2022年通信原理实验FSK传输系统系统试验 .pdf

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1、通信原理实验专业：通信工程班级：姓名：指导老师：日期：2014.6.9 实验一 FSK 传输系统系统试验一实验目的1. 熟悉 FSK 调制和解调基本工作原理；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2. 掌握 FSK 数据传输过程；3. 掌握 FSK 正交调制的基本工作原理与实现方法；4. 掌握 FSK 性能的测试；5.了解 FSK 在噪声下的基本性能。二实验仪器1. JH5001通信原理综合实验系统2.20MHz 双

2、踪示波器三实验内容测试前检查：首先将通信原理综合实验系统调制方式设置成“FSK 传输系统”；用示波器测量 TPMZ07 测试点的信号， 发现有脉冲波形，则说明实验系统已正常工作。（一） FSK调制1.FSK基带信号观测(1). TPi03 是基带 FSK 波形 （D/A 模块内） 。 通过菜单选择为 1 码输入数据信号，观测 TPi03 信号波形，测量其基带信号周期。如图1.1.1 所示。(2). 通过菜单选择为 0 码输入数据信号，观测TPi03 信号波形，测量其基带信号周期。如图 1.1.2 所示。将测量结果与1 码比较。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

3、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 图 1.1.1 全 1 码的基带信号图 1.1.2 全 0 码的基带信号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 分析： 由图可知，输入全1 码时的基带信号周期约为27us，输入全 0 码时的基带信号周期约为54us，则输入全 0 码时的基带信号周期约为全1 码时的 2倍。

4、2. 发端同相支路和正交支路信号时域波形观测TPi03和TPi04分别是基带 FSK 输出信号的同相支路和正交支路信号。测量两信号的时域信号波形时将输入全0 码，测量其两信号是否满足正交关系。波形如图1.1.3 所示。图1.1.3 TPi03 和TPi04波形分析： 由图可以看出 TPi03 和 TPi04 的波形相位相差 ， 满足正交关系。思考： 产生两个正交信号去调制的目的是防止码间串扰。3. 发端同相支路和正交支路信号的李沙育波形观测将示波器设置在（ x-y）方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的正交性，其李沙育应为一个圆。 通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。输入码型为全0

5、码、 全1码、0/1 码和特殊码是的李沙育波形分别如图1.1.4 、 图1.1.5 、 图1.1.6和图1.1.7 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 图1.1.4 全0码图1.1.5 全1码图1.1.6 0/1码图1.1.7 特殊码分析： 输入各种不同的码序列得到的李沙育图形都呈现出圆形。4. 连续相位 FSK调制基带信号观测TPM02 是发送数据信号（ DSP+FPGA 模块左下脚），TPi03 是基带

6、FSK 波形。测量时，通过菜单选择为0/1 码输入数据信号， 并以 TPM02 作为同步信号。 观测TPM02 与 TPi03 点波形应有明确的信号对应关系。并且，在码元的切换点发送波形的相位连续。 如图 1.1.8 所示。通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。记录测量结果，如图1.1.9 所示。图 1.1.8 0/1 码图 1.1.9 特殊码思考： 图中，观测两重叠波形，TPM02 为高时， TPi03的频率高， TPM02 为低时，TPi03的频率低，但 TPi03的波形连续，即非连续相位FSK 调制在码元切换点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

7、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 的相位是连续的。5.FSK调制中频信号波形观测(1). 选择 0/1 码输入数据信号，以TPM02 作为同步信号 , 观测 TPM02 与 TPK03点波形有明确的信号对应关系, 如图 1.1.10 所示。(2). 选择特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤，如图1.1.11 所示。(3). 断开跳线器 Ki01 或 Ki02，重复上述测量步骤。观测信号波形的变化，分析变化原因，如图 1.1.12 和图 1.1.13 所示。图 1.1.

8、10 0/1 码图 1.1.11 特殊码图 1.1.12 0/1 码图 1.1.13 特殊码分析：将正交调制输入信号中的一路基带调制信号断开后，由图可知，波形总体上不变，但频率分量有所增加。这是因为在FSK 正交方式调制中，如果只采用一路同向 FSK 信号进行调制，会产生两个FSK 频谱信号，使频率分量增加。（二） FSK解调1. 解调基带 FSK 信号观测用中频电缆连结 KO02 和JL02，测量解调基带信号测试点 TPJ05 ，用TPM02 作同步。(1). 选择1码，观测 TPJ05 测量其信号周期 , 如图1.2.1 所示；(2). 选择为 0/1码，观测 TPJ05 ，如图 1.2.

9、2 所示。根据观测结果，分析解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 图1.2.1 全1码图1.2.2 0/1码分析：全1码输入时， TPJ05 的输出波形的频率不变； 0/1 码输入时，高电平处TPJ05 的频率高，低电平处 TPJ05 的频率低。思考：解调端的基带信号与发送端基带波形（TPi03）不同的原因是：存在噪声的影响且信道特性不稳定，存在着衰落。2.

