[信息与通信]PSK实验

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1、厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越通信原理实验移相键控PSK调制与解调厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越本次实验项目：涉及的通信技术为：数字基带信号与数字频带信号的转换信息传输技术中“数字调制与解调”实验研究与验证的内容是：厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越1、为什么选取数字调制系统？实验应当具备的基础知识： 通信的最终目的是远距离传递信息。对于大多数的数字传输系统 来说，由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分，再加之传输失 真、传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号是无法在带限信 道（无线信道或光纤信道）上进行长距离传输中传输的。因此，必须用数字信号来调制某一较高频率的正弦或脉冲载波 ，使

2、已调信号能通过带限信道传输。 2、什么是数字调制?用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数 字信号的过程。3、什么是数字解调？已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带 数字信号还原成基带数字信号的反变换。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越4、数字调制技术类型一般可分为两种类型：(1) 利用模拟方法去实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；(2) 利用数字信 号的离散取值特点键控载波， 从而实现数字调制键控法。 如： 2ASK、2FSK、2PSK等。 键控法的特点：数字电路实现，调制变换速率快，调整测试方便，体积小和设备可靠性高。实验应当具备的基础

3、知识： 从原理上来说，受调制载波的波形可以是任意的，只要已调信 号适合于信道传输就可以了。但实际上，在大多数数字通信系统中， 都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便于产生及 接收。5、载波的选择？厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越实验知识准备1做本实验时应具备的知识点：2做本实验时所用到的仪器：i. GP-3实验（数字调制与数字解调电路单元）。 ii.TDS1002 数字存贮示波器。 iii.DT9205N数字万用表。i.数字载波调制与连续模拟调制有什么异同点。ii.什么是2PSK?什么是2DPSK?iii.试画出2DPSK的系统框图,并说明其工作原理。 iiii.2DPSK的解

4、调方法。注意厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越移相键控PSK 在数字通信系统中是一种重要的调制方式， 其抗噪性能和信道频带利用率均优于ASK 和FSK，即使在有衰落 的信道中也能获得很好的效果。因而在实际的高速数据传输系 统中得到广泛的应用，通过此实验：1掌握2PSK和2DPSK调制与解调电路的组及成工作原理。 2了解“0”相和“”相载频信号的产生方法与掌握二进制 绝对 码与相对码的码变换方法。 3.掌握2PSK和2DPSK调制器与解调器的测试方法。一、实验目的厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越5. 2PSK调制基带信号的码型变换与观测1. 2PSK信号同相与反相信号的产生与测量2. 2PSK

5、调制信号的产生与测量4. 2DPSK调制电路的设计与仿真。3. 2PSK解调信号测量二、实验内容厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越数字相位调制又称频相键控，简记PSK, 二进制移相键控记作2PSK。它是利用载波 相位的变化来传送数字信息的。通常有两 种类型： 1.数字移相键控PSK调制的基本原理(1)绝对相移(2PSK或BPSK)(2)相对相移(差分相移/2DPSK或DBPSK)三、实验应知知识厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越调制器K1K21.1 绝对移相键控2PSK调制的电路与基本原理 绝对相移定义：所谓绝对移相是以载波的不同相位的绝对值来直接传送相 应二进制数字信号的一种调制方式，简称2

6、PSK。通常用已调载 波的“0”相和“”相，分别表示二进制数字的“1”和 “0”。实现绝对相移的电路模型如图所示，它包括：绝对相移2PSK的电路组成：载波 振荡器反相器相 加 器三、实验应知知识厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越三、实验应知知识调制器K1K2条件：以未调载波的“0”相表示“1”，“”相表示“0”载波 振荡器ut反相器数字基带 信号utut“0” 相“” 相相 加 器绝对相移2PSK的工作原理：当数字基带信号为“1”时，K1通，K2断，输出“0”相载 波，当数字基带信号为“0”时，K2通，K1断，输出“”相载波随着数字基带信号“0”或“1”的变化，控制调制器开关电路的通或 断，使

7、输出载波的相位实现相应的变化，就产生了2PSK信号。送到相加器经相加器处理后输出2PSK的缺点：分析可知：实现2PSK调制时，在调制端是以某一载波的 相位作基准的。为了恢复数字基带信号，接收端解调时，必 须也要有一个与调制端同频同相的固定的载波基准相位作参 考。如若因接收端遇到突发干扰（温度漂移或噪声干扰等） 。就会使接收端的基准参考相位发生随机的跳变，则产生倒 “”现象（或称相位模糊），对系统的误码性能影响很大 ，使通信质量很差，故在实际工程中，基本不使用。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越三、实验应知知识调制器K1K21.2 相对移相键控2DPSK调制的电路与基本原理相对相移定义：实现相对

8、相移的电路模型如图所示，它包括：相对相移2PSK的电路组成：载波 振荡器反相器相 加 器是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。2DPSK信号的 实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码 的二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从 而产生二进制差分相位键控信号。简称2DPSK码型变换电路厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越相对相移2DPSK的工作原理：振荡器产生高频载波信号载波 振荡器ut振荡器输出分两路直接输出“0”相载波信号经反相器输出“”相载波信号ut反相器ut“0”相和“”相的载频信号输送到调制器调制器K1K2调制器的工作状态受数字

