实验三BPSK传输系统实验

实验三BPSK传输系统实验四、实验内容测试前检查：首先通过菜单将通信原理综合实验系统调制方式设置成“BPSK传输系统”；用示波器测量TPMZ07测试点的信号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作；如果没有脉冲波形，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。（一）BPSK调制1.BPSK调制基带信号眼图观测（以m序列观测眼图）（1）通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式（未打勾），此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号眼图（TPi03）的波形。成型滤波器使用升余弦响应，ɑ=0.4。判断信号观察的效果。（2）（3）通过菜单选择激活“匹配滤波”方式（打勾），此时系统构成收发匹配滤波最佳接收机，重复上述实验步骤。仔细观察和区别与上述两种方式下发送信号眼图（TPi03）的波形。（4）注：当通过选择菜单激活“匹配滤波”方式时，表示系统按匹配滤波最佳接收机组成，即发射机端和接收机端采用同样的开根号升余弦响应滤波器。当未激活“匹配滤波”方式时，系统为非匹配最佳接收机，整个滤波器滚降特性全部放在发射机端完成，但信道成型滤波器特性不变。思考：怎样的系统才是最佳的？匹配滤波器最佳接收机性能如何从系统指标中反映出来？采用什么手段测量？结论：匹配滤波岩土更加清晰性能更佳2.I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察（1）测量I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的合成矢量图，其相位矢量图应为0、π两种相位。通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量；结合BPSK调制器原理分析测试结果。（2）全0码和全1码（3）（4）0\1码（5）（6）特殊码（7）结论全一码和全0码只有一个码型所以李莎宇波形只有一个点0|1码特殊嘛序列存在0.1码交替所以存在0.pai两种相位。（8）通过菜单选择“匹配滤波”方式设置，重复上述实验步骤。仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。匹配滤波下，0|1码的李莎宇图形方向有所变化，其他码型的李莎宇图基本一致3.BPSK调制信号0/π相位测量(将KPO2设置在T位置)选择输入调制数据为0／1码。用示波器的一路观察已调制信号输出波形（TPK03），并选用该信号作为示波器的同步信号；示波器的另一路连接到调制参考载波上（TPK06/或TPK07），以此信号作为观测的参考信号。仔细调整示波器同步，观察和验证调制载波在数据变化点发生相位0/π翻转。4.BPSK调制信号包络观察(将KPO2设置在T位置)BPSK调制为非恒包络调制，调制载波信号包络具有明显的过零点。通过本测量让学生熟悉BPSK调制信号的包落特征。测量前将模拟锁相环模块内的跳线开关KP02设置在TEST位置（右端）。（1）选择0/1码调制输入数据，观测调制载波输出测试点TPK03的信号波形。调整示波器同步，注意观测调制载波的包落变化与基带信号（TPi03）的相互关系。画下测量波形。（2）用特殊码序列重复上一步实验，并从载波的包络上判断特列码序列。画下测量波形。（3）用m序列重复上一步实验，观测载波的包络变化。5.BPSK调制信号频谱测量此项测量视学校仪表情况而定，无频谱仪可不测量。测量时，用一条中频电缆将频谱仪连结接到调制器的KO02端口。调整频谱仪中心频率为1.024MHz，扫描频率为10KHz/DIV，分辨率带宽为1～10KHz左右，调整频率仪输入信号衰减器和扫描时间为合适位置。通过菜单选择m序列码输入数据，观测BPSK信号频谱。测量调制频谱占用带宽、电平等，记录实际测量结果，画下测量波形。6.BPSK调制信号频谱载漏信号测量此项测量视学校仪表情况而定，无频谱仪可不测量。频谱仪连接、设置同上。通过菜单选择0/1码输入数据，观测BPSK信号频谱。测量调制频谱载漏与信号电平的差值，记录实际测量结果，画下测量波形。思考：载漏过大会对系统带来什么影响？载漏的产生与什么因素有关？如何减小载漏电平？（二）BPSK解调1.接收端解调器眼图信号观测（1）首先用中频电缆连结KO02和JL02，建立中频自环（自发自收）。测量解调器I支路眼图信号测试点TPJ05（在A/D模块内）波形，观测时用发时钟TPM01作同步。将接收端与发射端眼图信号TPI03进行比较，观测接收眼图信号有何变化（有噪声）。（2）观测正交Q支路眼图信号测试点TPJ06（在A/D模块内）波形，比较与TPJ05测试波形有什么不同？根据电路原理图，分析解释其原因。（3）测试模块中的TPN02测试点为接收端经匹配滤波器之后的眼图信号观测点。通过菜单选择“匹配滤波”方式设置，重复上述实验步骤。解释为什么发端眼图已发生变化，而收端TPN02的眼图没有发生变化（仅电平变化）。2.解调器失锁时的眼图信号观测将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（开环），使环路失锁。观测失锁时的解调器眼图信号TPJ05，熟悉BPSK调制器失锁时的眼图信号（未张开）。观测失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06波形。注意：将示波器时基从正常位置调整2～5ms/DIV对比观测。3.接收端I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察测量I支路（TPJ05）和Q支路信号（TPJ06）李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPJ05和TPJ06的合成矢量图。在解调器锁定时，其相位矢量图应为0、π两种相位。通菜单选择在不同的输入码型下进行测量；结合BPSK解调器原理分析测试结果。