实验一 声光调制实验
实验一 声光调制实验
早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。60年代激光器的问世为声光衍射现象的研究提供了良好的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要应用。声光效应已广泛应用于声学、光学和光电子学。近年来，随着声光技术的不断发展，人们已广泛地开始采用声光器件在激光腔内进行锁膜或作为连续器件的Q 开关。由于声光器件具有输入电压低驱动功率小、温度稳定性好、能承受较大光功率、光学系统简单、响应时间快、控制方便等优点，加之新一代的优质声光材料的发现，使声光器件具有良好的发展前景，它将不断地满足工业、科学、军事等方面的需求。
一、实验目的
1、掌握声光调制的基本原理。
2、了解声光器件的工作原理。
3、了解布拉格声光衍射和拉曼—奈斯声光衍射的区别。
4、观察布拉格声光衍射现象。
二、实验原理
（一）声光调制的物理基础
1、弹光效应
若有一超声波通过某种均匀介质，介质材料在外力作用下发生形变，分子间因相互作用力发生改变而产生相对位移，将引起介质内部密度的起伏或周期性变化，密度大的地方折射率大，密度小的地方折射率小，即介质折射率发生周期性改变。这种由于外力作用而引起折射率变化的现象称为弹光效应。弹光效应存在于一切物质。
2、声光栅
当声波通过介质传播时，介质就会产生和声波信号相应的、随时间和空间周期性变化的相位。这部分受扰动的介质等效为一个“相位光栅”。其光栅常数就是声波波长λs ，这种光栅称为超声光栅。声波在介质中传播时，有行波和驻波两种形式。特点是行波形成的超声光栅的栅面在空间是移动的，而驻波场形成的超声光栅栅面是驻立不动的。
当超声波传播到声光晶体时，它由一端传向另一端。到达另一端时，如果遇到吸声物质，超声波将被吸声物质吸收，而在声光晶体中形成行波。由于机械波的压缩和伸长作用，则在声光晶体中形成行波式的疏密相间的构造，也就是行波形式的光栅。
当超声波传播到声光晶体时，它由一端传向另一端。如果遇见反声物质，超声波将被反声物质反射，在返回途中和入射波叠加而在声光晶体中形成驻波。由于机械波压缩伸长作用，在声光晶体中形成驻波形式的疏密相同的构造，也就是驻波形式的光栅。
首先考虑行波的情况，设平面纵声波在介质中沿x 方向传播，声波扰动介质中的质点位移可写成
()x k t u u s s -=ωcos 01 (1)
μ0是质点振动的振幅，ωs 是声波频率，k s 是声波波矢量的模。相应的应变场是
()x k t k u x
u S s s s -=??-=ωsin 01 (2) 对各向同性介质，折射率分布为
()()x k t n n t x n s s -?+=ωsin , (3)
声行波在某一瞬间是对介质的作用情况如图1所示。图中密集区（黑）表示介质受到压缩，密度增大，相应的折射率也增大；稀疏区（白）表示介质密度变小，折射率减小。介质折射率n 增大或减小呈现交替变化，变化周期是声波周期，同时又以声速s s
s k v ω=向前传播。
图1 声行波形成的超声光栅
对于驻波的情况，考虑两个相向传播的同频声行波的叠加，质点位移可以写成
)sin()cos(201t x k u u s s ω= (4)
而介质折射率为 ())sin()sin(,t x k n n t x n s s ω?+= (5)
图2 声驻波形成的超声光栅 因驻波效应(5)式中的n ?应是(3)式的2倍。图2给出了声驻波情况下介质折射率的变化情况，其中在图中的曲线t+T s /4和t+3T s /4表示左、右行波。从图中可见，声波在一个周期T s 之内，介质呈现两层疏密层结构，在波节处介质密度保持不变，因而在波腹处折射率每隔半个周期T s /2就变化一次。这样，作为超声光栅，它将交替出现和消失，其交替变化的频率为原驻波周期的二倍，即2ωs 。
3、声光效应
声光效应是指光波在介质中传播时，被超声波场衍射或散射的现象。由于声波是一种弹性波，声波在介质中传播会产生弹性应力或应变，这种现象称为弹光效应。介质弹性形变导致介质密度交替变化，从而引起介质折射率的周期变化，并形成折射率光栅。当光波
在介质中传播时，就会发生衍射现象，衍射光的强度、频率和方向等将随着超生场的变化而变化。声光调制就是基于这种效应来实现其光调制及光偏转的。
4、声光衍射分类
根据声波频率的高低和声光作用的超声场长度的大小的不同，声光效应可以分为拉曼－奈斯声光(Ram-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射两种。
（1）区分拉曼－奈斯衍射和布拉格衍射的定量标准：
从理论上说，拉曼－奈斯衍射和布拉格衍射是在改变声光衍射参数时出现的两种极端情况。影响出现两种衍射情况的主要参数是声波长Ω、光束入射角1θ及声光作用距离L 。为了给出区分两种衍射的定量标准，特引入参数G 来表征
22/cos 2/cos s i s i G k L k L θπλλθ== (6)
当L 小且λs 大(G <<1)时，为拉曼－奈斯衍射；而当L 大且λs 小(G >>1)时，为布拉格衍射。为了寻求一个实用标准，即当G 参数大到一定值后，除0级和+1级外，其他各级衍射光的强度都很小，可以忽略不计。达到这种情况时即认为已进入布拉格衍射区。经过多年的实践，现已普遍采用下列定量标准：
(a) G ≥4π时为布拉格衍射区
(b) G ＜π时为拉曼－奈斯衍射区
为便于应用，又引入量L 0=λs cos θi /λ≈λs 2/λ，则G=2πL/L 0。因此，上面的定量标准可以写成： (a) L ≥2L 0 为布拉格衍射区
(b) L ≤L 0/2 为拉曼－奈斯衍射区
