《通信原理》课程教学资源（实验指导）通信原理实验指导书（硬件）

通信原理实验指导书 从图中并结合式(5一1)可以看出，普通调幅信号的振幅由直流分量U和交流分量 kUgm cos21迭加而成，其中交流分量与调制信号成正比，或者说，普通调幅信号的包络（信 号振幅各峰值点的连线)完全反映了调制信号的变化。另外还可得到调幅指数M,的表达式： Umm-UmmUm-UonUon-Umn M.-U+Uan 显然，当M>1时，普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同，产生了失真，称为过调制， 如图5-2所示。所以，普通调幅要求M,必须不大于1。 图52过调制波形 式(5-1)又可以写成 ()=U cos=fco.+Qy+co (5-2) 2 可见，()的频谱包括了三个频率分量：o。(载波)、0。+2（上边频）和0。-2 (下边频原调制信号的频带宽度是口（成F一），而适调幅信号的带定度是2口 (或2F)，是原调制信号的两倍。普通调幅将调制信号频谱搬移到了载频的左右两旁，如图 5-3所示。 被传送的调制信息只存在于边频中而不在载频中，携带信息的边频分量最多只占总功率 的三分之一（因为M,≤1）。在实际系统中，平均调幅指数很小，所以边频功率占的比例更 小，功率利用率更低。为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量而不发送载频分量， 或者进一步仅发送其中一个边频分量，同样可以将调制信息包含在调制信号中。这两种调制 方式分别称为抑制载波的双边带调幅（简称双边带调幅）和抑制载波的单边带调幅（简称单 国

通信原理实验指导书 26 从图中并结合式（5－1）可以看出，普通调幅信号的振幅由直流分量Ucm 和交流分量 kU t Ωm cosΩ 迭加而成，其中交流分量与调制信号成正比，或者说，普通调幅信号的包络（信 号振幅各峰值点的连线）完全反映了调制信号的变化。另外还可得到调幅指数 Ma的表达式： cm cm cm cm a U U U U U U U U U U M max min max min max min − = − = + − = 显然，当 Ma>1 时，普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同，产生了失真，称为过调制， 如图 5-2 所示。所以，普通调幅要求 Ma必须不大于 1。 图 5-2 过调制波形 式（5－1）又可以写成 ( ) cos cos( ) cos( ) [ ] 2 a cm AM cm c c c M U utU t t t = + +Ω + −Ω ω ωω （5－2） 可见， ( ) AM u t 的频谱包括了三个频率分量：ω c（载波）、ω c + Ω（上边频）和ω c − Ω （下边频）。原调制信号的频带宽度是Ω（或 2π Ω F = ），而普通调幅信号的频带宽度是 2 Ω （或 2F），是原调制信号的两倍。普通调幅将调制信号频谱搬移到了载频的左右两旁，如图 5-3 所示。 被传送的调制信息只存在于边频中而不在载频中，携带信息的边频分量最多只占总功率 的三分之一（因为 Ma≤1）。在实际系统中，平均调幅指数很小，所以边频功率占的比例更 小，功率利用率更低。为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量而不发送载频分量， 或者进一步仅发送其中一个边频分量，同样可以将调制信息包含在调制信号中。这两种调制 方式分别称为抑制载波的双边带调幅（简称双边带调幅）和抑制载波的单边带调幅（简称单 0 () AM u t t

通信原理实验指导书 边带调幅)。本实验模块所进行的实验是双边带调制与解调， 2 0 0 0。-2 0.0。+2 0) 图53普通调幅波的频谱 双边带调幅信号产生的具体电路原理图如图5-4所示。 +12 AM载波输 19 3 出 12 AM音频输入E 213+ 16U 图54双边带调幅信号产生电略原理图

通信原理实验指导书 27 边带调幅）。本实验模块所进行的实验是双边带调制与解调。 图 5-3 普通调幅波的频谱 双边带调幅信号产生的具体电路原理图如图 5-4 所示。 R219 1K R216 100 R213 100 R211 750 R220 3.3K R215 1K R218 1K R210 100 R212 750 R221 3.3K W200 47K C208 104 C207 104 C209 0.1uF 1 2 3 4 5 8 6 10 12 14 U202 MC1496 R217 DW200 6.8K 8.2V +12 -12 I/O S203 BNI/O S204 BN TP203 TP TP204 TP TP208 TP R214 510 E205 20uF/16V E206 20uF/16V R222 100K AM载波输入 AM音频输入 调幅输出 图 5-4 双边带调幅信号产生电路原理图 0 Ω ω 0 ωc ω ω c −Ω ω c + Ω 0 ωc ω

