通信原理第五次实验报告.docx

电子信息工程学院12级通信原理实验报告班 级： 指导老师： 学 期： 姓 名学 号 实验7 PSK DPSK调制解调实验一、实验目的1. 掌握PSK DPSK调制解调的工作原理及性能要求；2. 进行PSK DPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法；3. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。二、实验仪器1信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制，位号：A、B位2PSK/QPSK解调模块，位号：C位3时钟与基带数据发生模块，位号： G位4复接/解复接、同步技术模块，位号：I位5100M双踪示波器1台6信号连接线6根三、实验原理（一） PSK、DPSK调制电路工作原理PSK和QPSK采用了和FSK相同的实验模块：“信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制”模块，该模块由于采用了可编程的逻辑器件，因此通过切换内部的编程单元，即可输出不同的调制内容，PSK，DPSK调制电路原理框图如下如所示：图7-1 PSK、DPSK调制电路原理框图图7-1中，基带数据时钟和数据，通过JCLK和JD两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成PSK和DPSK的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过D/A器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入跟随器，完成了整个调制系统。PSK/DPSK调制系统中，默认输入信号应该为32K的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有32K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到JCLK和JD输入端。标有PSK.DPSK个输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的SW01按钮，切换PSK.DPSK铆孔输出信号为PSK或DPSK，同时LED指示灯会指示当前输出内容的工作状态。2相位键控解调电路工作原理二相PSK(DPSK)解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图7-2所示。7-2 解调器原理方框图1）解调信号输入电路 输入电路由晶体三极管跟随器和运算放大器38U01组成的整形放大器构成，采用跟随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。放大整形电路输出的信号将送到科斯塔斯特环。由于跟随器电源电压为5V，因此输入的PSK已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。2）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图）PSK采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图7-3所示。图7-3 科斯塔斯特环电路方框原理如图科斯塔斯特环解调电路的一般工作原理在现代通信原理第三版（电子工业出版社2009年）等教科书中有详细分析，这儿不多讲述。下面我们把实验平台具体电路与科斯塔斯特环方框原理图作一对比，讲述实验平台PSK解调电路的工作原理。解调输入电路的输出信号被加到模拟门38U02C和38U02D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图7-3中的乘法器2，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。38U03A,38U03D及周边电路为低通滤波器。38U04，38U05为判决器，它的作用是将低通滤波后的信号整形，变成方波信号。PSK解调信号从38U05的7脚经38U07A.D两非门后输出。异或门38U06A起模2加的作用，38U07E为非门,若38U06A3两输入信号分别为A和B，因（A、B同为0除外，因A与B正交，不会同时为0）因此异或门与非门合在一起，起乘法器作用，它相当于图8-3框图中的乘法器3。38U710为压控振荡器（VCO），74LS124为双VCO，本电路仅使用了其中一个VCO，环路滤波器是由38R20、38R21.38C17组成的比例低通滤波器，VCO控制电压经环路低通滤波器加到芯片的2脚，38CA01为外接电容，它确定VCO自然谐振频率。38W01用于频率微调，38D01，38E03用来稳压，以便提高VCO的频率稳定度。VCO信号从7脚经38C19输出至移相90电路。科斯塔斯特环中的90移相电路若用模拟电路实现。则很难准确移相90，并且相移随频率改变而变化。图8-2电路中采用数字电路实现。非门38U07F，D触发器38U08A.B及周围电路组成数字90移相器。由于D触发器有二分频作用。所以VCO的锁定频率应为2fc，即VCO输出2048KHZ方波，其中一路直接加到38U08A D触发器，另一路经38U07F反相再加到38U08B D触发器，两触发器均为时钟脉冲正沿触发，由于38U08A的 与两D触发器的D端连接。而D触发器Q端输出总是为触发时钟到来前D端状态，根据触发器工作原理和电路连接关系，数字90移相电路的相位波形图如7-4所示。图7-4 90度数字移相器的波形图从图看出，38U08B的端输出波形超前38U08A的端90度，并且频率为1024KHZ，因此38U08B的端输出为同相载波，38U08A的端输出为正交载波。由于科斯塔斯特环存在相位模糊，解调器可能会出现反向工作。在PSK解调时38K01.38K02置于的l、2位(插在左边)，分别把科斯塔斯特环提取的正交载波及同相载波接到两正交解调器；从而实现科斯塔斯特环的闭环控制。当38K01.38K02置于的2.3位(插在右边)，将用于四相解调，将在下节讲述。若38K01.38K02的挿塞均拔掉，则科斯塔斯特环处于开环状态，可用于开环检查，便于环路各部件故障压缩和分析。四、各测量点及可调元件的作用1. 信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块（底板A、B位）L01：指示调制状态，L01亮时，PSK,DPSK铆孔输出PSK调制信号；L02：指示调制状态，L02亮时，PSK,DPSK铆孔输出DPSK调制信号；JCLK：32K时钟输入端；JD：32K基带数据输出端；基带输出：基带绝对码或相对码输出；PSK、DPSK：PSK或DPSK调制信号输出端；SW01：调制模式切换按钮。2PSK QPSK解调模块（底板C位）38W01：载波提取电路中锁相环压控振荡器频率调节电位器。38P01：PSK、QPSK待解调信号输入铆孔。38K01：解调载波选择开关：插在左边为PSK正交载波，插在右边为QPSK正交载波（F9O）38K02：解调载波选择开关：插在左边为PSK同相载波，插在右边为QPSK同相载波（FO）38TP01：锁相环压控振荡器2.048MHz载波信号输出。建议用频率计监视该测量点上的信号频率，有偏差时可调节38W01，PSK解调时，当其准确而稳定地锁定在2.048MHz，则可解调输出数字基带信号。38TP02：频率为1.024MHz的正交载波（方波）输出信号。38TP03：频率为1.024MHz的同相载波（方波）输出信号。38P02： PSK解调输出/QPSK解调I路输出铆孔。PSK方式的科斯塔斯环解调时存在相位模糊问题，解调出的基带信号可能会出现倒相情况；DPSK方式解调后基带信号为相对码，相绝转换由下面的“复接/解复接、同步技术模块”完成。38P03：QPSK解调Q路输出铆孔。3复接/解复接、同步技术模块（底板I位）39SW01：功能设置开关。设置“0010”，为32K相对码、绝对码转换。 39P01：外加基带信号输入铆孔。 39P07：相绝码转换输出铆孔。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：模块名称放置位号时钟与基带数据发生模块G信道编码与ASK.FSK.PSK.QPSK调制A、BPSK.QPSK解调模块C噪声模块E复接/解复接 同步技术模块I对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆口一致。2信号线连接使用专用导线按照下表进行信号线连接：源端目的端连线作用4P01（G）JD（AB）为PSK调制输入32K的15位m序列；4P02（G）JCLK（AB）为PSK调制输入32K的基带时钟；PSK、DPSK（AB）3P01（E）将调制输出送入噪声模块，为PSK调制后信号加噪；3P02（E）38P01（D）将加噪后的调制信号送入PSK解调输入模块；3加电打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。4实验内容设置拨码器“4SW02”（G）设置为“00001”，4P01产生32K的 15位m序列输出；按动SW01（AB）按钮，使“L01”指示灯亮，“PSK DPSK”输出为PSK调制；将“PSK QPSK解调模块”两个跳线（38K01和38K02）开关插到左侧，选择PSK解调模式。（一）PSK调制/解调实验1.PSK调制信号观测用示波器通道1接JD（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分别观测32K基带信号数据和PSK调制信号，记录实验结果。分析PSK调制的相位情况。2.PSK解调后信号观测：l 无噪声PSK解调观测（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的PSK调制信号不加入噪声。（2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位器，调整锁相环输出同步载波，同时注意对比JD（AB）和38P02（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。分析相位模糊的原因，思考怎么解决？l 有噪声PSK解调观测（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节3W01（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号波形是否还能保持正确。（2）用示波器观察3P01（E）和3P02（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。（二） DPSK调制/解调实验1.DPSK调制解调设置保持PSK调制解调设置及连线未修改的情况下，完成下面操作：（1）按动SW01（AB）按钮，使“L02”指示灯亮，“PSK DPSK”输出为DPSK调制；（2）将“功能选择”（I）拨动开关设置为“0010”，则“复接/解复接、同步技术模块”工作在32K时钟下绝对码-相对码模式。（3）使用导线连接“38P02”（C）和“39P01”（I），将解调数据送入绝对码-相对码转换单元。1.DPSK调制信号观测（1）用示波器同时观测“4P01”（G）和“基带输出”（AB），分别观察绝对码和相对码，分析相对码是否正确。（2）用示波器通道1接“DATA”（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分别观测相对码和PSK调制信号，记录实验结果。可见，DPSK是指在对基带数据进行PSK调制之前完成了绝对码到相对码的转换。2.DPSK解调后信号观测l 无噪声DPSK解调观测（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的DPSK调制信号不加入噪声。（2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位器，调整锁相环输出同步载波，同时注意对比“DATA”（AB）和“38P02”（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。（4）在步骤（3）反向的情况下，用示波器分别观测“4P01”（G）和“39P07”（I），观察绝对码基带数据和解调转换后的绝对码数据是否相同。DPSK是否解决了PSK存在相位模糊的问题？l 有噪声DPSK解调观测（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节“3W01”（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号是否还能保持正确。思考DPSK解调后，当前码元错误是否会对其他码元造成影响，分析DPSK解调的缺点。（2）用示波器观察“3P01”（E）和“3P02”（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。5.关机拆线实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1根据连线关系，画出PSK、DPSK实验方框图。答：基带信号序列时钟信号码型变换(PSK无绝-相转换)DAC电路(产生传输信号)解调输出信道噪声电平2简述PSK、DPSK调制解调电路的差异及工作原理。答：PSK是绝对相移键控，而DPSK是相对相移键控。二者的差异主要在于对编码的表示和调制解调方法。PSK解调容易出现倒pi现象。PSK是用初始相位0和pi分别表示0和1。然后用键控电路或者模拟电路产生一个传输信号。而DPSK避免了倒pi现象。DPSK是用前一个码元和后一个码元的相位是否变化来表示0和1。3根据实验测试记录画出调制解调器各测量点的信号波形，并给以必要的说明（波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系等）。1.PSK调制信号观测2.PSK解调后信号观测：l 无噪声PSK解调观测波形分析：观察上面几个波形可验证，PSK信号容易出现倒PI现象。造成通信数据的错误判断。所以需要用DPSK来避免这种问题出现。l 有噪声PSK解调观测1.DPSK调制信号观测2.DPSK解调后信号观测l 无噪声DPSK解调观测波形分析：DPSK同PSK一样，也会发生倒pi现象，但是DPSK信号经过变换后的最终信号输出却不会发生倒pi现象。l 有噪声PSK解调观测同PSK信号一样，当噪声电平增加时，也会出现信号被淹没的情况。Welcome ToDownload !欢迎您的下载，资料仅供参考！