湖南大学通信原理实验九.docx

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湖南大学通信原理实验九

实验9PSKDPSK调制解调实验

通信一班20110803126邓恬

一、实验目的

1.掌握PSKDPSK调制解调的工作原理及性能要求；

2.进行PSKDPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法；

3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。

二、实验仪器

1．信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制，位号：

A、B位

2．PSK/QPSK解调模块，位号：

C位

3．时钟与基带数据发生模块，位号：

G位

4．复接/解复接、同步技术模块，位号：

I位

5．100M双踪示波器1台

三、实验原理

（一）PSK、DPSK调制电路工作原理

PSK和QPSK采用了和FSK相同的实验模块：

“信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制”模块，该模块由于采用了可编程的逻辑器件，因此通过切换内部的编程单元，即可输出不同的调制内容，PSK，DPSK调制电路原理框图如下如所示：

图9-1PSK、DPSK调制电路原理框图

图9-1中，基带数据时钟和数据，通过JCLK和JD两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成PSK和DPSK的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过D/A器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入跟随器，完成了整个调制系统。

PSK/DPSK调制系统中，默认输入信号应该为32K的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有32K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到JCLK和JD输入端。

标有PSK.DPSK个输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的SW01按钮，切换PSK.DPSK铆孔输出信号为PSK或DPSK，同时LED指示灯会指示当前输出内容的工作状态。

2．相位键控解调电路工作原理

二相PSK（DPSK）解调器电路采用科斯塔斯环（Constas环）解调，其原理如图9-2所示。

9-2解调器原理方框图

1）解调信号输入电路

输入电路由晶体三极管跟随器和运算放大器38U01组成的整形放大器构成，采用跟随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。

放大整形电路输出的信号将送到科斯塔斯特环。

由于跟随器电源电压为5V，因此输入的PSK已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。

输入电路原理图如下如所示：

9-3解调器输入电路原理图

2）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图）

PSK采用科斯塔斯特环解调，图9-4图9-5为科斯塔斯特环原理方框图和电路原理图。

图9-4科斯塔斯特环电路原理方框图

数字90º移相电路的相位波形图如9-6所示。

图9-690度数字移相器的波形图

四、各测量点及可调元件的作用

1.信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块（底板A、B位）

L01：

指示调制状态，L01亮时，PSK,DPSK铆孔输出PSK调制信号；

L02：

指示调制状态，L02亮时，PSK,DPSK铆孔输出DPSK调制信号；

JCLK：

32K时钟输入端；

JD：

32K基带数据输出端；

基带输出：

基带绝对码或相对码输出；

PSK、DPSK：

PSK或DPSK调制信号输出端；

SW01：

调制模式切换按钮。

2．PSKQPSK解调模块（底板C位）

38W01：

载波提取电路中锁相环压控振荡器频率调节电位器。

38P01：

PSK、QPSK待解调信号输入铆孔。

38K01：

解调载波选择开关：

插在左边为PSK正交载波，插在右边为QPSK正交载波（F9O）

38K02：

解调载波选择开关：

插在左边为PSK同相载波，插在右边为QPSK同相载波（FO）

38TP01：

锁相环压控振荡器2.048MHz载波信号输出。

建议用频率计监视该测量点上的信号频率，有偏差时可调节38W01，PSK解调时，当其准确而稳定地锁定在2.048MHz，则可解调输出数字基带信号。

38TP02：

频率为1.024MHz的正交载波（方波）输出信号。

38TP03：

频率为1.024MHz的同相载波（方波）输出信号。

38P02：

PSK解调输出/QPSK解调I路输出铆孔。

PSK方式的科斯塔斯环解调时存在相位模糊问题，解调出的基带信号可能会出现倒相情况；DPSK方式解调后基带信号为相对码，相绝转换由下面的“复接/解复接、同步技术模块”完成。