10、解调基带信号的李沙育（x-y ）波形观测将示波器设置在（ x-y ）方式，观察 TPJ05和TPJ06 的波形。(1). 选择1码，仔细观测其李沙育信号波形, 如图1.2.3 所示；(2). 选择为 0/1码，仔细观测李沙育信号波形，如图1.2.4 所示；图1.2.3 全1码图1.2.4 0/1码分析：全1码时，李沙育信号波形近似为一个圆环，更接近椭圆；0/1 码时，李沙育信号波形同样近似为一个圆环，且环形粗一点。思考：接收端与发送端李沙育波形不同的原因：存在噪声的影响且信道特性不稳定，存在着衰落。3. 接收位同步信号相位抖动观测用发送时钟 TPM01 信号作同步，选择不同的测试序列测量接收时

11、钟TPMZ07 的抖动情况。输入码型为全1码和全 0码，其波形分别如图 1.2.5 和1.2.6 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 图1.2.5 全1码图1.2.6 全0码分析： 方波高电平初始端存在脉冲。思考： 全0或全1码下观察不到位定时的抖动是因为：在全1码和全 0码的情况下，所有的输入码元均相同，无电平跳变，不存在相位的变化，因此观察不到相位抖动。4. 解调器位定时恢复与最佳抽样点波形观测TPMZ0

12、7 为接收端 DSP 调整之后的最佳抽样时刻输入m 序列，观察TPMZ07（以此信号作同步）和 TPN04 波形的之间的相位关系，如图1.2.7 所示。图1.2.7 解调器位定时恢复与最佳抽样点波形分析： 最佳抽样时刻位于抽样判决点的中间时刻，也即具有最大能量处。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 5. 位定时锁存和位定时调整观测(1). 输入为 m 序列时，观察 TPM01 （以此信号作同步）和 TPMZ07 （

13、收端最佳判决时刻）之间的相位关系，如图1.2.8 所示；(2). 不断按确认键，观察 TPMZ07 的调整过程和锁定后的相位关系，如图1.2.9 所示；(3). 输入全 1重复该实验，解释原因。按确认键前后波形如图1.2.10 和图 1.2.11所示；(4). 断开JL02接收中频环路，观测 TPM01 和TPMZ07 之间的相位关系，并解释测量结果的原因。图1.2.8 m序列确认前图1.2.9 m序列确认后图 1.2.10 全1码确认前图1.2.11 全1码确认后分析：（1）输入为 m 序列时，方波高电平初始端存在脉冲，发端时钟和最佳判决时刻之间的相位同步。（2）不断按确认键，波形总体上保持

14、不变。（3）输入为全 1码时，按确认键调整过程中脉冲位置发生了变化，即发端时钟和最佳判决时刻之间的相位发生了变化，原因是全 1码时，输入波形没有变化， 位定时失步；断开中频环路，按确认键，则脉冲位置发生变化，原因是断开中频环路后，无法正确判断出码元的起止。6. 观察在各种输入码字下 FSK 的输入 / 输出数据通过菜单选择为不同码型输入数据信号，观测TPM04 点输出数据信号是否正名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - -

15、 确。观测时用 TPM02 点信号同步。输入码型分别为特殊码、全1码和0/1 码是波形分别如图 1.2.12 、图1.2.13 和图1.2.14 所示：图1.2.12 特殊码图1.2.13 全1码图1.2.14 0/1码分析：可以看出特殊码和0/1 码输出波形与输入波形基本一致，只是相位上有一定的偏移，全 1 码为直线。四实验思考题1.FSK 正交调制方式与传统的一般FSK 调制方式有什么区别? 其有哪些特点？答：两者区别: 一般 FSK调制方式产生 FSK信号的方法是根据输入的数据比特是0还是 1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的， 因此这种 FSK

16、信号称为不连续FSK信号。而 FSK正交调制方式产生 FSK信号的方法是， 首先产生 FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。 FSK正交调制方式可以消除各个频率间的相互干扰，从而消除由于频率干扰造成的误码。若频率不正交，在抽样时刻各支路信号波形是相关的，一条支路的误码必然导致判决结果的错误，从而增大了误码率。FSK 正交调制方式的特点：随着 FSK 码长的增加， FSK 信号的带宽增加，频带利用率降低。即以增加信号频带来换取误码率的降低。2.TPi03 和TPi04 两信号具有何关系？答：TPi03 和 TPi04 分别为同向支路和正交支路，两信号为正交关系。五心得体会因为是第一个实验，一开始对找JH5001 通信原理综合实验系统上的模块以及测试点有点生疏， 并且与双踪示波器有一根导线接触不良，但是实验总体完成的还是相对比较顺利的。通过实验，加深了对FSK 调制和解调的基本工作原理、FSK 数据传输、 FSK 正交调制的基本工作原理与实现方法以及FSK 性能测试的理解。并且增强了我们的动手与合作能力。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -