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1、2DPSK调制系统的课程设计摘 要二进制差分相移键控简称为二相相对调相，记作2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。2DPSK信号的调试方法有两种，即模拟调制法和移相键控法，本课程设计采用的是模拟调制法。对基带信号进行差分编码得到相对码，再一同和载波输入开关电路进行绝对调相，从而产
2、生2DPSK信号。关键字： 2DPSK、模拟调制法、差分编码、绝对调相一、基本原理这是一个2DPSK数字调制电路，当然2DPSK离不开二进制相移键控2PSK。用二进制数字信号控制正弦载波的相位称为2PSK，采用绝对移相，在发送端必须以某一相位作为基准，在接收端也必须有一个固定的相位作基准，如果参考相位发生变化，导致恢复的数字信号1变为0，0变为1，从而造成错码，这种现象称为2PSK方式的“倒”现象或“反向工作” 现象，因此实际中一般不采用2PSK而采用差分相位键控（2DPSK）方式。2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。对于2DPSK波形的同一相位并不对应相
3、同的数字信号，只有前后码元相位差才能决定数字信息符号，2DPSK也可以用相对码经绝对移相而形成。这说明，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。图1 2PSK与2DPSK波形对比二、举例分析1.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。1倍载频:1.5倍载频:2.总结绝对码至相对码的变换规律，相对码至绝对码的变换规律。（1） 基带序列的变换规律是绝对码中的码元“1”使相对码改变，绝对码元“0”使相对码不变。框图如图(a)（
4、2）其框图如图（b）图23. 2DPSK信号的相位变化与信息代码(即绝对码)之间的关系以及2DPSK信号的相位变化与相对码之间的关系。2PSK信号的相位与信息代码的关系是:前后码元相异时,2PSK信号相位变化180。，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。 三、设计方案A方案：模拟调制法首先用差分编码器对二进制数字基带信号进行差分编码，将用绝对码表示的二进制信息变换为用相对码表示的二进制信息。晶体振荡器产生稳定的正弦载波，经过由
5、两个三极管构成的正弦波反相器，输出两个频率相等、相位相反的信号。将相对码和载波一同输入数据选择器进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。图3 模拟调制法框图B方案：移相键控法信号发生器输出正相和反相的载波， m序列对载波进行相位选择，形成BPSK的调制。在m序列的输出端再加差分编码器一同输入选相开关，使绝对码输入成为相对码输出，2DPSK调制输出。图4键控法调制框图本设计采用A方案是因为模拟调制法能提高系统的抗噪声性能和系统频带利用率。四、单元电路设计及说明（1）载波发生器由于晶体振荡器产生的正弦波稳定，所以载波发生器使用晶振电路。图5-1是一种正弦波串联晶体振荡电路，该电路与电容三端振
6、荡电路十分相似，只是反馈信号要经过石英晶体Jt后，才能送到发射极和基极之间。石英晶体在串联谐振时阻抗近于零，可以认为是短路的，此时正反馈最强，满足谐振条件。因此，这个电路的振荡频率和振荡稳定度都取决于石英晶体的串联谐振频率。本晶体振荡器谐振于5MHz的数值。图5-1 载波发生器（2）反向器两个三极管构成的放大电路组成了正弦波的反相器，放大器T2的发射极和集电极输出两个频率相等、相位相反的信号。这两相反的信号的相位分别为0和，它们分别代表0和1用来显示数字信号，一同送入开关电路，完成2DPSK信号的调制。图5-2 反向器（3）差分编码器由于2DPSK信号对绝对码an来说是相对移相信号，对相对码b
