通信原理实验报告3.docx

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通信原理实验报告3

太原理工大学现代科技学院

通信原理课程实验报告

专业班级通信0902

学号2009

姓名

指导教师

……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………

实验名称振幅键控、移频键控、移相键控调制实验同组人房学涛

专业班级通信0902学号2姓名成绩

一、实验目的

1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。

2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。

3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对波形与2DSPK信号波形之间的关系

4、掌握2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱特性。

二、实验内容

1、观察绝对码、相对码波形。

2、观察2ASK、2FSK、2DPSK信号波形

3、观察2ASK、2FSK、2DPSK信号频谱

三、实验器材

信号源模块数字调制模块频谱分析模块20M双踪示波器频率计

四、实验原理

1、2ASK调制原理

在振幅键控中载波幅度是随着基带信号而变化的。

将载波在二进制基带信号1或0的控制下通或段，即用载波幅度的有无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通——段键控（OOK）。

2ASK信号典型的时域波形如图所示，其时域数学表达式为S2ASK（t）=an*Acos

ct

则S（t）的功率谱密度表达式为

PS（f）=fsP（1-P）

2+fs2（1-p）2

2

2ASK信号的双边功率谱密度表达式为

上式表明2ASK信号的功率谱密度由两个部分组成：

（1）由g（t）经线性幅度调制所形成的双边带连续谱；

（2）由被调载波分量确定的载频离散谱。

2ASK信号的普零点带宽为B2PSK=（fc+Rs）-（fc-Rs）=2Rs=2/Ts

2、2FSK调制原理

2FSK信号时用载波频率的变化来表征被传信息上网状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载波为f0时代表传0，载波为f1是代表1。

一般的时域数学表达式

S2FSK（t）=[

g（t-nTs）]cosw0t+[

g（t-nTs）]cosw1t

其移频键控指数为

2FSK与2ASK的相似之处是含有载频离散分量，二者均可以采用非相干方式进行调解。

可以看出，当h<1是，2FSK信号的功率谱与2ASK的极为相似，呈单峰状；当>>1时，2FSK信号功率谱呈双峰状，此时的信号带宽近似为

B2FSF=

+2RS

2FSK信号的产生通常有两种方式：

（1）频率选择法；

（2）载波选择法。

在这里我们采用的是频率选择法，由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（0→1或1→0）时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这回不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。

其调制原理框图为：

3、2DPSK调制原理

2PSK信号时用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和pai相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如下

S2PSK（T）=【

bng（t-nTs）】coswct

其中：

bn=-1，当an=0时

bn=+1，当an=0时

[

g（t-nTs）]cos（wct+

）当an=0

S2PSK（t）=

[

g（t-nTs）]cos（wct+0）当an=1

2PSK信号的普零点带宽与2ASKDE相同，即

P2PSK（f）=fsP（1-P）[

]+

（1/4）

2PSK信号的谱零点带宽与2ASK的相同，即

B2PSK=（fc+Rs）-（fc-Rs）=2Rs=2/Ts

实际中一般不采用2PSK方式，而采用差分移相方式。

差分移相即是利用前后码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。

数字信息序列与差分移相信号码元相位的关系可举例表示如下：

数字信息：

0011100101

2DPSK信号相位000π0πππ00π

调解2DPSK下滑时并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可以正确回复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒n”现象发生。

我们可以把每个码元用一个矢量图来表示

在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取0、pai。

因此，在相对移相后，若后一码元的载波相位相对于基准相位为0，则前后两码元载波的相位就是连续的；否则，载波相位在两码元之间要发生跳变。

下图所示的移相方式，称为B方式。

在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取pai/2。

因而，在相对移相时，相邻码元之间必须发生载波相位的跳变。

2DPSK的调制原理与2FSK的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK基带输入”和“PSK载波输入”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS输入”点输入，其原理图如下

五、实验步骤

1,、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，在分别按下三个模块中的开关power1、power2

2、ASK调制实验

（1）将信号源模块产生的码速率为15.625KHz的NRZ码和64KHz的正弦波分别送入数字调制模块的信号输入点。

一信号输入点“ASK基带输入”的信号为内触发器源，用双踪示波器同时观察点ASK基带输入和调制输出的波形，并将这两点的信号送入频谱分析模块进行分析。

（2）改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验。

4、FSK调制实验

（1）将信号源模块产生的码速率为15.625KHz的NRZ码和64KHz的正弦波分别送入FSK的基带输入、载波输入1、载波输入2。

以信号输入点基带输入的信号为内触发器源，用双踪示波器同时观察点基带输入和载波输出的波形，并将这两点的信号送入频谱分析模块进行分析。

（2）改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验。

5、PSK调制实验

1、将信号源模块的信号输出点“BS”与数字调制模块的信号输入点“PSK-BS输入”连接，将信号源模块产生的码速率为15.625KHz的NRZ码和64KHz的正弦波（幅度为3V左右）分别送入数字调制模块的信号输入点“PSK基带输入”和“PSK载波输入”。

以信号输入点“差分编码输出”和点“PSK调制输出”的波形，并将这两点的信号输入送到频谱分析模块进行分析，观察其频谱。

2、改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验。

六、实验思考题

1、分析2ASK、2FSK、2DPSK的调制原理。

2ASK：

在振幅键控中载波幅度是随着基带信号而变化的。

将载波在二进制基带信号1或0的控制下通或段，即用载波幅度的有无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通——段键控（OOK）。

，其时域数学表达式为S2ASK（t）=an*Acos

ct

2FSK：

2FSK信号时用载波频率的变化来表征被传信息上网状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载波为f0时代表传0，载波为f1是代表1。

一般的时域数学表达式

S2FSK（t）=[

g（t-nTs）]cosw0t+[

g（t-nTs）]cosw1t

2DPSK：

2PSK信号时用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和pai相位载波分别代表传1和传0，但有“倒n”现象发生。

差分移相即是利用前后码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式，这就避免了2PSK方式中的“倒n”现象发生。

在这种方式中，

每个码元的载波相位相对于基准相位可取pai/2。

因而，在相对移相时，相邻码元之间必须发生载波相位的跳变。

2、比较2ASK、2FSK、2DPSK调制信号的频谱并做分析，进而分析三种调制方式各自的优点和缺点

2ASK：

2ASK信号的双边功率谱密度表达式为

上式表明2ASK信号的功率谱密度由两个部分组成：

（1）由g（t）经线性幅度调制所形成的双边带连续谱；

（2）由被调载波分量确定的载频离散谱。

2FSK：

般的时域数学表达式

S2FSK（t）=[

g（t-nTs）]cosw0t+[

g（t-nTs）]cosw1t

2FSK与2ASK的相似之处是含有载频离散分量，二者均可以采用非相干方式进行调解。

可以看出，当h<1是，2FSK信号的功率谱与2ASK的极为相似，呈单峰状；当>>1时，2FSK信号功率谱呈双峰状，此时的信号带宽近似为

B2FSF=

+2RS

2DPSK：

P2PSK（f）=fsP（1-P）[

]+

（1/4）

2ASK其优点设备简单，频带利用率高;缺点是抗噪性能差，并且对信道特性非常敏感，不易使抽样判决器工作在最佳判决门限状态。

2FSK其优点是抗干扰性能较强，不受信道参数变化的影响，特别适用于衰落信道。

缺点是占频带较宽，频带利用率较低。

DPSK其优点是抗干扰性能强，不受信道参数变化的影响。

但是在相干解调是存在载波相位模糊度的问题。

七、实验结果

ASK调制：

FSK调制：

PSK调制：

…………………………………装……………………………………订………………………………………线……………………………………………