2022年二相BPSK调制实验 .pdf

通信原理综合实验实验九 二相 BPSK(DPSK)调制实验 实验内容 1.二相 BPSK调制实验 2.二相 DPSK调制实验 一.实验目的 1.掌握二相BPSK（DPSK）调制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。二.实验电路工作原理 在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。图 9-1 是二相 PSK（DPSK）调制器电路框图。图9-2 是它的电原理图。数字相位调制又称为移相键控。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。绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。那么，怎样才能让载波不同相位的绝对值来传递信息呢？如果让所传输的数字基带信号控制载波相位的改变，而载波的幅度和频率都不变，那么就得到载波相位发生变化的已调信号。这种调制方式称为数字相位调制。即移相键控PSK调制。PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK 技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。当传送的消息为一随机序列时，例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号，则传送的调相信号也相应的为一随机振荡序列，其相位与传送消息相对应，如图9-3所示。下面对图9-2 中的电路作一分析。图 9-3 二相 PSK调制信号波形 54名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -实验九 二相 BPSK(DPSK)调制实验 55K302K301绝对码与转换电路相对码512KHz方波入32kHz时钟入32KHz伪码1.024MHz方波入电路CLK231K304132TP305TP303TP302TP301器TP3040相载波载波反相3164相载波开关1开关225反相器TP309TP307PSK调制输出1K303 234相器加TP308TP306去K701的1脚CPU中央控制处理器图9-1PSK调制及测量点分布原理框图来至增量调制M码数字信号输出128KHz方波(1010码)64KHz方波(1010码)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -通信原理综合实验47uF74LS0474LS0431PN32KDS74LS86U107DDIGITALSIGNALK3013PIN2TP305-5121311128K64K6PIN1K30242 365U305ATPSK+5U305BE302R3111KK300PA+5TP306TP3023331103PIN1024K1174LS04U305ETP301K304C30112512K13U305F74LS04321KR30161L-330uH74LS746U303A5LM318U301+12378L301TP304332K1424R302SW301SW-PB333C30447K+12W301-12214591PC302104BG30190133-10PC303333C305R3031KR310104W30210412C308+124066136534U305C74LS041K66-13U302A66-112E30147uFR3071K10KR304237104C30941-12TP3038611U304LM3185124066U302B104R306LEDD301OUTTP307TP309-5104C3074PINK303R309100R308150132PSKC306104TP300150100R305TP308DCLKVccODCDSD图9-2PSK调制电路电原理图 56名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -实验九 二相 BPSK(DPSK)调制实验1.内载波发生器 图 9-4 1.024MHz内载波发生器 电路如图9-4 所示，来自信号发生器的1.024MHz 或 512KHz方波信号输入至开关K304，经过由 U301等元件组成反相运算变换器，将方波信号变换成正弦波信号，调节W301可改变输出信号的幅度。由BG301等元件组成的是射随器电路，它起隔离作用。2.载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，如图9-2 所示，电路由U304 等组成，来自1.024MHz 载波信号输入到U304的反相输入端2 脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即 相载波信号。为了使0 相载波与 相载波的幅度相等，在电路中加了电位器W302。3.信码反相器 由 U305：C（74LS04）组成。4.模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用乘法器来实现的，常用的乘法器有环行调制器、模拟乘法器集成电路以及模拟开关电路等，本实验用的是模拟开关4066 作乘法器，如图9-2 右半部分。图 9-5 模拟开关相乘器工作波形 从图中可知，0相载波与 相载波分别加到模拟开关1：U302：A的输入端（1脚）、模0t1信 码T P 30 51 10相 载 波0 00110T P 30 3T P 30 2U 2入信码 输入U 2入tU 1入tU 1入0tT P 30 9U 2 出00U 1出T P 30 8T P 30 7U 合tU 2 出tU 1出载 波0 相 57名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -通信原理综合实验拟开关 2：U302：B 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关 1 的输入控制端（13脚），它反极性加到模拟开关2 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关1 的输入控制端为高电平，模拟开关 1 导通，输出0 相载波，而模拟开关2 的输入控制端为低电平，模拟开关2 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关1 的输入控制端为低电平，模拟开关1 截止。