通信原理实验FSK传输系统系统试验Word文档下载推荐.docx

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1.熟悉FSK调制和解调基本工作原理；

2.掌握FSK数据传输过程；

3.掌握FSK正交调制的基本工作原理与实现方法；

4.掌握FSK性能的测试；

5.了解FSK在噪声下的基本性能。

2．实验仪器

1.JH5001通信原理综合实验系统

2.20MHz双踪示波器

3．实验内容

测试前检查：

首先将通信原理综合实验系统调制方式设置成“FSK传输系统”；

用示波器测量TPMZ07测试点的信号，发现有脉冲波形，则说明实验系统已正常工作。

（1）FSK调制

1.FSK基带信号观测

（1）.TPi03是基带FSK波形（D/A模块内）。

通过菜单选择为1码输入数据信号，观测TPi03信号波形，测量其基带信号周期。

如图1.1.1所示。

（2）.通过菜单选择为0码输入数据信号，观测TPi03信号波形，测量其基带信号周期。

如图1.1.2所示。

将测量结果与1码比较。

图1.1.1全1码的基带信号

图1.1.2全0码的基带信号

分析：

由图可知，输入全1码时的基带信号周期约为27us，输入全0码时的基带信号周期约为54us，则输入全0码时的基带信号周期约为全1码时的2倍。

2.发端同相支路和正交支路信号时域波形观测

TPi03和TPi04分别是基带FSK输出信号的同相支路和正交支路信号。

测量两信号的时域信号波形时将输入全0码，测量其两信号是否满足正交关系。

波形如图1.1.3所示。

图1.1.3TPi03和TPi04波形

由图可以看出TPi03和TPi04的波形相位相差π，满足正交关系。

思考：

产生两个正交信号去调制的目的是防止码间串扰。

3.发端同相支路和正交支路信号的李沙育波形观测

将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的正交性，其李沙育应为一个圆。

通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。

输入码型为全0码、全1码、0/1码和特殊码是的李沙育波形分别如图1.1.4、图1.1.5、图1.1.6和图1.1.7所示。

图1.1.4全0码图1.1.5全1码

图1.1.60/1码图1.1.7特殊码

分析：

输入各种不同的码序列得到的李沙育图形都呈现出圆形。

4.连续相位FSK调制基带信号观测

TPM02是发送数据信号（DSP+FPGA模块左下脚），TPi03是基带FSK波形。

测量时，通过菜单选择为0/1码输入数据信号，并以TPM02作为同步信号。

观测TPM02与TPi03点波形应有明确的信号对应关系。

并且，在码元的切换点发送波形的相位连续。

如图1.1.8所示。

通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。

记录测量结果，如图1.1.9所示。

图1.1.80/1码图1.1.9特殊码

思考：

图中，观测两重叠波形，TPM02为高时，TPi03的频率高，TPM02为低时，TPi03的频率低，但TPi03的波形连续，即非连续相位FSK调制在码元切换点的相位是连续的。

