实验六模拟通信系统实验.doc

现代通信原理教师参考书
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、模拟通信系统模块
2、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
1、 FM调制、发送原理框图

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。立体声广播的调制信号的频谱如下图：

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，并作为接收端提取同频同相相干载波用。
2、 FM接收、解调原理框图

从FM接收机接收到的信号分别作为各滤波器的输入，一路通过一个低通滤波，其上限截止频率为15KHz，得到L＋R立体声信号；一路送入一个调谐范围宽的带通滤波器将L－R双边带分离出来并输入平衡调制器；一路送入19KHz的窄带滤波器，得到19KHz的导频信号，再经放大器、2倍频器得到38KHz的载波信号并输入平衡调制器。从平衡调制器输出L－R信号，立体声解码器将输入的L＋R、L－R分离为L和R音频信号，再将它们送到各自的功率放大器。

五、实验步骤及注意事项
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+5V、+12V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（TURNING），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、实验结果

输入信号：R—chTX：信号源输出的2KHz，Vp－p＝1V的正弦波

1、FM—TX测试点（调频发射部分射频 2、FM—RX测试点（调频接收部分射频
广播信号输出点） 输出的波形 广播信号输入点） 输出的波形

3、MPX测试点（立体声复用信号输出点）
输出的波形

七、思考题答案
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。
答：本思考题较理论化，可参考樊昌信编的《通信原理》教材，第四版，国防工业出版社。P48面3.7随参信道特性及其对信号传输的影响；P51面3.8随参信道特性的改善——分集接收。

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？
答：可参考曹志刚编《现代通信原理》教材，清华大学出版社。P93面4.8节采用预加重/去加重改善信噪比。我们实验中加入了预加重和去加重，另外对接收到的音频信号进行有效带通滤波。

八、提问及解答
1、在调频发射部分当中，有什么方法可以对MPX处的立体声复用信号进行还原？附图二为一般原理。
答：实际上MPX是发射部分的频分复用，只需对复用信号进行解复用即可，答案框图已如后附图二。

2、作为一般的调频发射电路，在不同时间和温度下，其发射频率存在一定的漂移，试分析这是什么原因造成的？可以采取什么措施使其发射频率稳定，如接近晶体振荡器的稳定度等？
答：可参考张肃文编的《高频电子线路》第三版教材，高等教育出版社，P392面7.7节振荡器的频率稳定问题；P564面10.6节晶体振荡器直接调频。根据所指定的时间间隔不同，调频立体声的发射频率漂移属于短期频率稳定度，主要是与温度变化、电压变化和电路参数不稳定性等因素有关。要达到接近晶体振荡器的稳定度可以采用三种方法：（1）对石英晶体振荡器进行直接调频；（2）采用自动频率控制电路；（3）利用锁相环路稳频。

九、附录

附图一 PCB板元件分布图

附图二 立体声解调

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