而模拟开关 2 的输入控制端却为高电平，模拟开关2 导通。输出 相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出控制开关K303合路叠加后输出，即为二相PSK调制信号，如图9-5 所示。在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。上面已对绝对相移作了分析，那么相对移相的含义是什么？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”。理论分析和实际试验证明：在恒参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经济有效地利用频带。所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广泛的应用。DPSK 调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM 编码器输出的数字信号）作为绝对码序列 an，通过差分编码器变成相对码序列 bn，然后再用相对码序列 bn，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是 DPSK 已调信号。图 9-6 是绝对与相对码转换电路。按键SW301，用来将 D触发器 Q 端输出置“1”。图 9-6 绝对与相对码转换电路 在绝对相移方式，由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的。因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0相变 相或 相变 0 相），则恢复的数字信息就会发生0 变 1 或 1 变 0，从而造成错误的恢复。在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。如，由于某种突然的骚动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现，但如果传输的是计算机输出的数据信号，将会使恢复的数 58名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -实验九 二相 BPSK(DPSK)调制实验据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。(绝对码)(相对码)数字信息序列BPSK 波形DPSK 波形基准相位载波00111001011001010TP305010011100TP309ttt0TP309图 9-7 PSK DPSK编码波形 绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。图9-8（a）是差分编码器电路，可用模二加法器延时器（延时一个码元宽度Tb)来实现这两种码的互相转换。设输入的相对码an为 1110010 码，则经过差分编码器后输出的相对码bn为 1011100，即bn=an bn1。图 9-8（b）是它的工作波形图。图 9-8（a）差分编码器电路 图9-8（b）工作波形 anbn-1bnbn-1TP306TP30501000t0011111010tt01 100110tanbn当K3022-3时bn-1TP305Tb延迟-码元+TP306三.实验内容 1.二相 BPSK调制实验 用内载波发生器产生的信号作输入载波信号来观察TP301 TP309 各测量点的波形。59名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -通信原理综合实验 2.二相 DPSK调制实验 加入差分编码器电路来传输二相DPSK信号，即将开关K302 置成 2 脚与 3脚相连，其它开关设置不变，重做上述内容。四.实验步骤及注意事项 1.按下按键开关：K2、K3、K100、K300、K700。2.按一下“开始”与“PSK”功能键，显示代码“5”。3.跳线开关设置：K30412、K30112、K30212或K30223或K30245或K30256、K3031-2与3-4。4.跳线开关设置功能如下：K3021-2：伪随机码，码序列为1110010，速率为32KHz 的绝对码。K3022-3：伪随机码，码序列为1110010，速率为32KHz 的相对码。K3024-5：128KHz 方波，码序列为1010 码。K3025-6：64KHz 方波，码序列为1010 码。K3041-2：1.024MHz 方波，作为载波输入。K3042-3：512KHz 方波，作为载波输入。5.做二相 BPSK实验时，必须把开关K302的 1 脚与 2 脚相连接。做二相 DPSK实验时，必须把开关K302的 2 脚与 3 脚相连接。五.测量点说明 1.TP301：输入方波信号，K304的 1 与 2 相连，频率为1024KHz方波信号。2与 3 相连，频率为512KHz方波信号。2.TP302：输入载波信号，频率同TP301。当波形不好时，可调节电位器W301。3.TP303：波形同TP302反相，波形不好时，可调节电位器W302。4.TP304：32KHz 工作时钟信号。5.TP305：数字基带信号绝对码输出波形，码型是：1110010码。6.TP306：输出波形由开关K302 选择：a.K302 的 2 与 3 相连，数字基带信号相对码输出波形，码型为1110010；b.K302 的 4 与 5 相连，128KHz 方波，码序列为1010 码。c.K302 的 5 与 6 相连，64KHz 方波，码序列为1010 码。7.TP307：PSK 的 0 相载波输出，当K303都断开时。8.TP308：PSK 的相载波输出，当K303都断开时。9.TP309：PSK 调制信号输出波形，当K303都相连时，即1 与 2、3 与 4 脚都相接。六.实验报告要求 1.简述 DPSK调制电路的工作原理及工作过程。2.根据实验测试记录（波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系）依此画出调制器各测量点的工作波形，并给以必要的说明。60名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -