湖南大學(xué)通信原理實(shí)驗(yàn)九

1、實(shí)驗(yàn)9 PSK DPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)通信一班20110803126 鄧恬一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握PSK DPSK調(diào)制解調(diào)的工作原理及性能要求；2. 進(jìn)行PSK DPSK調(diào)制、解調(diào)實(shí)驗(yàn)，掌握電路調(diào)整測(cè)試方法；3. 掌握二相絕對(duì)碼與相對(duì)碼的碼變換方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調(diào)制，位號(hào)：A、B位2PSK/QPSK解調(diào)模塊，位號(hào)：C位3時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號(hào)： G位4復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊，位號(hào)：I位5100M雙蹤示波器1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理（一） PSK、DPSK調(diào)制電路工作原理PSK和QPSK采用了和FSK相同的實(shí)驗(yàn)?zāi)K：“信道編碼與ASK、FSK、PSK、QP

2、SK調(diào)制”模塊，該模塊由于采用了可編程的邏輯器件，因此通過切換內(nèi)部的編程單元，即可輸出不同的調(diào)制內(nèi)容，PSK，DPSK調(diào)制電路原理框圖如下如所示：圖9-1 PSK、DPSK調(diào)制電路原理框圖圖9-1中，基帶數(shù)據(jù)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，通過JCLK和JD兩個(gè)鉚孔輸入到可編程邏輯器件中，由可編程邏輯器件根據(jù)設(shè)置的工作模式，完成PSK和DPSK的調(diào)制，因?yàn)榭删幊踢壿嬈骷榧償?shù)字運(yùn)算器件，因此調(diào)制后輸出需要經(jīng)過D/A器件，完成數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過模擬電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整輸出，加入跟隨器，完成了整個(gè)調(diào)制系統(tǒng)。PSK/DPSK調(diào)制系統(tǒng)中，默認(rèn)輸入信號(hào)應(yīng)該為32K的時(shí)鐘信號(hào)，在時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊有32K的M序列輸

3、出，可供該實(shí)驗(yàn)使用，可以通過連線將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)送到JCLK和JD輸入端。標(biāo)有PSK.DPSK個(gè)輸出鉚孔為調(diào)制信號(hào)的輸出測(cè)量點(diǎn)，可以通過按動(dòng)模塊上的SW01按鈕，切換PSK.DPSK鉚孔輸出信號(hào)為PSK或DPSK，同時(shí)LED指示燈會(huì)指示當(dāng)前輸出內(nèi)容的工作狀態(tài)。2相位鍵控解調(diào)電路工作原理二相PSK(DPSK)解調(diào)器電路采用科斯塔斯環(huán)(Constas環(huán))解調(diào)，其原理如圖9-2所示。9-2 解調(diào)器原理方框圖1）解調(diào)信號(hào)輸入電路 輸入電路由晶體三極管跟隨器和運(yùn)算放大器38U01組成的整形放大器構(gòu)成，采用跟隨器是為了發(fā)送（調(diào)制器）和接收（解調(diào)器）電路之間的隔離，從而使它們工作互不影響。放大整形電路輸出的信號(hào)

4、將送到科斯塔斯特環(huán)。由于跟隨器電源電壓為5V，因此輸入的PSK已調(diào)波信號(hào)幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否則會(huì)產(chǎn)生波形失真。輸入電路原理圖如下如所示：9-3 解調(diào)器輸入電路原理圖2）科斯塔斯環(huán)提取載波原理（原理中標(biāo)號(hào)參見原理圖）PSK采用科斯塔斯特環(huán)解調(diào)，圖9-4圖9-5為科斯塔斯特環(huán)原理方框圖和電路原理圖。圖9-4 科斯塔斯特環(huán)電路原理方框圖數(shù)字90º移相電路的相位波形圖如9-6所示。圖9-6 90度數(shù)字移相器的波形圖四、各測(cè)量點(diǎn)及可調(diào)元件的作用1. 信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調(diào)制模塊（底板A、B位）L01：指示調(diào)制狀態(tài)，L01亮?xí)r，PSK,DPSK鉚孔輸出P

5、SK調(diào)制信號(hào)；L02：指示調(diào)制狀態(tài)，L02亮?xí)r，PSK,DPSK鉚孔輸出DPSK調(diào)制信號(hào)；JCLK：32K時(shí)鐘輸入端；JD：32K基帶數(shù)據(jù)輸出端；基帶輸出：基帶絕對(duì)碼或相對(duì)碼輸出；PSK、DPSK：PSK或DPSK調(diào)制信號(hào)輸出端；SW01：調(diào)制模式切換按鈕。2PSK QPSK解調(diào)模塊（底板C位）38W01：載波提取電路中鎖相環(huán)壓控振蕩器頻率調(diào)節(jié)電位器。38P01：PSK、QPSK待解調(diào)信號(hào)輸入鉚孔。38K01：解調(diào)載波選擇開關(guān)：插在左邊為PSK正交載波，插在右邊為QPSK正交載波（F9O）38K02：解調(diào)載波選擇開關(guān)：插在左邊為PSK同相載波，插在右邊為QPSK同相載波（FO）38TP01：鎖