通信原理实验指导书 图中MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。MC1496可用于振幅调制、同步检波、鉴频。 本实验就是采用MC1496作为振幅调制器。高频载波信号从“载波输入”点输入，经高频耦 合电容C207输入至U202(MC1496)的10脚。低频基带信号从“音频输入”点输入，经低 频耦合电容E205输入至U202的1脚。C208为高频旁路电容，E206为低频旁路电容。调幅 信号从MC1496的12脚输出。实际上，从此脚输出的调幅信号还要经过滤波，这样才能保证 调幅信号的质量。滤波电路如阁5-5所示。 调幅输出 P208 203 U203A 滤波输出 图55双边带调幅信号的滤波 2.普通双边带解调 在解调电路中，采用二极管包络检波对调幅信号进行解调。因为二极管D202的作用是 实现高频包络检波，所以要求二极管的正向导通压降越小越好，在这里采用的是绪型二极管 2AP9,其正向导通电压UF≤0.3V,可以很好的满足要求。R225为负载电阻，C213为负载电 容，它的值应该选取在高频时，其阻抗远小于R,可视为短路：而在调制频率（低频）时， 其阻抗则远大于R,可视为开路。利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程， 就可以还原出与调幅信号包络基本一致的信号。具体电路如图5-6所示。 解调幅输 25 214 图56二极管包络检波解调电路 国

通信原理实验指导书 28 图中 MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。MC1496 可用于振幅调制、同步检波、鉴频。 本实验就是采用 MC1496 作为振幅调制器。高频载波信号从“载波输入”点输入，经高频耦 合电容 C207 输入至 U202（MC1496）的 10 脚。低频基带信号从“音频输入”点输入，经低 频耦合电容 E205 输入至 U202 的 1 脚。C208 为高频旁路电容，E206 为低频旁路电容。调幅 信号从 MC1496 的 12 脚输出。实际上，从此脚输出的调幅信号还要经过滤波，这样才能保证 调幅信号的质量。滤波电路如图 5-5 所示。 C211 330P C210 1000P R223 2.2K +12 TP208 TP -12 TP209 TP R224 8.2K 3 2 1 4 11 U203A TL084 5 6 7 U203B TL084 调幅输出 滤波输出 图 5-5 双边带调幅信号的滤波 2. 普通双边带解调 在解调电路中，采用二极管包络检波对调幅信号进行解调。因为二极管 D202 的作用是 实现高频包络检波，所以要求二极管的正向导通压降越小越好，在这里采用的是锗型二极管 2AP9，其正向导通电压 UF≤0.3V，可以很好的满足要求。R225 为负载电阻，C213 为负载电 容，它的值应该选取在高频时，其阻抗远小于 R，可视为短路；而在调制频率（低频）时， 其阻抗则远大于 R，可视为开路。利用二极管的单向导电性和检波负载 RC 的充放电过程， 就可以还原出与调幅信号包络基本一致的信号。具体电路如图 5-6 所示。 C212 0.1uF D202 2AP9 R226 1K I/O S205 BN TP209 TP TP205 TP C213 104 R225 1K R227 10K R228 100K R229 51K C214 104 10 9 8 U203C TL084 滤波输出 解调幅输出 图 5-6 二极管包络检波解调电路

通信原理实验指导书 五、实验步骤 1.将信号源模块、PAM/AM模块、频谱分析模块、终端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，打开主机箱右测的交流开关，再分别按下四个模块中的开关POWER1、 POWER2,对应的发光二极管LED001、LED002、D200、D201、L1、L2、LED600发 光，按一下信号源模块的复位键，四个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电 是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线) 3.使信号源模块的信号输出点“模拟输出”输出频率为2KH2、峰-峰值为0.5V左右的正 弦波，旋转“64K幅度调节”电位器使“64K正弦波”处信号的峰-峰值为1V。 4.用连接线连接信号源模块的信号输出点“模拟输出”和PAM/AM模块的信号输入点 “AM音频输入”，以及信号源模块的信号输出点“64K正弦波”和PAM/AM模块的 信号输入点“AM载波输入”，调节PAM/AM模块的电位器“调制深度调节”，同时 用示波器观察测试点“调幅输出”处的波形，可以观察到普通双边带调幅波形和抑制 载波的双边带调幅波形。 5. 观察“AM载波输入”、“AM音频输入”、“调幅输出”、“滤波输出”、“解调幅 输出”各点处输出的波形。 6 用频谱分析模块（用法请参考实验三）分别观察普通双边带调幅时“AM载波输入” “AM音频输入”、“调幅输出”、“滤波输出”、“解调幅输出”各点频谱，以及 抑制载波的双边带调幅时各点频谱并比较之。 7. 改变“AM音频输入”的频率及福度，重复观察各点被形。 8. 改变“AM载波输入”的频率及幅度，重复观察各点波形。 将立体声单放机输出的音频信号引入信号源的信号输入点“、”，连接信号源模块的 信号输出点“OUT”与PAM/AM模块的信号输入点“AM音频输入”，再连接信号源 模块的信号输出点“64K正弦波”和PAM/AM模块的信号输入点“AM载波输入”， 重复上述实验并观察各点波形。（可选） I0.用连接线连接PAM/AM模块的信号输出点“解调幅输出”与终端模块的信号输入点 “S-N”,在耳机插孔S1中插上耳机，听还原出来信号的声音。（可选） 六、输入、输出点参考说明 1.输入点参考说明 AM音频输入：模拟信号输入点，输入的信号即为基带信号。 AM载波输入：载波信号输入点，频率应远高于基带信号。 2.输出点参考说明 调幅输出：调幅信号输出点。 滤波输出：调幅信号经低通滤波器后的信号输出点。 解调幅输出：解调幅信号解调输出点。 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， 国