7、n来说则是绝对移相信号。因此，只需在2PSK调制器前加一个差分编码器，就可产生2DPSK信号。数字信号an经差分编码器，把绝对码转换为相对码bn再用直接调相法产生2DPSK信号。极性变换器是把单极性bn码变成双极性信号，且负电平对应bn的1，正电平对应bn的0，图5-3的差分编码器输出的两路相对码（互相相反）分别控制不同的门电路实现相位选择，产生2DPSK信号。这里差分编码器由异或门及D触发器组成，输入码元宽度是振荡周期的整数倍。且D触发器初始状态为Q=0和初始状态为Q=1时，输出分别为初态为0和1的2DPSK信号。利用差分编码器产生2DPSK信号时，D触发器和异或门的各点波形如图5-3图5-
8、3 差分编码器（4）开关电路对于开关电路，我使用74LS153数据选择器来完成信号的选取。用经过码型变换后的数字信号控制两个载波的进入，来实现开关电路的自动化。图5-4 数据选择器 （5）运行描述频率为4MHZ的晶振时钟方波信号经过滤波电路变成相应的正弦波。阻容耦合电路使信号继续往下传递。射随器的输入阻抗很大，输出阻抗很小。利用这一特性能保证信号传输过程中衰减足够小。由三极管组成的放大电路，其发射极和集电极的点位相反，由发射极和集电极引出的信号为初始相位相反的两路正弦波信号，用于区分二进制的两位编码信息。74ls74芯片的连接方式完成的是四分频的功能。因此定位时钟的频率应为绝对码信息频率的两倍
9、。这样在74hc86的输入端另一路信号的周期是绝对码信号的两倍。经过74hc86异或后输出的就是相对码的信息。同时74hc86的输出端又与74ls74的2号引脚相连，控制下一个信号脉冲的输出。反向电路输出的两个频率相等、相位相反的信号。将相对码和载波一同输入数据选择器74ls153进行绝对调相。图6 2DPSK数字调制电路五、制作调制过程1、故障分析 （1）仿真过程中因为时钟方波信号的接入要经过一个74ls74芯片的四分频，因此会有一个延迟。造成最终的仿真结果不是规范的方波，而是在每一个方波中间都会有一个小的方波突起。 （2）硬件调试过程中出现一些虚焊点。还有一些器件没有接电源和地线。 （3）
10、硬件焊接要求器件的分布合理，方便后期的硬件调试。（4）硬件向实验箱引导线时过短，导致导线连接点过多，波形失真严重。2、解决方法 （1）仿真过程中为了避免信号的延迟造成的波形失真，可以不经过分频器分频。而是直接在输入端连接相应频率的时钟信号。这样就可以有效地解决了信号延迟造成的波形不规范的问题。 （2）正确使用示波器。发现问题时要每个器件逐个的进行测试。用示波器观察每个器件的输出是否正确，耐心的查找错误的地方。必要时也可用万能表来测试所用器件是否合适。例如可用外能表检测所用电阻的阻值是否为10k等。 （4）先确定一条电源线和一条地线的分布，再将其他的器件均匀分布在板子上。这样既可以节约不必要的连
11、线也方便后期的调试过程，可谓一举俩得。特别要注意焊接过程中的虚焊和漏焊问题。六、总结与体会 为期两周的课程设计结束了.每次课程设计都有不少的收获，给人一种这样的感觉：“课程设计才是真正掌握知识的时候”。的确，在每次的课程设计中，我们不仅是对理论知识的进一步升华，把它应用到实际中，从而进一步了解我们这门课程，更进一步了解我们专业。而且我们可以通过课程设计接触各种不同的软件。使我们掌握多方面的知识，有益于我们今后在社会中发展。我们这次课程设计的课题是2DPSK的调制。接到当然是把有关该课题的内容看一次，我花了一天的时间把课本上的有关数字调制的内容看了一次，再加上这部分内容由又是考试的重点所以我看的
12、很仔细。对2PSK信号的相位与信息代码的关系，2DPSK信号的相位与信息代码的关系，绝对码至相对码的变换规律，相对码至绝对码的变换规律都有了一定的了解。再就是对这整个调制系统的研究。通过查阅各种资料和跟同学讨论对整个框架有了大致的概念，接下来就是对整个实验框图的绘制和电路图的设计，通过对以前数电模电的了解，和对书的查阅对应基本框图画出相对应的基本单元这周的课程设计不仅提供给我们更加深入了解理论知识的机会，而且还提供给我们软件学习的机会。总的来说学到了好多东西，受益匪浅。以后要好好把握这种机会。七、附录2DPSK数字调制电路实际电路图器件清单电阻电容电感10k：3个1 uF：9个3.8uF:一个4.7k：3个10 uF：1个680k：1个1000pF：1个0.1k：2个200pF：11k：4个0.3k：1个20k：1个2.2k：1个芯片：一个74ls74、一个74hc86、一个74ls153导线若干、电路板一块