式中，L 0称为声光器件的特征长度。引入了参数L 0可使器件的设计十分简便。由于λs =νs /?s 和λ=λ0/n ，故L 0不仅与介质的性质（νs 和n ）有关，而且与工作条件（?s 和λ0）有关。事实上，L 0反映了声光互作用的主要特征。
产生条件上的区别：
表1 拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射产生条件上的区别
现象上的区别:
(1) 拉曼-奈斯声光衍射
拉曼-奈斯声光衍射的结果，使光波在原场分成一组衍射光，它们分别对应于确定的衍
射角θm（即传播方向）和衍射强度，这一组光是离散型的。各级衍射光对称的分布在零级衍射光两侧，且同级次衍射光的强度相等。这是拉曼-奈斯衍射的主要特征之一。另外，无吸收时衍射光各级极值光强之和等于入射光强，即光功率是守恒的。
（2）布拉格声光衍射
如果声波频率较高，且声光作用长度较大，此时的声扰动介质也不再等效于平面位相光栅，而形成了立体位相光栅。这时，相对声波方向以一定角度入射的光波，其衍射光在介质内相互干涉，使高级衍射光相互抵消，只出现0级和 1级的衍射光，简言之，我们在屏上观察到的是0级光斑和+1级光非常亮或者0级光斑和-1级光很亮，而其它各级的光强却非常弱。
（二）声光调制原理
1、声光调制器的组成
声光调制其实由声光介质、电-声换能器、吸声（或反射）装置、耦合介质及驱动电源等所组成。如图3所示：
图3声光调制器
(1)声光介质声光介质是声光互作用的场所。当一束光通过变化的超声场时，由于光和超声场的作用，其出射光就具有随时间变化的各级衍射光，利用衍射光的强度随超声波强度的变化而变化的性质，就可以制成光强度调制器。
(2)电-声换能器（又称超声发生器）它是利用某些压电晶体（石英、LiNbO3等）或压电半导体（CdS，ZnO等）的反压电效应，在外加电场作用下产生机械振动而形成超声波，所以它起着将电功率转换成声功率的作用。
(3)吸声（或反射）装置它放置在超声元的对面，用以吸收已通过介质的声波（工作于行波状态），以免返回介质产生干扰，但要使超声场工作在驻波状态，则需要将吸声装置换成声反射装置。
(4)驱动电源它用以产生调制电信号施加于电-声换能器的两端电极上，驱动声光调制器（换能器）工作。
(5)耦合介质为了能较小损耗地将超声能量传递到声光介质中去，换能器的声阻抗应该尽量接近介质的声阻抗，这样可以减小两者接触界面的反射损耗。实际上，调制器都是在两者之间加一过渡层耦合介质，它起三个作用：低损耗传能，粘结和电极的作用。
声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。调制信号是以电信号（调幅）形式作用于电声换能器上而转化为以电信号形式变化的超声场，当光波通过声光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。
2、布拉格声光调制
如果声波频率较高，且声光作用长度较大，而且光束与声波波面间以一定的角度斜入射时，光波在介质中要穿过多个声波面，故介质具有“体光栅”的性质。当入射光与声波面间夹角满足一定条件时，介质内各级衍射光将互相抵消，只出现0级和±1级衍射光，即产生布拉格声光衍射，如图4所示。因此，若能合理选择参数，超声场足够强，可使入射
相距λs 的部分反射、部分透射的镜面。对于行波场，这些镜面将以速度νs 沿x 方向移动（因为ωm <<ωc 所以在某一瞬间，超声场可近似看成是静止的，因而对衍射光的分布没影响）。对驻波超声场则完全是不动的。当平面波以θi 入射至声波场，在B 、C 、E 各点处部分反射，产生衍射光。各衍射光相干增强的条件是它们之间的光程差应为其波长的整数倍，或者说必须同相位。图5表示在同一镜面上的衍射情况，入射光在B 、C 点的反射光同相位的条件必须使光程差AC-BD 等于光波波长的整数倍，即
(cos cos )i d x m n λ
θθ-= (0,1
)m =± (7)
要使声波面上所有点同时满足这以条件，只有使
i d θθ= (8)
即入射角等于衍射角才能实现。对于相距λs 的两个不同的镜面上的衍射情况，由上下面反射的反射光具有同相位的条件，其光程差FE+EG 必须等于光波波长的整数倍，即
(c o s c o s )s i d n λ
λθθ+
= (9) 考虑到i d θθ=，所以 2sin B n
λλθ=
或 s i n 22B s s s
f n nv λλθλ== (10) 式中，θi =θd =θB ，θB 称为布拉格角。可见，只有入射角等于布拉格角θB 时，在声波面上的光波才具有同相位，满足相干加强的条件，得到衍射极值，上式称为布拉格方程。
由于发生布拉格声光衍射时，声光相互作用长度较大，属于体光栅情况。理论分析表明，在声波场的作用下入射光和衍射光之间存在如下关系 ?????-==)
sin()0()()cos()0()(''r k iE r E r k E r E ij i j ij i i (11) 式中E i 和E j 分别为入射和衍射光场，这为我们描述两个光场的能量转换效率提供方便。 定义：在作用距离L 处衍射光强和入射光强之比为声光衍射效率，即
)(sin )0()(2L k I L I ij i j ==
η (12) 由于 ij kl ijkl ij n n S p n ?-≈=???
? ???3221， 注意到kl ijkl ij S p n k λπ23=＝)(ij n ?-λ
π。因此，(12)式可写为 )2(sin )(sin 22φλπη?=??
?????=L n ij (13) 式中Δф是传播距离L 后位相改变量。引入有效弹光系数p e 和有效应变S e ，
e e ij S p n n 32
1=? (14) 其中有效应变S e 同声波场强度I s 的关系是
2
12???? ??=s s e v I S ρ (15) 式中s v 是声速，ρ是介质密度。于是(13)式写成
()??????=????