全1码和全0码4.解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（右端），使环路失锁。观测接收端失锁时I路和Q路的合成矢量图。掌握解调器时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形的变化，分析测量结果。全一码和全零码0|1码特殊码结论失锁时，全一码和全零码的李莎宇图没有发生变化，但是零一码特殊码和m序列由直线变为圆5.判决反馈环解调器鉴相特性观察解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3（右端）位置，观察锁相环鉴相器输出点TPN03的波形（在测试模块）。通信原理综合实验系统中对BPSK信号解调采用判决反馈环解调器，其PLL环路鉴相特性具有锯齿余弦特性。6.解调器PLL环路鉴相器差拍电压和锁定过程观察将跳线开关KL01设置在1_2位置（PLL闭环）和2_3（PLL开环）位置来回切换，仔细观察测试模块内TPN01测量点的工作波形。观测时将示波器时基设定在5ms～10ms，有条件可使用存储示波器观测。7.解调器抽样判决点信号观察（1）选择输入测试数据为m序列，用示波器观察测试模块内抽样判决点（TPN04）的工作波形（示波器时基设定在2～5ms）。（2）TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻。用示波器同时观察TPMZ07（观察时以此信号作同步）和观察抽样判决点TPN04信号波形之间的相位关系。8.解调器失锁时抽样判决点信号观察将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置，使环路失锁。用示波器观察测试模块内抽样判决点TPN04信号波形，观测时示波器时基设定在2～5ms。熟悉解调器失锁时的抽样判决点信号波形。9.差分编码信号观测通信原理实验箱仅对“外部数据输入”方式输入数据提供差分编码功能。外部数据可以来自误码仪产生或汉明编码模块产生的m序列输出数据。当使用汉明编码模块产生的m序列输出数据时，将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中的H_EN和ADPCM开关去除，将输入信号跳线开关KC01设置在m序列输出口DT_M上（右端）；将汉明译码模块中汉明译码使能开关KW03设置在OFF状态（右端），输入信号和时钟开关KW01、KW02设置在来自信道CH位置（左端）。通过菜单选择发送数据为“外部数据输入”方式。（1）将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中M_SEL1跳线器插入，产生7位周期m序列。用示波器同时观察DSP+FPGA模块内发送数据信号TPM02和差分编码输出数据TPM03，分析两信号间的编码关系。记录测量结果。（2）将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中M_SEL1和M_SEL2跳线器都插入，产生15位周期m序列，重复上述测量步骤。记录测量结果。10.解调数据观察（1）在上述设置跳线开关基础上，用示波器同时观察DSP+FPGA模块内接收数据信号TPM04和发送数据信号TPM02，比较两数据信号进行是否相同一致（正常差分译码）。测量发送与接收数据信号的传输延时，记录测量结果。（2）在“外部数据输入”方式下，重复按选择菜单的确认按键，让解调器重新锁定（存在相位模糊度，会使解调数据反向），观测解调器差分译码电路是否正确译码。11.解调器相干载波观测首先建立中频自环，通过菜单选择输入测试数据为“特殊码序列”或“m序列”。（1）用双踪示波器同时测量发端调制载波（TPK07）和收端恢复相干载波（TPLZ07），并以TPK07作为示波器的同步信号。在环路正常锁定时，观测收发载波信号的相关关系。（2）将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（开环），使环路失锁。重复上述测量步骤，观测在解调器失锁时收发载波信号的相关关系。（3）将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在1_2位置（闭环），让解调器锁定（如无法锁定，可按选择菜单上的确认键，让解调器重新同步锁定）。断开中频连接电缆，观测在无输入信号情况下，解调器载波是否与发端同步。记录测量结果。12.解调器相干载波相位模糊度观测首先建立中频自环，通过菜单选择输入测试数据为“特殊码序列”或“m序列”。用双踪示波器同时测量发端调制载波（TPK07）和收端恢复相干载波（TPLZ07），并以TPK07作为示波器的同步信号。反复的断开和接回中频自环电缆，观测两载波失步后再同步时之间的相位关系。13.解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测首先建立中频自环，通过菜单选择发送数据为“特殊码序列”方式。用双踪示波器同时比较接收数据信号眼图（TPJ05）和发送数据信号眼图（TPi03），并以TPi03作为示波器的同步信号。不断的断开和接回中频自环电缆，观测收发眼图信号。（在“特殊码序列”方式下，重复按选择菜单的确认按键，让解调器重新锁定。）分析接收时眼图信号的电平极性发生反转的原因。14.解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察TPMZ07为DSP调整之后的最佳抽样时刻，它与TPM01（发端时钟）具有明确的相位关系。（1）通过菜单选择输入测试数据为m序列，用示波器同时观察TPM01（观察时以它作同步）、TPMZ07（收端最佳判决时刻）之间的相位关系。（2）不断按确认键（此时仅对DSP位定时环路初始化），观察TPMZ07的调整过程。（3）断开K002接收中频接头，在没有接收信号的情况下重复该步实验，并解释原因。15.解调器位定时信号相位抖动观测示波器以发送时钟TPM01信号为同步，在不同的测试码型下观测接收时钟TPMZ07的相位抖动情况。将各项测试结果作比较分析是否符合理论？