38P03：

QPSK解调Q路输出铆孔。

3．复接/解复接、同步技术模块（底板I位）

39SW01：

功能设置开关。

设置“0010”，为32K相对码、绝对码转换。

39P01：

外加基带信号输入铆孔。

39P07：

相绝码转换输出铆孔。

五、实验内容及步骤

1．插入有关实验模块

在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：

模块名称

放置位号

时钟与基带数据发生模块

G

信道编码与ASK.FSK.PSK.QPSK调制

A、B

PSK.QPSK解调模块

C

噪声模块

E

复接/解复接同步技术模块

I

对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆口一致。

2．信号线连接

使用专用导线按照下表进行信号线连接：

源端

目的端

连线作用

4P01（G）

JD（AB）

为PSK调制输入32K的15位m序列；

4P02（G）

JCLK（AB）

为PSK调制输入32K的基带时钟；

PSK、DPSK（AB）

3P01（E）

将调制输出送入噪声模块，为PSK调制后信号加噪；

3P02（E）

38P01（D）

将加噪后的调制信号送入PSK解调输入模块；

3．加电

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。

若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

4．实验内容设置

拨码器“4SW02”（G）设置为“00001”，4P01产生32K的15位m序列输出；

按动SW01（AB）按钮，使“L01”指示灯亮，“PSKDPSK”输出为PSK调制；

将“PSKQPSK解调模块”两个跳线（38K01和38K02）开关插到左侧，选择PSK解调模式。

（一）PSK调制/解调实验

1.PSK调制信号观测

用示波器通道1接JD（AB），用示波器通道2接“PSKDPSK”（AB），分别观测32K基带信号数据和PSK调制信号，记录实验结果。

分析PSK调制的相位情况。

分析：

0变1，或者1跳变成0时，相位出现反转。

2.PSK解调后信号观测：

●无噪声PSK解调观测

（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的PSK调制信号不加入噪声。

（2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。

分析：

解调后与调制前的基带数据相同，有稍许延迟。

（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位器，调整锁相环输出同步载波，同时注意对比JD（AB）和38P02（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。

分析相位模糊的原因，思考怎么解决？

分析：

调节VCO电位器，会出现反向的问题。

即相位模糊。

解决方法为控制好VCO的范围。

●有噪声PSK解调观测

（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节3W01（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号波形是否还能保持正确。

分析：

不能保持正确的波形。

（2）用示波器观察3P01（E）和3P02（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。

分析：

加噪声，psk信号失真。

（二）DPSK调制/解调实验

1.DPSK调制解调设置

保持PSK调制解调设置及连线未修改的情况下，完成下面操作：

（1）按动SW01（AB）按钮，使“L02”指示灯亮，“PSKDPSK”输出为DPSK调制；

（2）将“功能选择”（I）拨动开关设置为“0010”，则“复接/解复接、同步技术模块”工作在32K时钟下绝对码-相对码模式。

（3）使用导线连接“38P02”（C）和“39P01”（I），将解调数据送入绝对码-相对码转换单元。

1.DPSK调制信号观测

（1）用示波器同时观测“4P01”（G）和“基带输出”（AB），分别观察绝对码和相对码，分析相对码是否正确。

分析：

黄色的为绝对码，绝对码为1时，相对码就改变，绝对码为0时，相对码就维持原来的不变。

（2）用示波器通道1接“DATA”（AB），用示波器通道2接“PSKDPSK”（AB），分别观测相对码和PSK调制信号，记录实验结果。

可见，DPSK是指在对基带数据进行PSK调制之前完成了绝对码到相对码的转换。

分析：

DPSK是指在对基带数据进行PSK调制之前完成了绝对码到相对码的转换。

2.DPSK解调后信号观测

●无噪声DPSK解调观测

（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的DPSK调制信号不加入噪声。

（2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。

（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位器，调整锁相环输出同步载波，同时注意对比“DATA”（AB）和“38P02”（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。

分析：

调节VCO出现了反向的信号，即出现了相位模糊。

（4）在步骤（3）反向的情况下，用示波器分别观测“4P01”（G）和“39P07”（I），观察绝对码基带数据和解调转换后的绝对码数据是否相同。

DPSK是否解决了PSK存在相位模糊的问题？

分析：

二者相同，说明DPSK可以解决PSK存在的相位模糊的问题。

●有噪声DPSK解调观测

（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节“3W01”（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号是否还能保持正确。

思考DPSK解调后，当前码元错误是否会对其他码元造成影响，分析DPSK解调的缺点。

分析：

解调信号不能保持正确。

当前码元的错误会对其他码元造成影响，因为他是差分译码，是一种相干解调，跟前一个码元的正确与否有关系。

（2）用示波器观察“3P01”（E）和“3P02”（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。

分析：

加噪声后，信号波形已经失真。

采用FFT：

中心频率为1.04MHZ;频率范围为200KHZ;

六、实验总结

通过本次实验，我了解了PSKDPSK的调制与解调。

DPSK能克服PSK的相位模糊的问题，且DPSK是在对基带数据进行PSK调制之前就完成了绝对码到相对码的转换，DPSK是差分译码，属于相干解调，码元之间会相互影响。