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1、通信原理实验报告实验八 移相键控调制与解调实验电子科学系班级: 姓名: 2012年12月7日实验八 移相键控调制与解调实验一、 实验目的1 掌握二相PSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成。2 了解载频信号的产生方法。3 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。4 掌握伪随机序列的产生过程。二、实验内容1PSK调制用内时钟信号源产生的31位的伪随机码做输入信号来观察TP701TP707各测量点的波形。2PSK解调依次测量TP708TP714各测量点的波形，画出波形图并做记录，注意时间、相位、幅度之间的关系。3观察眼图，并作记录分析。三、实验原理1PSK调制PSK系统的调制部分框图及原理电路分
2、别如图8-1和图8-2所示。PSK信号 m序列发生器差分编码调相10MHz晶 振102 图8-1 PSK调制部分框图（1） m序列发生器 m序列发生器产生一个伪随机序列作为数字基带信号源。根据本原多项式f（x）=X5+X3+1组成五级移位寄存器，可得到31位码长的m序列。图8-3中码元速率约为1Mb/s，由实验1产生。U703：74LS164为移位寄存器，反相器U704A：74LS04、U704B：74LS04、U704C：74LS04、U704D：74LS04、U704E：74LS04、U704A：74LS04和异或门U706C：74LS86、U706D：74LS86以及与门U705：74L
3、S30共同形成移位寄存器74LS164的复位电路，防止全零码，反相器U704D：74LS04、U704E：74LS04起放大、整形作用。（2）绝对相移和相对相移移相键控分为绝对相移和相对相移两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫做绝对移相。以二进制为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相：“1”和“0”时调制后载波相位差180o。绝对移相的波形如图8-3所示。 在同步解调的PSK系统中，由于收端载波恢复存在相位含糊的问题，即恢复的载波可能与未调载波同相，也可能反相，以至解调后的信码出现“0”、“1”倒置，发送为“1”码时，解调后得“0”码
4、；发送“0”码时，解调后得“1”码，为了克服这种现象，需相对相移方式。相对相移的调制规律是：每一个码元的载波相位不是以固定的未调载波相位为基准的，而是以相邻的前一个码元的载波相位来确定其相位的取值。例如，当某一码元取“1”时，它的载波相位与前一码元的载波同相；码元取“0”时，它的载波相位与前一码元的载波反相。相对相移的波形如图8-3所示。通常，相对移相可以通过对信码进行变换和绝对移相来实现。将信码经过差分编码变换成新的码组相对码，再利用相对码对载波进行绝对移相，使输出的已调载波相位满足相对移相的相位关系。设绝对码为ai，相对码为bi，则二相编码的逻辑关系为：bi=ai+bi-1 。图8-2中，
5、U708B：74LS74为锁存器，形成一级移位寄存器，异或门U706A：74LS86 为模二和电路，两者构成绝对码到相对码的转换电路。（3）0相载波、相载波产生电路 晶振J701：10.000MHz与反相器U707E：74LS04、U707F：74LS04共同产生10.000MHz的方波，U708A：74LS74为二分频电路，在5脚和6脚分别输出5.000MHz的0相载波和相载波。（4）调相电路调相电路是由数字选择器U709：74LS153完成。当2脚和14脚同时为高电平时，7脚输出与3脚输入的0相载波相同；当2脚和14脚同时为低电平时，7脚输出与6脚输入的相载波相同，这样就完成了差分信码对载
6、波的相位调制。图8-3示出了一个数字序列的相对移相的过程。对应于差分编码，在解调部分采用差分译码，差分译码的逻辑为：ci=bi+bi-1 2 PSK解调2PSK系统的解调部分框图及原理电路图分别如图8-4和图8-5所示。 （1）同相正交环Um2cos(0+2) 绝大多数二相PSK信号采用对称的移相键控，因而在码元“1”、“0”等概率条件下都是抑制载波的，即在调制信号的频谱中不含载波线谱，这样就无法用窄带滤波器从调制信号中直接提取参考相位载波。对PSK而言，只要用某种非线性处理的方法去掉相位调制，就能产生与载波有一定关系的分量，恢复出同步解调所需要的参考相位载波，实现对被抑制掉的载波跟踪。从PS