?????????? ??=2122132622sin 2sin s s e MI L v p n L λπρλπη (16) 或
21s i n s i I I η== (17) 式中，62
23s
n P M v ρ=2M ，是声光介质的物理参数组合，是由介质本身性质决定的量，称为声光材料的品质因数(或声光优质指标)，它是选择声光介质的主要指标之一。从(17)式可见：(a)若在超声功率P s 一定的情况下，欲使衍射光强尽量大，则要求选择M 2大的材料，并且，把换能器做成长面较窄（即L 大H 小）的形式；(b)
如果超声功率足够大，使达到2π时，＝100%(c)当s P 改变时，1i I I 也随之改变，因而通过控制P s (即控制加在电声换能器上的电功率)就可以达到控制衍射光强的目的，实现声光调制。
三、实验步骤
1.调平底脚
2.导轨
3.滑座
4.四维调整架
5.半导体激光器
6.声光晶体盒
7.旋转平台 8.小孔光阑 9.横向滑座 10.光电探测器
图6 系统装置图
本实验系统是由半导体激光器、声光盒、小孔光阑、光电探测器以及声光调制电源箱组成。
光路的调节：
(1) 按系统连接方法将半导体激光器、声光调制器、光电探测器等组件连接到声光调制电源箱上；
(2) 在光具座上依次放置好半导体激光器、小孔光阑和光电探测器。同时固定小孔光阑的高度（使小孔光阑上下左右均可移动即可）；
(3) 光路准直：打开电源开关，接通激光电源，调节电源箱上的激光强度旋钮，使激光束达到足够强度。用小孔光阑来调整光路，先将半导体激光器放置在导轨零点处锁定，把小孔光阑拉移到半导体激光器附近，调整四维调整架上的旋钮，使激光束通过小孔，再把小孔光阑移远一些，基本是声光调制器放置的位置，再次通过旋转四维调整架上的旋钮，使激光束通过小孔，反复调节，使得一定距离内激光束是平行光；
(4) 将声光调制器放置于光具座上，载物平台尽量靠近半导体激光器，调整好声光调制
器高度，使得激光束刚好通过通光孔；
(5) 光电探测器固定在光具座尾端，调整光电探测器的高度，使得激光束落在光电探测器中心或与探测器中心在同一水平线上；
(6) 把小孔光阑放置于靠近传感器的位置，重新调整好小孔光阑的高度，使得光束通过小孔或与小孔在同一水平线上。
四、实验内容
（一）、观察声光调制的衍射现象
调节激光束的亮度，使在接收屏（即小孔光阑）上有清晰的光点呈现；
打开声光调制电压至最大，此时以100MHz 为中心频率的超声波开始对声光晶体进行调制；
微调载物平台上声光调制器的转向，以改变声光调制器的光束入射角，即可出现因声光调制而出现的衍射光斑；
仔细调节光束对声光调制器的角度，当+1级（或者－1级）衍射光最强时，声光调制器运转在布拉格衍射条件下；
此时通过调节小孔光缆的横向微调旋钮时光强较强的+1或-1级衍射光通过小孔光阑，调节光电探测器的横向微调旋钮，使衍射光落在光电探测器的中心，以便达到最佳接收效果。
注：布拉格衍射一级衍射达到极值的条件是：1)控制电压为一特定的值；2)入射激光必须以特定的角度布拉格角α入射。
（二）、观察交流信号调制特性
一级布拉格衍射光强I 1和驱动高频电压振幅U m 之间有如下关系
)U a (sin I I m '2L 1=
由于调制电源是线性调制电源，所以驱动高频电源U m 和控制电压u 是成正比例的，因此一级衍射光强也可以改写成如下形式
)au (sin I I 2L 1=
从上式中可以看出只有当控制电压为一定的值时一级衍射光强才能达到极值。所以打开信号发生器，输入交流的正弦波信号。加法器把直流偏压和信号发生器的交流电压叠加在一起输出到线性声光调制器上，在示波器上可看到被调制的半导体激光的正弦波，同时通过改变线性直流偏压，也就是改变衍射光的光强，从而得到不同衍射光强下的调制波形。如图7所示
0.60v 时的下失真波形 1.80v 时的上失真波形
1.10v 时的不失真波形
2.00v 时的双失真波形
图 7
（三）、声光调制与光通讯实验演示 在驱动源输入端加入外调制信号（如音频信号、文字和图像等），则衍射光强将随次信号变化，从而达到控制激光传输特性的目的，实现模拟光通信。
1.10v 时的不失真音频信号
2.00v 时的失真音频信号
图8
（四）、计算声光调制偏转角 定义1级光和0级光间的距离为d ，声光调制器到接收孔之间的距离为L,由于L 〉〉d ，即可求出声光调制的偏转角：L d sin d d ≈
≈θθ。 （五）、测量超声波的波速V s
将超声波频率F ，偏转角d θ（利用实验四的结果）与激光波长代入d
s sin F V θλ=
，其中F=100MHz ，650nm =λ，将求出的d θ一起带入上式即可求得。 五、思考题
1、什么是弹光效应和声光效应；
2、简述布拉格声光调制实现的过程；
3、产生布拉格声光衍射的条件是什么，布拉格声光衍射及拉曼-奈斯衍射的区别及联系。
附录
注意事项：
1、调节过程中必须避免激光直射人眼，以免对眼睛造成危害。
2、调节四维调整架时要轻调，不可用力过大，以免损坏调整架。
3、供电电源应提供保护地线，示波器的地线需与系统良好连接。
4、为防止强激光束长时间照射而导致光敏管疲劳或损坏，调节使用后需要随即用塑盖将光电接收孔盖好。
5、 声光晶体易碎要轻拿轻放，若两端面上落灰尘不可用力擦除。若长期不用，晶体要放在干燥器皿内保存。
6、光电探测器是半导体器件应避免强光照射以免烧坏。做实验时光强应由弱到强缓慢改变，当出现饱和时可降低光强。
7、仪器应放到干燥处保存，不宜在潮湿环境中使用。工作环境温度高于28度时连续工作不能超过4小时。
技术指标：
(1)声光调制器 声光介质：钼酸铅晶体
换能器介质：铌酸锂晶体
通光口径：1mm 中心频率：100MHz
衍射效率： 〉70%
(2)激光光源 半导体激光器（λ=650nm ）
(3)光功率输出 0～2.5mW 可调
(4)交流电源 AC220v ±22v 50Hz
(5)环境温度 0～40℃
实验（五）参考答案：s /3900m V s
实验一 声光调制实验
实验一 声光调制实验 早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。60年代激光器的问世为声光衍射现象的研究提供了良好的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要应用。声光效应已广泛应用于声学、光学和光电子学。近年来，随着声光技术的不断发展，人们已广泛地开始采用声光器件在激光腔内进行锁膜或作为连续器件的Q 开关。由于声光器件具有输入电压低驱动功率小、温度稳定性好、能承受较大光功率、光学系统简单、响应时间快、控制方便等优点，加之新一代的优质声光材料的发现，使声光器件具有良好的发展前景，它将不断地满足工业、科学、军事等方面的需求。 一、实验目的 1、掌握声光调制的基本原理。 2、了解声光器件的工作原理。 3、了解布拉格声光衍射和拉曼—奈斯声光衍射的区别。 4、观察布拉格声光衍射现象。 二、实验原理 （一）声光调制的物理基础 1、弹光效应 若有一超声波通过某种均匀介质，介质材料在外力作用下发生形变，分子间因相互作用力发生改变而产生相对位移，将引起介质内部密度的起伏或周期性变化，密度大的地方折射率大，密度小的地方折射率小，即介质折射率发生周期性改变。