6、相環(huán)壓控振蕩器2.048MHz載波信號(hào)輸出。建議用頻率計(jì)監(jiān)視該測(cè)量點(diǎn)上的信號(hào)頻率，有偏差時(shí)可調(diào)節(jié)38W01，PSK解調(diào)時(shí)，當(dāng)其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地鎖定在2.048MHz，則可解調(diào)輸出數(shù)字基帶信號(hào)。38TP02：頻率為1.024MHz的正交載波（方波）輸出信號(hào)。38TP03：頻率為1.024MHz的同相載波（方波）輸出信號(hào)。38P02： PSK解調(diào)輸出/QPSK解調(diào)I路輸出鉚孔。PSK方式的科斯塔斯環(huán)解調(diào)時(shí)存在相位模糊問題，解調(diào)出的基帶信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)倒相情況；DPSK方式解調(diào)后基帶信號(hào)為相對(duì)碼，相絕轉(zhuǎn)換由下面的“復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊”完成。38P03：QPSK解調(diào)Q路輸出鉚孔。3復(fù)接/解復(fù)接、同步

7、技術(shù)模塊（底板I位）39SW01：功能設(shè)置開關(guān)。設(shè)置“0010”，為32K相對(duì)碼、絕對(duì)碼轉(zhuǎn)換。 39P01：外加基帶信號(hào)輸入鉚孔。 39P07：相絕碼轉(zhuǎn)換輸出鉚孔。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1插入有關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)K在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，按照下表放置實(shí)驗(yàn)?zāi)K：模塊名稱放置位號(hào)時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊G信道編碼與ASK.FSK.PSK.QPSK調(diào)制A、BPSK.QPSK解調(diào)模塊C噪聲模塊E復(fù)接/解復(fù)接 同步技術(shù)模塊I對(duì)應(yīng)位號(hào)可見底板右上角的“實(shí)驗(yàn)?zāi)K位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致。2信號(hào)線連接使用專用導(dǎo)線按照下表進(jìn)行信號(hào)線連接：源端目的端連線作用4P01（G）JD（AB）為PSK調(diào)制輸入32K

8、的15位m序列；4P02（G）JCLK（AB）為PSK調(diào)制輸入32K的基帶時(shí)鐘；PSK、DPSK（AB）3P01（E）將調(diào)制輸出送入噪聲模塊，為PSK調(diào)制后信號(hào)加噪；3P02（E）38P01（D）將加噪后的調(diào)制信號(hào)送入PSK解調(diào)輸入模塊；3加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請(qǐng)立即關(guān)閉電源，查找異常原因。4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置撥碼器“4SW02”（G）設(shè)置為“00001”，4P01產(chǎn)生32K的 15位m序列輸出；按動(dòng)SW01（AB）按鈕，使“L01”指示燈亮，“PSK DPSK”輸出為PSK調(diào)制；將“PSK QPSK解調(diào)模塊”兩個(gè)跳線（38K01和38K02）開關(guān)插

9、到左側(cè)，選擇PSK解調(diào)模式。（一）PSK調(diào)制/解調(diào)實(shí)驗(yàn)1.PSK調(diào)制信號(hào)觀測(cè)用示波器通道1接JD（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分別觀測(cè)32K基帶信號(hào)數(shù)據(jù)和PSK調(diào)制信號(hào)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析PSK調(diào)制的相位情況。分析：0變1，或者1跳變成0時(shí)，相位出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。2.PSK解調(diào)后信號(hào)觀測(cè)：l 無噪聲PSK解調(diào)觀測(cè)（1） 調(diào)節(jié)3W01（E），使3TP01信號(hào)幅度為0，即傳輸?shù)腜SK調(diào)制信號(hào)不加入噪聲。（2）用示波器分別觀測(cè)JD（AB）和38P02（C），對(duì)比調(diào)制前基帶數(shù)據(jù)和解調(diào)后基帶數(shù)據(jù)。分析：解調(diào)后與調(diào)制前的基帶數(shù)據(jù)相同，有稍許延遲。（3）緩慢調(diào)節(jié)解調(diào)模塊上的VCO（C）電位