9、基带信号的控制数字基带 信号(an)1101101若an=101101，经码型变换电路，则Bn=0110110码型变换电路0110110由相对码对调制器进行绝 对键控当前后码元相同时，输出“0”相载波 当前后码元相异时，输出“”相载波随着数字基带信号电平 的有无变化，使输出载波的 相位实现相应的变化，就产 生了2DPSK信号。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越绝对码10 0 1 0 1 1 0相对码1 0 0 1 1 1 2PSK2DPSK0 02PSK与2DPSK 综合分析分析可知 （1）2DPSK的波形与2PSK的不同，他们的同一相位并不对应相同的数字信息 符号，而前后码元相对相位差才表示

10、信息符号。这说明，解调2DPSK信号是并 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 ，则只要鉴别这个相差关系就可正确恢复数字信息，这就避免了2PSK中的倒 现象发生，为此得到了广泛的工程应用。 （2）单纯从波形 上看，2DPSK与 2PSK是无法分辨 的，只有已知移 相键控方式是绝 对的还是相对的 ，才能正确解调 原信息。（3）相对移相信号是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后根据 相对码进行绝对移相而产生的。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越四、实验应会技能2PSK实验电路的基本组成W100W101“0”载波 128/OUT“”载波 128/OUT反相器DDS

11、低频源 SIN128KHZ128IN2PSK/OUT锁相高频源 拨码开关数字基带 信号(an) NRZ/OUT调制器 CD40534053(13)4053(12)NRZ/IN载波信号数字基带信号厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越2PSK实验电路电原理图实验用数字调制系统的电路组成原理图如图示：本电路利用集成模拟开关MC4053实现调制器功能，LM324四运放作缓冲 放大，而实现2PSK的数字调制：W101控制128KHZ 0相载波幅度 2PSK/OUTW100控制128KHZ 相载波幅度反相器调制器缓冲器厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越1、数字调制实验系统电路实际元器件布局集 成 电 路MC

12、4053LM324四、实验应会技能厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越1、数字调制实验系统电路实际元器件布局电 位 器W100W101W102四、实验应会技能厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越1、数字调制实验系统电路实际元器件布局信 号 输 出载波1 128KHZ OUT载波2 64KHZ OUT数字基 带信号 NRZ OUT四、实验应会技能厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越四、实验应会技能1、数字调制实验系统电路实际元器件布局信 号 输 入 与 测 试NRZ/IN128/IN64/IN厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越四、实验应会技能1、数字调制实验系统电路实际元器件布局信 号 输 出 与 测

13、 试2ASK/OUT2FSK/OUT2PSK/OUT厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越五、实验现场操作规程a、注意安全操作规程，确保人身安全注意人身安全和仪器设备的安全 为了防止器件损坏，在切断实验电路板上的电源后才能改接电路。 调换仪器时应切断实验台的电源。 逐步养成用右手进行单手操作的习惯。b、爱护仪器设备 仪器在使用过程中，不必经常开关电源。 切忌无目的的拨弄仪器面板上的开关和按钮。 仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随便调换配件。 注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然 后逐渐减小量程。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越

14、实 验 内 容 2PSK 0 相 载 波 与 相 载 波 测 量电路测试框图如图示 实验 准备1.实验箱通电2.用导线连接“SIN128- 128/IN”实验 数据 测量 记录1.用示波器两探头同时测量CD4053的“13” 脚与“12”脚的信号波形。2. 分别记录测量的结果，熟悉0相载波与 相载波的关系。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越实 验 内 容 数 字 基 带 信 号 的 产 生 与 测 量电路测试框图如图示实验 准备1.判定拨码开关的 “1”与“0”的设置。2.设置数字基带信号为“10111010” 3.用导线连接“NRZ/OUT -NRZ/IN”实验 数据 测量 记录1.用示波器

15、测量并记录数字基带信号波形。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越实 验 内 容 2PSK 调 制 信 号 的 产 生 与 测 量电路测试框图如图示实验 数据 测量 记录1.用示波器测量并记录2PSK调制信号波形， 以“NRZ”作示波器同步信号。2.说明本实验电路产生的PSK信号中：载波0相 ：表示数字“ ”，载波相：表示“ ” ？厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 2PSK 信 号 的 解 调 与 测 量实现极性比较法解调的电路组成框图如图示：2PSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法， 本实验系统采用的是极性比较法对2PSK信号进行解调，2PSK调制信号从“调制信号输入端输入，同步载波从

16、“载波输入点输 入。两信号经过模拟乘法器相乘后，去掉了调制信号中的载波成分，再 经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，经电压 比较器输出，再进行抽样判决，就可以得到数字基带信号。厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越2PSK解调实验2PSK信号属于DSB信号，它的解调不能采用分路滤波、 包络检测的方法, 只能采用相干解调的方法(又称为极性比较法)。2PSK解调系统电路构成框图如图所示：带通滤波2PSK乘法器COSt低通滤波比较器抽样判决定时脉冲COSt定时脉冲抽样判决恢复载波厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越系统工作过程如下数字调制产生的2PSK信号，经信道传输后，接收机将2PSK信号输送到解调器 的输入端10110 2PSK