这种由于外力作用而引起折射率变化的现象称为弹光效应。弹光效应存在于一切物质。 2、声光栅 当声波通过介质传播时，介质就会产生和声波信号相应的、随时间和空间周期性变化的相位。这部分受扰动的介质等效为一个“相位光栅”。其光栅常数就是声波波长λs ，这种光栅称为超声光栅。声波在介质中传播时，有行波和驻波两种形式。特点是行波形成的超声光栅的栅面在空间是移动的，而驻波场形成的超声光栅栅面是驻立不动的。 当超声波传播到声光晶体时，它由一端传向另一端。到达另一端时，如果遇到吸声物质，超声波将被吸声物质吸收，而在声光晶体中形成行波。由于机械波的压缩和伸长作用，则在声光晶体中形成行波式的疏密相间的构造，也就是行波形式的光栅。 当超声波传播到声光晶体时，它由一端传向另一端。如果遇见反声物质，超声波将被反声物质反射，在返回途中和入射波叠加而在声光晶体中形成驻波。由于机械波压缩伸长作用，在声光晶体中形成驻波形式的疏密相同的构造，也就是驻波形式的光栅。 首先考虑行波的情况，设平面纵声波在介质中沿x 方向传播，声波扰动介质中的质点位移可写成 ()x k t u u s s -=ωcos 01 (1) μ0是质点振动的振幅，ωs 是声波频率，k s 是声波波矢量的模。相应的应变场是 ()x k t k u x u S s s s -=??-=ωsin 01 (2) 对各向同性介质，折射率分布为
BPSK调制及解调实验报告
实验五BPSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握BPSK调制和解调的基本原理； 2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路； 3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4、熟悉BPSK调制载波包络的变化； 5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法； 二、实验器材 1、主控&信号源、9号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框 PSK调制及解调实验原理框图 2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明 基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一 BPSK调制信号观测（9号模块） 概述：BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。 （1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”； （2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。 （3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。 思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ 实验项目二 BPSK解调观测（9号模块） 概述：本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。 2、以9号模块测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。 3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。 4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。 思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？ 五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路经过差分编码控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制256KHz的载频。???解调采用锁相解调，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。? 2、分析BPSK调制解调原理。 调制原理是：基带信号先经过差分编码得到相对码，再根据相对码进行绝对调相， 即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK 调制输出。?
实验一 ASK调制与解调实验
通 信 原 理 实 验 报 告 学院：信息与通信工程学院 专业：光电工程 班级：12051041 学号：12051041 姓名 时间：2014.11.21
实验一 ASK调制与解调实验 一实验目的 1.理解ASK调制的工作原理及电路组成。 2.理解ASK解调的原理及实现方法。 3.了解ASK信号的频谱特性。 二实验内容 1.观察ASK调制与解调信号的波形。 2.观察ASK信号频谱。 三实验器材 1.信号源模块 5.20M双踪示波器一台 2.数字调制模块 6.连接线若干 3.数字解调模块 7.频谱分析仪 4.同步提取模块 四实验原理 1.2ASK 调制原理 ASK 基带信号经过电压比较器（LM339），输出高/低电平驱动模拟开关（74HC4066）导通/关闭，ASK 载波通过电压跟随电路（TL082）提高带负载能力，然后通过模拟开关电路选择通过/截止，最后得到 ASK 调制信号输出。 2.2ASK 解调原理 本实验采用的是包络检波法，ASK 调制信号经过 RC 组成的耦合电路，输出波形可从OUT1观察，然后通过半波整流器（由 1N4148 组成），输出波形可从 OUT2 观察，半波整流后的信号经过低通滤波器（由 TL082 组成），滤波后的波形可从 OUT3 观察，再经过电压比较器（LM339）与参考电位比较后送入抽样判决器（74HC74）进行抽样判决，最后得到解调输出的二进制信号。标号为“ASK 判决电压调节”的电位器用来调节电压比较器的判决电压。判决电压过高，将会导致正确的解调结果的丢失；判决电压过低，将会导致解调结果中含有大量错码，因此，只有合理选择判决电压，才能得到正确的解调结果。抽样判决用的时钟信号就是 ASK 基带信号的位同步信号。
抽样定理和PCM调制解调实验报告
《通信原理》实验报告 实验一：抽样定理和PAM调制解调实验 系别：信息科学与工程学院 专业班级：通信工程1003班 学生姓名：陈威 同组学生：杨鑫 成绩： 指导教师：惠龙飞 （实验时间：2012 年 12 月 7 日——2012 年 12 月28日） 华中科技大学武昌分校
1、实验目的 1对电路的组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方法的优缺点。 2.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。 2、实验器材 1、信号源模块 一块 2、①号模块 一块 3、60M 双踪示波器 一台 4、连接线 若干 3、实验原理 3.1基本原理 1、抽样定理 图3-1 抽样与恢复 2、脉冲振幅调制（PAM ） 所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。 自然抽样 平顶抽样 ) (t m ) (t T