5.FSK调制中频信号波形观测

（1）.选择0/1码输入数据信号，以TPM02作为同步信号,观测TPM02与TPK03点波形有明确的信号对应关系,如图1.1.10所示。

（2）.选择特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤，如图1.1.11所示。

（3）.断开跳线器Ki01或Ki02，重复上述测量步骤。

观测信号波形的变化，分析变化原因，如图1.1.12和图1.1.13所示。

图1.1.100/1码图1.1.11特殊码

图1.1.120/1码图1.1.13特殊码

将正交调制输入信号中的一路基带调制信号断开后，由图可知，波形总体上不变，但频率分量有所增加。

这是因为在FSK正交方式调制中，如果只采用一路同向FSK信号进行调制，会产生两个FSK频谱信号，使频率分量增加。

（2）FSK解调

1.解调基带FSK信号观测

用中频电缆连结KO02和JL02，测量解调基带信号测试点TPJ05，用TPM02作同步。

（1）.选择1码，观测TPJ05测量其信号周期,如图1.2.1所示；

（2）.选择为0/1码，观测TPJ05，如图1.2.2所示。

根据观测结果，分析解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因。

图1.2.1全1码图1.2.20/1码

全1码输入时，TPJ05的输出波形的频率不变；

0/1码输入时，高电平处TPJ05的频率高，低电平处TPJ05的频率低。

解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因是：

存在噪声的影响且信道特性不稳定，存在着衰落。

2.解调基带信号的李沙育（x-y）波形观测

将示波器设置在（x-y）方式，观察TPJ05和TPJ06的波形。

（1）.选择1码，仔细观测其李沙育信号波形,如图1.2.3所示；

（2）.选择为0/1码，仔细观测李沙育信号波形，如图1.2.4所示；

图1.2.3全1码图1.2.40/1码

全1码时，李沙育信号波形近似为一个圆环，更接近椭圆；

0/1码时，李沙育信号波形同样近似为一个圆环，且环形粗一点。

接收端与发送端李沙育波形不同的原因：

3.接收位同步信号相位抖动观测

用发送时钟TPM01信号作同步，选择不同的测试序列测量接收时钟TPMZ07的抖动情况。

输入码型为全1码和全0码，其波形分别如图1.2.5和1.2.6所示：

图1.2.5全1码图1.2.6全0码

方波高电平初始端存在脉冲。

全0或全1码下观察不到位定时的抖动是因为：

在全1码和全0码的情况下，所有的输入码元均相同，无电平跳变，不存在相位的变化，因此观察不到相位抖动。

4.解调器位定时恢复与最佳抽样点波形观测

TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻输入m序列，观察TPMZ07（以此信号作同步）和TPN04波形的之间的相位关系，如图1.2.7所示。

图1.2.7解调器位定时恢复与最佳抽样点波形

最佳抽样时刻位于抽样判决点的中间时刻，也即具有最大能量处。

5.位定时锁存和位定时调整观测

（1）.输入为m序列时，观察TPM01（以此信号作同步）和TPMZ07（收端最佳判决时刻）之间的相位关系，如图1.2.8所示；

（2）.不断按确认键，观察TPMZ07的调整过程和锁定后的相位关系，如图1.2.9所示；

（3）.输入全1重复该实验，解释原因。

按确认键前后波形如图1.2.10和图1.2.11所示；

（4）.断开JL02接收中频环路，观测TPM01和TPMZ07之间的相位关系，并解释测量结果的原因。

图1.2.8m序列确认前图1.2.9m序列确认后

图1.2.10全1码确认前图1.2.11全1码确认后

（1）输入为m序列时，方波高电平初始端存在脉冲，发端时钟和最佳判决时刻之间的相位同步。

（2）不断按确认键，波形总体上保持不变。

（3）输入为全1码时，按确认键调整过程中脉冲位置发生了变化，即发端时钟和最佳判决时刻之间的相位发生了变化，原因是全1码时，输入波形没有变化，位定时失步；

断开中频环路，按确认键，则脉冲位置发生变化，原因是断开中频环路后，无法正确判断出码元的起止。

6.观察在各种输入码字下FSK的输入/输出数据

通过菜单选择为不同码型输入数据信号，观测TPM04点输出数据信号是否正确。

观测时用TPM02点信号同步。

输入码型分别为特殊码、全1码和0/1码是波形分别如图1.2.12、图1.2.13和图1.2.14所示：

图1.2.12特殊码图1.2.13全1码图1.2.140/1码

可以看出特殊码和0/1码输出波形与输入波形基本一致，只是相位上有一定的偏移，全1码为直线。

4．实验思考题

1.FSK正交调制方式与传统的一般FSK调制方式有什么区别?

其有哪些特点？

答：

两者区别:

一般FSK调制方式产生FSK信号的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。

采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。

而FSK正交调制方式产生FSK信号的方法是，首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。

FSK正交调制方式可以消除各个频率间的相互干扰，从而消除由于频率干扰造成的误码。

若频率不正交，在抽样时刻各支路信号波形是相关的，一条支路的误码必然导致判决结果的错误，从而增大了误码率。

FSK正交调制方式的特点：

随着FSK码长的增加，FSK信号的带宽增加，频带利用率降低。

即以增加信号频带来换取误码率的降低。

2.TPi03和TPi04两信号具有何关系？

TPi03和TPi04分别为同向支路和正交支路，两信号为正交关系。

五．心得体会

因为是第一个实验，一开始对找JH5001通信原理综合实验系统上的模块以及测试点有点生疏，并且与双踪示波器有一根导线接触不良，但是实验总体完成的还是相对比较顺利的。

通过实验，加深了对FSK调制和解调的基本工作原理、FSK数据传输、FSK正交调制的基本工作原理与实现方法以及FSK性能测试的理解。

并且增强了我们的动手与合作能力。