通信原理实验六PSK系统综合实验.docx

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通信原理实验六PSK系统综合实验

通信原理实验报告

学院：

信息工程学院

专业班级:

通信工程4班

姓名：

学号：

实验六PSK系统综合实验

一.实验目的

1.掌握二相BPSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成。

2.了解载频信号的产生方法。

3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。

4.掌握数字基带信号的传输过程。

5.学会观察眼图及其分析方法。

二.实验电路工作原理

（一）调制实验：

在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相移键控。

图6-1PSK/DPSK调制原理框图

本实验中PSK调制二相PSK（DPSK）的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kbit/s伪随机码、2KHz方波、CVSD编码信号等。

模拟信号1.024MHz载波输入到载波倒相器的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即相载波信号。

调节电位器VR801和VR802可使0相载波与相载波的幅度相等。

对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。

0相载波与相载波分别加到两个模拟开关的输入端，在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的输入控制端，它反极性加到模拟开关2的输入控制端，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1的输入控制端为高电平，开关1导通，输出0相载波；而模拟开关2的输入控制端为低电平，开关2截止。

反之，当信码为“0”码时，模拟开关1的输入控制端为低电平，开关1截止；而模拟开关2的输入控制端却为高电平，开关2导通，输出相载波。

两个模拟开关的输出通过载波输出开关J801合路叠加后输出为二相PSK调制信号。

图6-2模拟开关相乘器工作波形

DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。

绝对码是以基带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。

相对码是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：

相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。

（二）解调实验:

该解调器由三部分组成：

载波提取电路、位定时恢复电路与信码再生整形电路。

图6-3解调器总方框图

1、二相（BPSK，DPSK）信号输入电路

2、提取载波原理

图8-7是该解调环各输出测量点波形图，从图中可看出该解调环路的优点是：

①该解调环在载波恢复的同时，即可解调出数字信息;

②该解调环电路结构简单，整个载波恢复环路可用模拟和数字集成电路实现。

但该解调环路的缺点是：

存在相位模糊。

图6-4相正交解调环各点波形图

（三）眼图实验

眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，衡量通信系统的传输质量，是一种常用的测试手段。

所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。

干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。

因为对于二进制信号波形，它很像人的眼睛的过程眼图。

在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。

“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。

在图6-5中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真（码间串扰）。

图6-5无失真及有失真时的波形及眼图

（a）无码间串扰时波形；无码间串扰眼图（b）有码间串扰时波形；有码间串扰眼图

为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图6-6的形状。

图6-6眼图的重要性质

衡量眼图质量的几个重要参数有：

1、眼图开启度（U-2ΔU）/U

指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。

最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻，无畸变眼图的开启度应为100%。

2、“眼皮”厚度2ΔU/U

指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”厚度应等于0。

3、交叉点发散度ΔT/T

指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散度应为0。

4、正负极性不对称度

指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。

无畸变眼图的极性不对称度应为0。

最后，还需要指出的是：

由于噪声瞬时电平的影响无法在眼图中得到完整的反映，因此，即使在示波器上显示的眼图是张开的，也不能完全保证判决全部正确。

不过，原则上总是眼睛张开得越大，误判越小。

三、实验内容

1、绝对码与相对码的转换。

2、PSK调制解调实验。

3．眼图观察及分析实验；

4、仿真眼图观察测量实验；

在图6-10中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。

（a）二进制系统（b）随机数据输入后的二进制系统

图6-10实验室理想状态下的眼图

四、实验（设计）仪器设备和材料清单

TLS-T302通信原理实验箱一台、20M双踪模拟示波器一台、铜铆孔连接线若干、电源线一根。

五、实验步骤

（一）PSK调制解调实验

1、连线（连线时或测量各点波形前请先关闭电源）

SP801接入1024KHZ的方波信号（SP102）作为高频载波信号，SP802接入码元速率为32KHZ的111100010011010伪随机码信号（SP113）作为基带信号。

将调制好的PSK信号（SP804）接入到解调电路的输入端SP901。

开关J801接好。

2、记录波形和相关数据

用示波器监测压控振荡器的高频载波信号（TP902）的频率是否为2.048MHZ，如有偏差，可调节VR901，使其准确而稳定的输出2.048MHZ的载波信号,此时J902需选择1-2脚。

用探头CH1:

CH2同时测量以下各点，记录其波形、峰峰值、频率和相位关系，TP802:

TP803

TP804:

TP807（注意观察在TP804的“0”和“1”跳变处TP807的相位）

TP903:

TP904

TP807:

TP905

TP905:

TP804

当双刀开关J801的1-2相连3-4断开或1-2断开3-4相连时，用示波器观察两种情况下的TP804:

TP807（注意TP807信号的相位，记下波形、相位和频率。

双刀开关J801的1-2相连3-4断开:

1-2断开3-4相连时:

（二）眼图实验

1、连线（连线时或测量各点波形前请先关闭电源）

SPA01接入PSK解调模块解调还原的数字基带信号SP903。

2、观察与记录眼图

用示波器的一根探头（触发TRIGGER档）放在SP107上（同步时钟），另一根探头放在TPA02上（数字基带信号的升余弦波），调整示波器的扫描周期，使TPA02的升余弦波波形的余辉反复重叠，使眼图能更清楚稳定的显示出来，记下此时的眼图。

六、测量点说明

TP801：

频率为1.024MHz方波信号，由U101芯片（EPM7128）编程产生;

TP802：

1.024MHZ载波正弦波信号，可调节电位器VR801改变幅度（一般2V左右）;

TP803：

1.024MHZ载波正弦波信号，与TP802反π相，可调节电位器VR802改变幅度;

TP804：

作为数字基带信码信号输入波形，伪随机码32KB/s码型为111100010011010BPSK或其相对码DPSK或2KHz的方波;

TP807：

PSK调制信号输出波形。

由开关J801决定;

1-2相连3-4断开时，SP804为0相载波输出；

1-2断开3-4相连时，SP804为π相载波输出；

1-2和3-4均相连时，SP804为PSK调制信号叠加输出。

TP808：

衰减或放大的PSK调制信号输出。

可调节电位器VR803改变幅度;

TP902：

压控振荡器输出2.048MHz的载波信号。

J902：

1-2脚连为通过科斯塔斯环提取载波时钟；3-4脚连为CPLD直接给解调电路送一个载波时钟;

TP903：

频率为1.024MHz的0相载波输出信号;

TP904：

频率为1.024MHz的π/2相载波输出信号，对比TP903;

TP905：

PSK解调电路的解调还原输出的数字基带信号；

TPA02:

为升余弦波波形，眼图观察测量点。

眼图理想波形如图6-11

图6-11

升余弦波理想波形如图6-12

SP113：

TPA02：

图6-12

七、实验报告要求

1．简述PSK调制解调电路图6-7、图6-8、图6-9的工作原理及工作过程。

答：

1、Psk调制工作原理：

电路CPLD电路引入方波信号，经过数模转化器转化为模拟信号、模拟信号分为两路。

一路作为“0”信号接入开关一，另一路经过反相器后作为“π”相载波接入到开关二。

模拟开关由基带信号控制信码“1”控制开关一输出相载波.而信码“0”经过反相器输入到模拟开关二控制0相载波输出。

当信码为“1”时开关一打开输出π相,由于反相器作用,令开关二关闭,停止输出,当信码为“0”时,经反相器,开关一被关闭,停止输出“π”相开关二被打开,输出“0”相载波。

最后经加法器输出载波。

2、解调工作原理：

先从PSK信号提取出载波信号。

载波信号经二分频后得到/2相载波。

原载波和1/2相载波分别与PSK信号相乘，再经过低通滤波器，得到含有原基带信号信息的低频信号，最后经过判决电路并整形后输出原数字基带信号。

2．画出实验步骤中所记录的波形及相关数据，。

3．二相PSK（DPSK）解调器系统由哪三大部分组成？

简述各部分作用。

该解调器由三部分组成：

载波提取电路、位定时恢复电路和信码再生整形电

路。

提取载波电路用于从PSK信号中提取出原载波信号。

位定时恢复电路产生位定时

信号，用于判决电路。

信码再生整形电路用于从含有信息的低频信号中判决是“0”码或“1”码，最后对波形整形输出。

4．在四分频移相电路中，为什么经过两次分频就能得到0相载波和π相载波的波形？

因为在四分频移相电路中，原来调制的电路是经过模拟和集成电路相结合，分频一次只得到一部分的波形，经过四分频就可以得到原来的载波的波形。

5．为什么利用眼图能大致估算接受系统性能的好坏程度？

因为可以从眼图中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串

扰和噪声的影响。

评价一个基带系统的性能优劣，可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。

“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。