图3-3 自然抽样及平顶抽样波形 PAM方式有两种：自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称为“曲顶”抽样，(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变已抽样信号m s 化的规律（如图3-3所示）。平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。在实际中，平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。 四、实验步骤 1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。双踪示波器，设置CH1通道为同步源。 2、观测PAM自然抽样波形。 （1）将信号源上S4设为“1010”，使“CLK1”输出32K时钟。 （2）将模块一上K1选到“自然”。 （3）关闭电源，连接 表3-1 抽样实验接线表 (5)用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在1V左右。在PAMCLK处观察被抽样信号。CH1接PAMCLK（同步源），CH2接“自然抽样输出”（自然抽样PAM信号）。
频率调制与解调实验报告
1．熟悉LM566单片集成电路的组成和应用。 2．掌握用LM566单片集成电路实现频率调制的原理和方法。 3．了解调频方波、调频三角波的基本概念。 4．掌握用LM565单片集成电路实现频率解调的原理，并熟悉其方法。 5．了解正弦波调制的调频方波的解调方法。 6．了解方波调制的调频方波的解调方法。 二、实验准备 1．做本实验时应具备的知识点： ? LM566单片集成压控振荡器 ?LM566组成的频率调制器工作原理 ? LM565单片集成锁相环 ?LM565组成的频率解调器工作原理 2．做本实验时所用到的仪器： ?万用表 ?双踪示波器 ? AS1637函数信号发生器 ?低频函数发生器（用作调制信号源） ?实验板5（集成电路组成的频率调制器单元） 三、实验内容 1．定时元件R T、C T对LM566集成电路调频器工作的影响。 2．输入调制信号为直流时的调频方波、调频三角波观测。 3．输入调制信号为正弦波时的调频方波、调频三角波观测4．输入调制信号为方波时的调频方波、调频三角波观测。 5．无输入信号时（自激振荡产生）的输出方波观测。 6．正弦波调制的调频方波的解调。 7．方波调制的调频方波的解调。 四、实验步骤 1．实验准备 ⑴在箱体右下方插上实验板5。接通实 验箱上电源开关，此时箱体上±12V、±5V电 源指示灯点亮。 ⑵把实验板5上集成电路组成的频率 调制器单元右上方的电源开关（K5）拨到ON 位置，就接通了±5V电源（相应指示灯亮）， 即可开始实验。 2．观察R T、C T对频率的影响（R T = R3+W l、
C T = C1） ⑴实验准备 ① K4置ON位置，从而C1连接到566的管脚⑦上； ②开关K3接通，K1、K2断开，从而W2和C2连接到566的管脚⑤上； ③调W2使V5=3.5V（用万用表监测开关K3下面的测试点）； ④将OUT1端接至AS1637函数信号发生器的INPUT COUNTER来测频率。 ⑵改变W1并观察输出方波信号频率，记录当W1为最小、最大（相应地R T为最小、最大）时的输出频率，并与理论计算值进行比较，给定：R3 =3kΩ，W1=1kΩ，C1=2200pF。 ⑶用双踪示波器观察并记录当R T为最小时的输出方波、三角波波形。 ⑷若断开K4，会发生什么情况？最后还是把K4接通（正常工作时不允许断开K4）。 3．观察输入电压对输出频率的影响 ⑴直流电压控制（开关K3接通，K1、K2断开） 先把W l调至最大（振荡频率最低），然后调节W2以改变输入电压，测量当V5在2.4V～4.8V变化（按0.2V递增）时的输出频率f，并将结果填入表1。 第二部分: 1．实验准备 ⑴在箱体右下方插上实验板5。接通实验箱上电源开关，此时箱体上±12V、±5V电源指示灯点亮。 ⑵把实验板5上集成电路组成的频率调制器单元（简称566 调频单元）的电源开关（K5）和集成电路组成的频率解调器单元（简称565鉴频单元）的电源开关（K1）都拨到ON位置，就接通了这两个单元的±5V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。 2．自激振荡观察 在565鉴频单元的IN端先不接输入信号，把示波器探头接到A点，便可观察到VCO自激振荡产生的方波（峰-峰值4.5V左右）。 3．调制信号为正弦波时的解调 ⑴先按实验十的实验内容获得正弦调制的调频方波（566调频单元上开关K1、K2接通，K3断开，K4接通）。为此，把低频函数发生器（用作调制信号源）的输出设置为：波形选择—正弦波，频率—1kHz，峰-峰值—0.4V，便可在566调频单元的OUT1端上获得正弦调制的调频方波信号。 ⑵把566调频单元OUT1端上的调频方波信号接入到565鉴频单元的IN端，并把566调频单元的W l调节到最大（从而定时电阻R T最大），便可用双踪示波器的CH1观察并记录输入调制信号（566调频单元IN端），CH2观察并记录565鉴频单元上的A点波形（峰-峰值为4.5V左右的调频方波）、B点波形（峰-峰值为40mV左右的1kHz正弦波）和OUT端波形（需仔细调节565鉴频单元上的W1，可观察到峰-峰值为4.5V左右的1kHz方波）。 ⑶调节565鉴频单元上的W1，可改变565鉴频单元OUT端解调输出方波的占空比。 五、数据处理
声光调制实验
声光调制实验 【实验目的】 1、了解声光调制实验原理； 2、研究声场与光场相互作用的物理过程； 3、测量声光效应的幅度特性和偏转特性。 【实验仪器及装置】 声光调制实验仪（半导体激光器、声光调制晶体、光电接收等）、示波器。 图5.1 所示为声光调制实验仪的结构框图。由图可见，声光调制实验系统由光路与电路两大单元组成。 光电接收 线阵激光器声光晶体 信号输出（扩展用） 光电信号信号 解调输出解调输出 主控单元 超声载波信号源 激光电源载波频率指示 载波幅度指示 外接调制信号 Y Ⅰ 或音频信号调制信号源接收光强指示 解调波 Y Ⅱ 调制波 图 5.1声光调制实验系统框图 一、光路系统 由激光管（ L）、声光调制晶体（ AOM）与光电接收（ R）、CCD接收等单元组装在精密光具座上，构成声光调制仪的光路系统。 注：本系统仅提供半导体激光管（包含电源）作为光源，如使用氦氖激光管或其他激光源时，需另配置其它配套电源。 二、电路系统
