psk通信原理实验报告3.docx

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psk通信原理实验报告3

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实验三PSK移相键控实验

一、实验目的和要求

1、学习了解PSK的调制信号；

2、掌握PSK调制原理；

3、熟悉PSK调制载波包络的变化；

4、掌握PSK解调的基本原理；

5、了解PSK解调数据反相的现象；

6、掌握PSK数据传输过程。

二、实验原理

理论上，二进制相移键控（BPSK）可以用幅度恒定，而其载波相位随着输入数据m（1,0码）而改变，通常这两个相位相差1800。

在实际通信系统中，通常采用Nyquist波形成形技术。

在“ZH7001（II）型通信原理基础实验箱”中，BPSK的调制工作过程如下：

首先输入数据进行Nyquist滤波，滤波后的结果分别送入I、Q两路支路。

因为I\Q两路信号一样，相位相差90度，所以经调制合路之后仍为BPSK方式。

在接收端采用相干解调时，恢复出来的载波与发送载波在频率上是一样的，但相位存在两种关系：

00、1800。

如果是00，则解调出来的数据与发送数据一样，否则解调出来的数据将与发送数据反相。

为了对接收信号中的数据进行正确的解调，要求在接收端知道载波的相位和频率信息，同时还要在正确时间点对信号进行判决，这就是我们常说的载波恢复与定时恢复。

为了提高所提取载波的质量，一般采用锁相环来实现。

对于接收的BPSK信号，与本地相干载波相乘并经匹配滤波之后，在什么时刻对该信号进行抽样、判决，这一功能主要由定时来实现。

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三、实验仪器

1、ZH7001（II）通信原理基础实验箱

2、20MHz双踪示波器

四、实验数据

1、BSPK调制基带信号眼图观测：

以发送时钟（TPM01）做同步，观测发送信号眼图（TPI03）的波形。

成型滤波器使用升余弦响应，a=0.4，观察到的信号如下所示：

信号观察的效果：

由右图可以看出，输入信号眼图张开较大，受到噪声的干扰比较小。

2、BPSK调制信号0/∏相位测量：

TPK03输出波形如下图，调制出来的波形在数据从1变成0的时候反相了，这也说明数据的信息量体现在调制波的相位上

调制载波在数据变化点发生相位0/pi翻转的波形图如下所示：

从实验所得波形看，调制载波与载波频率一样，调制载波在数据从1变成0的时候反相了。

（图中上方是参考载波，下方是调制载波在数据变化点发生相位0/∏翻转）

3、I路和Q路调制信号的相平面（矢量如）信号观察（用0/1码和特殊码观察）：

（1）输入码为0/1码时，i支路和Q支信号的李沙育波形如下所示，两信号相位相差接近90度：

输入码为特殊码时，i支路和Q支信号的李沙育波形如下所示，两信号相位相差接近90度：

（2）将KG04置于a=0.4的开根号升余弦响应，输入码为0/1码时，i支路和Q支信号的李沙育波形如下所示，相位相差接近90度。

KG04置于a=0.4的开根号升余弦响应,输入码为特殊码时，i支路和Q支信号的李沙育波形如下所示，相位相差接近90度。

4、BPSK调制信号包络观察：

KG02设置输出测试序列为0/1码，使输入调制数据为0/1码。

调整示波器同步，注意观测调制载波（图中上方波形）的包络变化与基带信号（TPi03）（图中下方波形）的相互关系，其测量波形如下所示：

放大后的图形如下图，有实验波形看出基带信号为正弦波，它从负半波变成正半波的时候，调制波的相位发生了0/pi转换，说明调制波的相位承载了基带信号的信息。

5、接收端解调器眼图信号观测

发射端眼图信号Tpi03的波形图如下所示：

此时

V=2.3v

接收到的眼图信号如下所示：

此时

V=2.08v

由以上两个实验所得波形图可见，发射端眼图信号的眼睛张开得比接收端的大，说明系统存在噪声和码间串扰，会导致比较高的误码率。

且发射端的判决门限电平和噪声容限都比接收端的大，说明系统受干扰严重。

6、解调器失锁时的眼图信号观测（用0/1码观测）

失锁时的解调器眼图信号TPJ05的波形如下所示：

眼图未张开，系统的噪声和码间串扰比较严重，系统的误码率比较高

失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06的波形如下所示：

眼图未张开，系统的噪声和码间串扰比较严重，系统的误码率比较高

7、接收端I路和Q路解调信号的形平面（矢量图）波形观察

从相平面观察到TPJ05和TPJ06的李沙育波形如下所示：

8、解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

实验测得接收端失锁时I路和Q路的合成矢量图如下：

分析：

失锁前解调器时I路和Q路解调信号的相平面波形图聚焦更好，失锁后，星座图分散成圆形。

这说明未失锁时，系统的性能较好，噪声与码间串扰较轻，系统的误码率较低。

9、解调器相干载波相位模糊度观测

反复的断开和接回中频自环电缆，观测两载波失步后再同步时之间的相位关系

失步后的波形图如下所示：

同步时的波形图如下所示：

分析：

有实验波形可看出，发端载波和收端恢复载波不同步时，发送和接收到的基带信号是反相的，这样就会导致接收不到正确的信号，解调出来的信号是错误的；发端载波和收端恢复载波同步后，发送和接收到的基带信号是一样的，解调出来的信号是正确的。

10、解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测

断开中频自环电缆后，观测到的收发接回中频自环电缆后，观测到的收发

基带信号如下所示：

基带信号如下所示：

分析：

接收时基带信号的电平极性发生反转，其原因是：

因为恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出来的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反。

五、分析思考题

1、简述PSK的调制解调原理

答：

（1）PSK的调制原理：

PSK是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。

PSK的解调原理：

PSK解调采用相干解调法，将已调信号与相干载波相乘，再通过低通滤波器，滤掉载波分量，再进行抽样判决得到解调信号。

2、写出眼图正确的观测方法

答：

用示波器的同步输入通道接收码元的时钟信号，用示波器的另一通道接收观察眼图输出，然后调整示波器的扫描周期（或扫描频率），使其与接收码元同步。

这时就可以在荧光屏上看到显示的图像很像人的眼睛，称为眼图。

3、为什么利用眼图可大致估计系统的优劣

答：

因为从示波器的图像上可以观察出眼图眼睛张开的大小，线条的出席，眼图的眼睛张开越大，越端正，表示码间串扰越小。

眼图可以定性的反映码间串扰的大小和噪声干扰的大小，从而估计系统性能的优劣程度。