振幅键控移频键控移相键控调制实验.docx

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振幅键控移频键控移相键控调制实验

实验十五

振幅键控、移频键控、移相键控调制实验

一、实验目的

1、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。

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

3、掌握掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。

4、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

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

2ASK的原理框图

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和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信号的功率谱和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信号的普零点带宽和2ASKDE相同，即

P2ASK（f）=fsP（1-P）[

]+

（1/4）

2PSK信号的谱零点带宽和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。

数字信息序列和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的调制原理和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”和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、实验结果

红色：

基带输入

绿色：

基带输出

频谱：

00000

32k波形：

频谱

FSK调制波形：

频谱：

32K和64K调换

00000

频谱：

PSK

红色：

差分编码

绿色：

调制信号

频谱：

0000

32k波形：

频谱：

实验感想

通过本实验我们掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法、

掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法、掌握相对码波形和2PSK信号波形之间的关系、绝对波形和2DSPK信号波形之间的关系、掌握2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱特性。

最后一个实验了，通过这次的实践让我们对通信原理这门课有了更深的体会，加强了同学们之间的合作，对通信原理有了更深的理解。