除光电转换接收部件外，其余电路单元全部组装在同一主控单元之中。 图5.2 主控单元前面板 图5.2 为电路单元的仪器前面板图，各控制部件的作用如下： 电源开关控制主电源，按通时开关指示灯亮，同时对半导体激光器供电。 解调输出插座解调信号的输出插座，可送示波器显示。 解调幅度旋钮用于调节解调监听与信号输出的幅度。 载波幅度旋钮用于调节声光调制的超声信号功率。 载波选择开关用于对声光调制超声源的选择： 关——无声光调制 80MHz——使用 80MHz晶振的声光调制 Ⅰ—— 60～ 80MHz声光调制 Ⅱ—— 80～ 100MHz 声光调制 载波频率旋钮用以调节声光调制的超声信号频率。 调制监视插座将调制信号输出到示波器显示的插座。（输出波形既可与解调信号进行比较，也可呈现出射光的能量分布状态） 外调输入插座用于对声光调制的载波信号进行音频调制的插座。 （插入外来信号时1kHz 内置的音频信号自动断开） 调制幅度旋钮用以调节音频调制信号的幅度。 接收光强指示数字显示经光电转换后光信号大小。 载波电压指示数字显示声光调制的超声信号幅度。 载波频率指示数字显示声光调制的超声信号频率。
通信原理2DPSK调制与解调实验报告
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
实验三 2FSK调制与解调实验
实验三 2FSK调制与解调实验 1、画出实验电路中2FSK调制器采用的原理框图； 答： 2、根据实验指导书的相关资料，说明本实验2FSK调制的载波频率分别是 多少？ 答：f1=1MHZ,f2=2MHZ 3、实验中，信息的码速率是多少？ 答：B=1.5MHZ，Rb=256kHZ 4、可以用什么方法来测量2FSK的两个载波频率？ 答:方法一：测量10个周期，并取平均值。方法二：把a载波设成全0，则显示的是b载波的频率。设a载波设成全1，则显示为a载波的频率。5、本实验中，2FSK 信号带宽是多少？用数字示波器如何测量？ 答：答：|f2-f1|+2fs=2M-1M+2*256K=1.512Mhz，f1、f2是2个载波频率，fs为基带信号的带宽。先按下MATH按钮，再选择FFT。 6、画出2FSK过零检测解调的原理框图； 答： 7、FSK过零检测解调方案采用数字电路如何实现； 答:将2FSK信号通过放大整形形成矩形脉冲，分别送入U18a单稳触发器实现上升沿促发和U18b单稳触发器实现下降沿促发，然后将两个单稳触发器输出脉冲相加。相加器采用或非门实现。这一过程实际起到微分、整理、脉冲形成的作用，所得到的是与频率变化相应的脉冲序列，这个序列就代表调频波的过零点。脉冲序列经过低通滤波器滤除高次谐波，便能得到对应的原数字基带信号 8、测试接收端的各点波形，需要与什么波形对比，才能比较好的进行观测？
示波器的触发源该选哪一种信号？为什么？ 答:与该点相同作用处的波形（信息量不同）相比较。触发源选择原始信号。 因为频率低稳定度高。 9、采用过零检测解调的方法时，将f1和f2倍频的电路是如何设计的？ 答:经过上升沿、下降沿单稳态触发后相加输出。 10、采用过零检测解调的方法时，解调电路中哪一点的波形是f1和f2的倍 频？ 答:相加器输出端 11、解调时将f1和f2倍频有何好处？如何通过仪器测量来说明？ 答:原来△f=|f2-f1|=1Mhz，倍频后，△f=|f2-f1|=2Mhz，从而降低低通滤波器的难度，方便提取f1、f2的直流分量，减少干扰。 12、解调电路各点信号的时延是怎么产生的？ 答:由滤波和抽样产生。 13、解调电路中T31（放大出）没有信号输出，可能的原因有哪些？ 答:（1）没有信号输入（2）放大器损坏（3）放大器频率，响应低 14、解调出的信码和调制器的绝对码之间的时延是怎么产生的？ 答:由滤波和抽样产生。 15、解调的信号为什么要进行再生？ 答:整形后的码1和码0宽度不同，为使其等宽。 16、解调的信号是如何实现再生的？ 答:通过施密特触发器，送抽样时钟给施密特后，每当时钟边沿触发时，输出信号幅度随抽样时刻改变。 17、画出2FSK 锁相PLL解调的原理框图； 答： 18、PLL解调2FSK 信号的原理是什么？ 答：在信噪上升时，利用PLL可以降低误码率 19、锁相环NE564的工作原理？ 答: 它是由输入限幅、鉴相器、压控振荡器、放大器、直流恢复电路和施密特触发器等大部分组成。限幅用差动电路，高频性能很好，起作用是
声光调制实验装置说明书
声光调制实验 一、用途 声光调制是高等院校实验教学仪器，主要用于现代物理实验、光学实验和声光调制实验。将调制电压加载到光波上的技术叫光调制技术。利用声光效应实现的调制叫声光调制。60年代激光器的问世为声光现象的研究提供了良好的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要应用。声光效应已广泛应用于声学、光学和光电子学。由于声光器件具有输入电压低驱动功率小、温度稳定性好、能承受较大光功率、光学系统简单、响应时间快、控制方便等优点，加之新一代的优质声光材料的发现，使声光器件具有良好的发展前景，它将不断地满足工业、科学、军事等方面的需求。 二、结构 本仪器由可调半导体激光器做光源，声光晶体盒、声光调制电源箱及滑座和旋转平台等组成。见下图： 1.调平底脚 2.导轨 3.滑座 4.四维调整架 5.半导体激光器 6.声光晶体盒 7.旋转平台 8.小孔光阑 9.横向滑座 10.光电探测器
三、技术参数 (1)声光调制器声光介质：钼酸铅晶体 换能器介质：铌酸锂晶体 通光口径：1mm 中心频率：80MHz 衍射效率：〉70% (2)激光光源半导体激光电源 (3)激光波长 650nm (4)光功率输出 0～可调 (5)交流电源 AC220v 22v 50Hz (6)环境温度 0～40℃ 四、主要功能特点及实验项目 1、观察声光调制的衍射现象 调节激光束的亮度，使在相屏中心有明晰的光点呈现，此即为声光调制的0级光斑； 打开声光调制电压，此时以80MHz为中心频率的超声波开始对声光晶体进行调制； 微调载物平台上声光调制器的转向，以改变声光调制器的光束入射角，即可出现因声光调制而出现的衍射光斑； 仔细调节光束对声光调制器的角度，当+1级（或者－1级）衍射光最强时，声光调制器即运转在布拉格条件下的偏转状态。 注：布拉格衍射一级衍射达到极值的条件是：1)控制电压为一特定的值；2)入射激光必须以特定的角度布拉格角α入射。 2、观察交流信号调制特性
通信原理2DPSK调制与解调实验报告
通信原理课程设计报告 一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，
Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。
图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 3. 2DPSK信号的解调原理 2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 (1) 2DPSK信号解调的极性比较法 它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。 码变换相乘 载波 s(t)e o(t) 相乘器低通滤波器抽样判决器2DPSK 带通滤波器 延迟T
声光调制实验