7、K信号中提取载波的常用方法是采用载波跟踪锁相环，如平方环、同相正交环、逆调制环和判决反馈环等。本实验采用同相正交环，同相正交环又叫科斯塔斯（Costas）环。在这种环路里，误差信号由两个鉴相器提供。压控振荡器（VCO）给出两路相互正交的载波到鉴相器，输入的2PSK信号经鉴相后在低通滤波器滤除载波频率以上的高频分量，得到基带信号Ud1、Ud2，这时的基带信号包含着码元信号，无法对压控振荡器（VCO）进行控制，将Ud1和Ud2经过基带模拟相乘器相乘，就可以去掉码元信息，得到反映VCO输出信号与输入载波间相位差的控制电压。（2）压控振荡器（VCO）压控振荡器是锁相环的关键部件，它的频率调节灵敏度和压
8、控灵敏度决定了锁相环的跟踪性能。本实验采用集成压控振荡器74LS124，其每一个振荡器都有两个电压控制器，Vr（14脚）用于控制频率范围，Vf（1脚）用于控制频率范围调节,外接电容Cext用于选择振荡器的中心频率。选取适当的Vr值和Cext 值，将误差电压经线形变换后充当控制电压Vr，这样就可以实现由误差电压控制VCO，当F0 10MHz时，一组典型的实验数据为Cext =27.5pf， Vr =3.76V，这时在2.8V左右移动。（3）传输畸变和眼图数字信号经过非理想的传输系统必定产生畸变，为了衡量这种畸变的严重程度，一般都采用观察眼图的方式。眼图是示波器重复扫描所显示的波形，示波器的输入信
9、号是解调后经低通滤波器恢复的未经再生的基带信号，同步信号是位定时。四、实验步骤1接通电源，按下按键开关：K1、K2、K700，使电路工作。2跳线开关设置：K701（1-2）、K702（1-2）。3依次观察TP701TP714各测量点的波形。4用频率计测量TP704的频率，记录下来，然后将频率计接TP711，调节W701、W702，使TP711处信号的频率锁定在10MHz左右（与TP704频率完全相同），用双踪示波器同时观察TP714和TP702的波形，如果这两处波形不一致，则微调W701使两个波形一致为止（两个波形间的相位差并不为0）。5用TP701作为同步信号，观察解调后的基带信号（TP71
10、4），利用双踪示波器观察眼图波形（注：本实验观察到的眼图为方波的眼图，因此现象并没有正弦波的眼图那么明显）。五、测量点参考波形TP701：输出频率为1MHz、占空比为50%的 方波。TP702：输出 31位的伪随机码序列。TP703：输出经差分变换后的伪随机码序列。TP704：输出频率为10MHz的近似方波。TP705：0相载波，频率为5MHz的近似方波。TP706：相载波，频率为5MHz的近似方波，波形与TP705反相。TP707：PSK调制信号输出（用TP703做同步信号）。TP708：PSK解调信号输入。TP709：输出频率为5MHz的近似方波。（作为载波）TP710：波形同TP709。
11、TP711：调节电位器W701、W702，使频率锁定在10MHz左右。TP712：输出频率为1MHz、占空比为50%的方波。TP713：波形与TP712反相。（位同步信号）TP714：波形同TP702解调输出（有两个码元宽度的相移）。六、实验仪器仪表1. 40M数字示波器 1台2. 现代通信原理实验系统实验箱 1台3. 三用表 1块七、实验思考题 1PSK解调器系统由哪几大部分组成？简述各部分的作用。答：PSK解调器包括带通滤波器、相乘器、低通滤波器和抽样判决器。其中带通滤波器主要是滤去其它频段无用信号，以免对解调造成干扰。PSK解调一般采用相干解调，所以相乘器主要用于与载波相乘。再经过低通滤波器去除高频成份，得到包含基带信号的低频信号，再依次抽样判决器得到基带信号。2为什么利用眼图能大致估算接收系统性能的好坏程度？答案:从“眼图”上可 以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能八、实验报告要求1根据实验结果，画出PSK相干解调的波形图，在图上标上相位关系。2根据实验结果，记录并画出眼图的波形图，标明眼图的各项参数。
