目的
了解幅度键控（Amplitude-shift keying ASK）调制与解调的基本组成和原理。
二、 实验步骤
1、将Tims 系统中主振荡器（Master Signals）、音频振荡器(Audio Oscillator)、序列码产生器（Sequence Generator）和双模拟开关（Dual Analog Switch），按图一的方式连接。
图一 用开关产生 ASK 调制信号
2、将主振荡器模块 2 kHz 正弦信号加至序列码产生器的CLK 输入端并将其输出的TTLX 加至又模拟开关control 1，作为数字信号序列。
3、将主振荡器模块 8.33 kHz 输出加至音频振荡模块的同步信号输入端（SYNC），并将其输出接到双模拟开关模块的IN1。 4、用示波器观察 ASK 信号。
5、将 ASK 调制信号加到由图二组成的ASK 非同步解调器的输入端。
图二 ASK 非同步解调
6、将音频振荡器的输出信号调为4kHz，并将ASK 信号加至共享模块中整流器（Rectifier）的输入端。
7、整流器的输出加到可调低通滤波模块的输入端，从低通滤波的输出端可以得到ASK 解调信号。
8、将可调直流电压加到共享模块的比较器，决定比较电平，比较器输出为原数字信号。
9、用Tims 系统中的模块组成，由图三所示的用乘法器组成的ASK 调制电路。
图三 用乘法器组成的ASK调制电路
10、主振荡器2kHz 正弦信号输入到序列码产生模块“CLK”输入端，产生数字信号，再将其X 输出端加以加法器A 端。 11、将A 端信号拿开，在加法器B 端加直流电压，并调整加法器增益调整钮“g”， 使加法器输出直流为1V。
12、将加法器“A”端输入信号加上，并把加法器的输出加到乘法器X 端。 13、用示波器观察加法器输出信号。
14、用Tims 系统的模块组成如图四所示的ASK 同步解调电路。
图四 ASK 同步解调
15、将主振荡器的100kHz 正弦波作为同步检波的参考电压加入移相器的输入，移相器的输出加至乘法器的Y 输入端（切换开关至AC）。 16、将上述实验中产生ASK 信号加到乘法器X 输入端。 17、乘法器的输出加至可调低通滤波器。
18、再通过共享模块中比较器加以整形，形成数字信号。
19、在比较器输入端加一个可调的直流电压，作为比较电平。
20、调整移相器的相移，可调低通滤波器的带宽和直流电平，使ASK 解调信号最大，并用示波器观察。
三、实验结果及分析
1.开关产生的ASK调制信号及其非同步解调
2.用乘法器组成的ASK调制电路及其同步解调
其中，CH2为原二进制矩形波信号，CH1黄色波为调制信号。
其中，CH2为原二进制矩形波信号，CH1黄色波为解调信号，因为通过加法器而反向。
实验总结
通过本次实验，更加形象而感性地认知了SC-DSB、SC-DSB AM、ASK信号的调制与解调过程及其波形。同时，学习了TIMS通讯实验仪器的基本使用，与各种信号具体的调制方法。