成绩信息与通信工程学院实验报告 (操作性实验) 课程名称:物理光学 实验题目:声光调制实验指导教师: 班级:学号: 学生姓名: 一、实验目得与任务 1、观察声光调制得偏转现象 2、测试声光调制得幅度特性 3、显示声光调制偏转曲线 ４、观察声光调制随频率偏转现象 5、测试声光调制频率偏转特性 6、测量声光调制器得衍射效率 7、测量超声波得波速 8、声光调制与光通讯实验演示 二、实验仪器及器件 声光调制实验仪 图1 声光调制实验仪装置 三、实验内容及原理 声光调制原理:
当声波在某些介质中传播时,会随时间与空间得周期性得弹性应变,造成介质密度(或光折射率)得周期变化、介质随超声应变与折射率变化得这一特性,可使光在介质中传播时发生衍射,从而产生声光效应:存在于超声波中得此类介质可视为一种由声波形成得位相光栅(称为声光栅),其光栅得栅距(光栅常数)即为声波波长。当一束平行光束通过声光介质时,光波就会被该声光栅所衍射而改变光得传播方向,并使光强在空间作重新分布。 声光器件由声光介质与换能器两部分组成。前者常用得有钼酸铅(PＭ)、氧化碲等,后者为由射频压电换能器组成得超声波发生器、如图1所示为声光调制原理图。 射频信号 图2 声光调制得原理 图1 声光调制原理 理论分析指出,当入射角(入射光与超声波面间得夹角)满足以下条件时,衍射光最强。 (1) 式中N为衍射光得级数,、k分别为入射光得波长与波数,与K分别为超声波得波长与波数 声光衍射主要分为布拉格(Bragg)衍射与喇曼—奈斯(Ｒaman-Ｎath)衍射两种类型、前者通常声频较高,声光作用程较长;后者则反之。由于布拉格衍射效率较高,故一般声光器件主要工作在仅出现一级光(N=１)得布拉格区。 满足布拉格衍射得条件就是: (2) (式中F与分别为超声波得频率与速度,为光波得波长) 当满足入射角较小,且得布拉格衍射条件下,由(１)式可知,此时 ,并有最强得正一级(或负一级)得衍射光呈现。 入射(掠射)角与衍射角之与称为偏转角(参见图1),由(２)式: (3)
PSK调制解调实验报告范文
PSK调制解调实验报告范文 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控
（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一）PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输
实验九 QPSK调制与解调实验报告
实验九QPSK/OQPSK 调制与解调实验 一、实验目的 1、了解用CPLD 进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK 调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。 二、实验内容 1、观察QPSK 调制的各种波形。 2、观察QPSK 解调的各种波形。 三、实验器材 1、信号源模块 一块 2、⑤号模块 一块 3、20M 双踪示波器 一台 4、 连接线 若干 四、实验原理 （一）QPSK 调制解调原理 1、QPSK 调制 QPSK 信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。 用调相法产生QPSK 信号的组成方框图如图12-1（a ）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a 和b ，每一对ab 称为一个双比特码元。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b ）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b ）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。 （a ） a(0)b(0) b(1) a(1) （b ） 图12-1 QPSK 调制 /并变换。串/并变换器将输入的二进制序列分为两个并行的双极性序列110010*********和
111101*********。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，然后将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号。 2、QPSK 解调 图12-2 QPSK 相干解调器 由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK 信号的合成，故它可以采用与2PSK 信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK 信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。 （二）OQPSK 调制解调原理 OQPSK 又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK 的改进型，为了克服QPSK 中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK 中并行的I ，Q 两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK 为偏移QPSK 或OQPSK 。通过I ，Q 路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。 下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I 路，Q 路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。 若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK 与OQPSK 发送波形如图12-3所示。 1-1-11111-1-111-1111-11-111-11-1-111-11-1 基基基基I 基基Q P S K ,O Q P S K Q 基基 Q P S K Q 基基O Q P S K -1 图12-3 QPSK,OQPSK 发送信号波形 图12-3中，I 信道为U （t ）的奇数数据单元，Q 信道为U （t ）的偶数数据单元，而OQPSK 的Q 信道与其I 信道错开（延时）半个码元。 QPSK ，OQPSK 载波相位变化公式为 {}()33arctan ,,,()44 44j i j i Q t I t ππ?ππ? ????? =--???? ?????? ?@ QPSK 数据码元对应的相位变化如图12-4所示，OQPSK 数据码元对应相位变化如图 12-5所示
声光调制实验
成绩信息与通信工程学院实验报告 （操作性实验） 课程名称：物理光学 实验题目：声光调制实验指导教师：班级：学号：学生： 一、实验目的和任务 1、观察声光调制的偏转现象 2、测试声光调制的幅度特性 3、显示声光调制偏转曲线 4、观察声光调制随频率偏转现象 5、测试声光调制频率偏转特性 6、测量声光调制器的衍射效率 7、测量超声波的波速 8、声光调制与光通讯实验演示 二、实验仪器及器件 声光调制实验仪 ..