10、器，調(diào)整鎖相環(huán)輸出同步載波，同時(shí)注意對(duì)比JD（AB）和38P02（C）的信號(hào)是否相同或反向，相同則說明解調(diào)正確，反向則是出現(xiàn)了相位模糊（倒pi）的情況。分析相位模糊的原因，思考怎么解決？分析：調(diào)節(jié)VCO電位器，會(huì)出現(xiàn)反向的問題。即相位模糊。解決方法為控制好VCO的范圍。l 有噪聲PSK解調(diào)觀測(cè)（1）在保持上述連線（無噪聲時(shí)）不變的情況下，逐漸調(diào)節(jié)3W01（E），使噪聲電平逐漸增大，即改變信噪比（S/N），觀察解調(diào)信號(hào)波形是否還能保持正確。 分析：不能保持正確的波形。（2）用示波器觀察3P01（E）和3P02（E），分析加噪前和加噪后信號(hào)有什么差別。分析：加噪聲，psk信號(hào)失真。（二） DPSK

11、調(diào)制/解調(diào)實(shí)驗(yàn)1.DPSK調(diào)制解調(diào)設(shè)置保持PSK調(diào)制解調(diào)設(shè)置及連線未修改的情況下，完成下面操作：（1）按動(dòng)SW01（AB）按鈕，使“L02”指示燈亮，“PSK DPSK”輸出為DPSK調(diào)制；（2）將“功能選擇”（I）撥動(dòng)開關(guān)設(shè)置為“0010”，則“復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊”工作在32K時(shí)鐘下絕對(duì)碼-相對(duì)碼模式。（3）使用導(dǎo)線連接“38P02”（C）和“39P01”（I），將解調(diào)數(shù)據(jù)送入絕對(duì)碼-相對(duì)碼轉(zhuǎn)換單元。1.DPSK調(diào)制信號(hào)觀測(cè)（1）用示波器同時(shí)觀測(cè)“4P01”（G）和“基帶輸出”（AB），分別觀察絕對(duì)碼和相對(duì)碼，分析相對(duì)碼是否正確。分析：黃色的為絕對(duì)碼，絕對(duì)碼為1時(shí)，相對(duì)碼就改變，絕對(duì)

12、碼為0時(shí)，相對(duì)碼就維持原來的不變。（2）用示波器通道1接“DATA”（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分別觀測(cè)相對(duì)碼和PSK調(diào)制信號(hào)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢?，DPSK是指在對(duì)基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行PSK調(diào)制之前完成了絕對(duì)碼到相對(duì)碼的轉(zhuǎn)換。分析：DPSK是指在對(duì)基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行PSK調(diào)制之前完成了絕對(duì)碼到相對(duì)碼的轉(zhuǎn)換。2.DPSK解調(diào)后信號(hào)觀測(cè)l 無噪聲DPSK解調(diào)觀測(cè)（1）調(diào)節(jié)3W01（E），使3TP01信號(hào)幅度為0，即傳輸?shù)腄PSK調(diào)制信號(hào)不加入噪聲。（2）用示波器分別觀測(cè)JD（AB）和38P02（C），對(duì)比調(diào)制前基帶數(shù)據(jù)和解調(diào)后基帶數(shù)據(jù)。（3）緩慢調(diào)節(jié)解調(diào)模塊上的VCO（C）電位器，調(diào)

13、整鎖相環(huán)輸出同步載波，同時(shí)注意對(duì)比“DATA”（AB）和“38P02”（C）的信號(hào)是否相同或反向，相同則說明解調(diào)正確，反向則是出現(xiàn)了相位模糊（倒pi）的情況。分析：調(diào)節(jié)VCO出現(xiàn)了反向的信號(hào)，即出現(xiàn)了相位模糊。（4）在步驟（3）反向的情況下，用示波器分別觀測(cè)“4P01”（G）和“39P07”（I），觀察絕對(duì)碼基帶數(shù)據(jù)和解調(diào)轉(zhuǎn)換后的絕對(duì)碼數(shù)據(jù)是否相同。DPSK是否解決了PSK存在相位模糊的問題？分析：二者相同，說明DPSK可以解決PSK存在的相位模糊的問題。l 有噪聲DPSK解調(diào)觀測(cè)（1）在保持上述連線（無噪聲時(shí)）不變的情況下，逐漸調(diào)節(jié)“3W01”（E），使噪聲電平逐漸增大，即改變信噪比（S/N），觀察解調(diào)信號(hào)是否還能保持正確。思考DPSK解調(diào)后，當(dāng)前碼元錯(cuò)誤是否會(huì)對(duì)其他碼元造成影響，分析DPSK解調(diào)的缺點(diǎn)。分析：解調(diào)信號(hào)不能保持正確。當(dāng)前碼元的錯(cuò)誤會(huì)對(duì)其他碼元造成影響，因?yàn)樗遣罘肿g碼，是一種相干解調(diào)，跟前一個(gè)碼元的正確與否有關(guān)