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1、 实验性质 验证性实验 实验六2DPSK调制解调实验 1 一 实验目的 1 掌握绝对码 相对码概念及它们之间的变换关系 2 掌握用键控法产生2PSK 2DPSK信号的方法 3 掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系 绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系 4 掌握2DPSK相干解调原理 2 二 实验预习要求 实验前预习 通信原理 关于二进制相移键控PSK调制及其解调有关章节 3 三 实验仪器仪表 1 70MHz双踪数字存储示波器一台2 实验模块 数字信号源模块数字调制模块载波恢复模块2DPSK解调模块 4 三 实验仪器仪表 5 四 实验原理一 PSK调制 众所周知 数字相位调制又称为移相
2、键控 它是利用载波相位的变化来传递数字信息的 通常又可把它分成绝对相移与相对相移两种方式 所谓绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息 所谓相对移相 就是利用载波相位的相对值来传递信息 也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息 所以也称为 差分移相 6 四 实验原理一 PSK调制 1 2PSK 绝对调相 相移键控是利用数字信号去控制载波的相位 对二进制 相位只有两种取值 通常为0和 所以称之为二相键控 2PSK信号表达式 其中若g t 是幅度为1宽度为的矩形脉冲 则2PSK信号可表示为 7 四 实验原理一 PSK调制 8 如果 与载频间为整数倍关系 则2PSK信号有如下波形 2PS
3、K与2ASK在表达式形式上是一致的 但2ASK调制信号为单极性脉冲 而2PSK为双极性脉冲 且二者皆为DSB 只是2PSK没有载频离散谱成分 8 四 实验原理一 PSK调制 9 四 实验原理一 PSK调制 为避免绝对调相存在的问题 引入相对调相 即2DPSK 其原理及波形见图 2 2DPSK 差分相位键控 相对调相 10 四 实验原理二 PSK解调 由于PSK信号频谱中没有载频 解调必须用相干解调方法 而此时如何获得同频同相的载频就成了关键问题 可用相干解调或差分相干解调法 相位比较法 解调2DPSK信号 在相位比较法中 要求载波频率为码速率的整数倍 当此关系不能满足时只能用相干解调法 本实验
4、系统中 2DPSK载波频率等于码元速率的13倍 两种解调方法都可用 实际工程中相干解调法用得最多 11 四 实验原理二 PSK解调 12 右图为载波恢复电路 其中 a 为平方环电路 b 为科斯塔斯环电路 这两种电路恢复的载波相位不可避免地具有不确定性 12 13 2PSK相干解调器如下图所示 2PSK调制与解调过程如下 13 2DPSK相干解调器及各点波形如下图所示 14 2DPSK信号的调制与解调过程如下 15 2DPSK信号的另一种差分解调方法如下图所示 16 2DPSK信号调制与延迟解调过程如下 17 四 实验原理 2DPSK数字调制单元的原理方框图如下图所示 2DPSK数字调制方框图
5、18 四 实验原理 本单元有以下测试点及输入输出点 BS IN位同步信号输入点 NRZ IN数字基带信号输入点 CAR2DPSK信号载波测试点 AK绝对码测试点 与NRZ IN相同 BK相对码测试点2DPSK 2PSK OUT2DPSK 2PSK 信号测试点 输出点 VP P 0 5V 19 四 实验原理 2DPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点 2DPSK IN2DPSK信号输入点 测试点 BS IN位同步信号输入点 CAR IN相干载波输入点 MU相乘器输出信号测试点 LPF低通 运放输出信号测试点 NRZ B 整形输出信号的输出点 测试点 BK解调输出相对码测试点 NRZ OUT解调
6、输出绝对码的输出点 测试点 2DPSK相干解调方框图 2DPSK数字解调单元的原理方框图如下图所示 20 四 实验原理 DPSK相干解调器模块各点波形示意图如下图所示 图中设相干载波为 相 2DPSK相干解调波形示意图 21 四 实验原理 2PSK调制解调连接图 MU相乘器输出信号测试点 LPF低通 运放输出信号测试点 NRZ B 整形输出信号的输出点 测试点 BK解调输出相对码测试点 NRZ OUT解调输出绝对码的输出点 测试点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CAR 22 五 实验内容 1 用示波器观察绝对码波形 相对码波形 画出NRZ IN BS IN CLK IN AK
7、 BK 2 用示波器观察2PSK 2DPSK信号波形 画出CAR 2DPSK OUT 3 用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形 画出CAR IN MU LPF NRZ OUT 23 六 实验步骤 1 连线 数字调制单元的CLK IN BS IN NRZ IN分别连至信源单元CLK OUT BS OUT NRZ OUT 打开电源开关和模块电源开关 2 示波波CH1接AK CH2接BK 信源模块的KS1 KS2 KS3置于任意状态 非全0 观察AK BK波形 总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律 3 示波器CH1接2DPSK OUT CH2分别接AK及BK 观察并总结2DP
8、SK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系 此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系 注意 2DPSK信号的幅度可能不一致 但这并不影响信息的正确传输 24 六 实验步骤 4 示波器的CH2接LPF 可看到LPF与MU反相 当一帧内BK中 1 码 0 码个数相同时 LPF的正 负极性信号与0电平对称 否则不对称 5 断开 接通电源若干次 使数字调制单元CAR信号与载波同步单元CAR OUT信号同相 观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU LPF BK之间的关系 再观察数字调制单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU LPF BK NRZ OUT信号之间的关系 6 再断开 接通电源若干次 使CAR信号与CAR OUT信号反相 重新进行步骤 5 的观察 25 七 思考题 设信息代码为10011010 载频分别为码元速率的1倍和1 5倍 画出2PSK及2DPSK信号波形 26