图1 声光调制实验仪装置 三、实验容及原理 声光调制原理： 当声波在某些介质中传播时，会随时间与空间的周期性的弹性应变，造成介质密度（或光折射率）的周期变化。介质随超声应变与折射率变化的这一特性，可使光在介质中传播时发生衍射，从而产生声光效应：存在于超声波中的此类介质可视为一种由声波形成的位相光栅（称为声光栅），其光栅的栅距（光栅常数）即为声波波长。当一束平行光束通过声光介质时，光波就会被该声光栅所衍射而改变光的传播方向，并使光强在空间作重新分布。 声光器件由声光介质和换能器两部分组成。前者常用的有钼酸铅（PM）、氧化碲等，后者为由射频压电换能器组成的超声波发生器。如图1所示为声光调制原理图。 声光介质 衍射光 入射光 换能器图1 声光调制原理 声波 θiθdθB 图2 声光调制的原理 理论分析指出，当入射角（入射光与超声波面间的夹角） i θ满足以下条件时，衍射光最强。 ..
.. ??? ? ??=??? ??=??? ?????? ??=s s i N k K N N λλπλλπθ2242sin （1） 式中N 为衍射光的级数，λ、k 分别为入射光的波长和波数λ π 2=k ，s λ与K 分别为超声 波的波长和波数s K λπ 2= 声光衍射主要分为布拉格（Bragg ）衍射和喇曼-奈斯（Raman-Nath ）衍射两种类型。前者通常声频较高，声光作用程较长；后者则反之。由于布拉格衍射效率较高，故一般声光器件主要工作在仅出现一级光（N=1）的布拉格区。 满足布拉格衍射的条件是： s F Sin υλθ2= B （2） （式中F 与s υ分别为超声波的频率与速度，λ为光波的波长） 当满足入射角i θ较小，且 B i θθ=的布拉格衍射条件下，由（1）式可知，此时k K B 2≈θ ，并有最强的正一级（或负一级）的衍射光呈现。 入射（掠射）角i θ与衍射角B θ之和称为偏转角d θ（参见图1），由（2）式： s s B B i d F k K V 2λλλθθθθ=== =+= （3） 由此可见，当声波频率F 改变时，衍射光的方向亦将随之线性地改变。 同时由此也可求得超声波在介质中的传播速度为： d s F θλ =V （4） 四、实验步骤 1、观察声光调制的偏转现象 （1） 调节激光束的亮度，使在像屏中心有明晰的光点呈现，此即为声光调制的0 级光斑。
实验九QPSK调制与解调实验报告
实验九Q P S K/O Q P S K调制与解调实验 一、实验目的 1、了解用CPLD进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。 二、实验内容 1、观察QPSK调制的各种波形。 2、观察QPSK解调的各种波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、⑤号模块一块 3、20M双踪示波器一台 4、连接线若干 四、实验原理 （一）QPSK调制解调原理 1、QPSK调制 QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。 用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图12-1（a）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a和b，每一对ab称为一个双比特码元。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。 （a） （b） 图12-1 QPSK调制 2、QPSK解调 图12-2 QPSK相干解调器 由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。（二）OQPSK调制解调原理 OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。 下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I路，Q路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。 若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK与OQPSK发送波形如图12-3所示。 图12-3 QPSK,OQPSK发送信号波形 图12-3中，I信道为U（t）的奇数数据单元，Q信道为U（t）的偶数数据单元，而OQPSK的Q信道
晶体声光调制实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除晶体声光调制实验报告 篇一：实验十三晶体声光效应与声光调制实验 实验十三晶体声光效应与声光调制实验 当光波通过受到超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象被称为声光效应，它是光波与介质中声波相互作用的结果。声光效应可以用于控制激光束的频率、方向和强度，利用声光效应制成的各种声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信息处理和集成光通信技术等方面有着重要的应用。 一、实验目的 1.掌握声光效应的原理和实验规律； 2.观察喇曼-奈斯（Ranman—nath）衍射的实验条件和特点； 3.利用声光效应测量声波在介质中的传播速度； 4.测量声光器件的衍射效率和带宽； 5.了解声光效应在新技术中的应用； 二、实验原理
当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化，并且导致介质的折射率也发生相应的变化。当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。有超声波传播的介质如同一个相位光栅。根据超声波频率的高低或声光相互作用长度的长短，可以将光与弹性声波作用产生的衍射分为两种类型，即喇曼—奈斯型衍射和布拉格型衍射。 1.喇曼－奈斯衍射 当超声波频率较低、声光相互作用距离较小时，即 ?2 l?s20 平面光波沿z轴入射，就相当于通过一个相位光 栅，将产生喇曼－奈斯衍射，如图2所示。 根据相关理论可以证明以下结论： （1）各级衍射角θ满足下列关系： sin??m??0（1） s 其中，λ0为入射激光波长，λs为超声波波长，m=0，±1，±2，±3，?。 （2）各级衍射光强与入射光强之比为： Im2?Jm(?)（2）I入 其中，Jm(?)为m阶贝塞尔函数，??
PSK(DPSK)及QPSK 调制解调实验报告
实验4 PSK(DPSK)及QPSK 调制解调实验 配置一：PSK(DPSK)模块 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一） PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输出π相载波，两个模拟开关输出通过载波输出开关37K02 合路叠加后输出为二相PSK 调制信号。另外，DPSK 调制是采用码型变换加绝对调相来实现，即把数据信息源（伪随机码序列）作为绝对码序列{a n}，通过码型变换器变成相对码序列{b n}，然后再用相对码序列{b n}，进行绝