通信原理实验指导书 29 五、实验步骤 1. 将信号源模块、PAM/AM 模块、频谱分析模块、终端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，再分别按下四个模块中的开关 POWER1、 POWER2，对应的发光二极管 LED001、LED002、D200、D201、L1、L2、LED600 发 光，按一下信号源模块的复位键，四个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电 是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3. 使信号源模块的信号输出点“模拟输出”输出频率为 2KHz、峰-峰值为 0.5V 左右的正 弦波, 旋转“64K 幅度调节”电位器使“64K 正弦波”处信号的峰-峰值为 1V。 4. 用连接线连接信号源模块的信号输出点“模拟输出”和 PAM/AM 模块的信号输入点 “AM 音频输入”，以及信号源模块的信号输出点“64K 正弦波”和 PAM/AM 模块的 信号输入点“AM 载波输入”，调节 PAM/AM 模块的电位器“调制深度调节”，同时 用示波器观察测试点“调幅输出”处的波形，可以观察到普通双边带调幅波形和抑制 载波的双边带调幅波形。 5. 观察“AM 载波输入”、“AM 音频输入”、“调幅输出”、“滤波输出”、“解调幅 输出”各点处输出的波形。 6. 用频谱分析模块（用法请参考实验三）分别观察普通双边带调幅时“AM 载波输入”、 “AM 音频输入”、“调幅输出”、“滤波输出”、“解调幅输出”各点频谱，以及 抑制载波的双边带调幅时各点频谱并比较之。 7. 改变“AM 音频输入”的频率及幅度，重复观察各点波形。 8. 改变“AM 载波输入”的频率及幅度，重复观察各点波形。 9. 将立体声单放机输出的音频信号引入信号源的信号输入点“IN”，连接信号源模块的 信号输出点“OUT”与 PAM/AM 模块的信号输入点“AM 音频输入”，再连接信号源 模块的信号输出点“64K 正弦波”和 PAM/AM 模块的信号输入点“AM 载波输入”， 重复上述实验并观察各点波形。（可选） 10. 用连接线连接 PAM/AM 模块的信号输出点“解调幅输出”与终端模块的信号输入点 “S-IN”，在耳机插孔 S1 中插上耳机，听还原出来信号的声音。（可选） 六、输入、输出点参考说明 1． 输入点参考说明 AM 音频输入：模拟信号输入点，输入的信号即为基带信号。 AM 载波输入：载波信号输入点，频率应远高于基带信号。 2． 输出点参考说明 调幅输出：调幅信号输出点。 滤波输出：调幅信号经低通滤波器后的信号输出点。 解调幅输出：解调幅信号解调输出点。 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

通信原理实验指导书 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。 4.写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进意见。 八、实验思考题 1.为什么普通双边带调幅的信息传输速率较低，应该采用什么样的方法加以解决？ 2.单边带、双边带、残留边带和抑制载波双边带调幅这几种调制方式各有什么优点和缺 点？请自行设计一个用MC1496实现的仰制载波双边带调隔调制电路，并分所其工作 顶理。 3.调节电位器“调制深度调节”时，调幅信号会发生怎样的变化，为什么？ 四

通信原理实验指导书 30 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。 4． 写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进意见。 八、实验思考题 1． 为什么普通双边带调幅的信息传输速率较低，应该采用什么样的方法加以解决？ 2． 单边带、双边带、残留边带和抑制载波双边带调幅这几种调制方式各有什么优点和缺 点？请自行设计一个用 MC1496 实现的抑制载波双边带调幅调制电路，并分析其工作 原理。 3． 调节电位器“调制深度调节”时，调幅信号会发生怎样的变化，为什么？