实验六2DPSK调制解调实验

实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室【实验性质】：验证性实验实验六2DPSK调制解调实验实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室一、实验目的1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。2、掌握用键控法产生2PSK、2DPSK信号的方法。3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。4、掌握2DPSK相干解调原理。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室二、实验预习要求实验前预习《通信原理》关于二进制相移键控PSK调制及其解调有关章节。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室三、实验仪器仪表1、70MHz双踪数字存储示波器一台2、实验模块：数字信号源模块数字调制模块载波恢复模块2DPSK解调模块实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室三、实验仪器仪表实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制众所周知，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。所谓绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。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”。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制1.2PSK（绝对调相）相移键控是利用数字信号去控制载波的相位，对二进制，相位只有两种取值，通常为0和π。所以称之为二相键控。2PSK信号表达式：其中若g(t)是幅度为1宽度为的矩形脉冲，则2PSK信号可表示为tnTtgatsnncs2PSKcos)(1,1,1nPaP概率为概率为ttsc2PSKcos)(实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制8如果，与载频间为整数倍关系，则2PSK信号有如下波形：2PSK与2ASK在表达式形式上是一致的，但2ASK调制信号为单极性脉冲，而2PSK为双极性脉冲，且二者皆为DSB，只是2PSK没有载频离散谱成分。ss1TR/实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制为避免绝对调相存在的问题，引入相对调相，即2DPSK，其原理及波形见图。2．2DPSK（差分相位键控，相对调相）实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理二、PSK解调由于PSK信号频谱中没有载频，解调必须用相干解调方法，而此时如何获得同频同相的载频就成了关键问题。可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。在相位比较法中，要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。本实验系统中，2DPSK载波频率等于码元速率的13倍，两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用得最多。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理二、PSK解调12右图为载波恢复电路。其中：（a）为平方环电路，（b）为科斯塔斯环电路。这两种电路恢复的载波相位不可避免地具有不确定性。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室132PSK相干解调器如下图所示。2PSK调制与解调过程如下：12121210110100111000000000000000000ˆ10110100111ˆ01001011000nnnaaa信码码元相位本地载波相位本地载波相位极性极性实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK相干解调器及各点波形如下图所示。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK信号的调制与解调过程如下。12121210110100111100100111010000000000000000000ˆ100100111010ˆ011011000101ˆ10110100111nnnnnabbba绝对码差分码码元相位载波相位载波相位极性极性实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK信号的另一种差分解调方法如下图所示。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK信号调制与延迟解调过程如下DD1011010011101101100010100000000000ˆ10110100111nnnaba绝对码差分码码元相位延迟码元相位极性绝对码实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理2DPSK数字调制单元的原理方框图如下图所示。晶振放大器÷2(A)滤波器A2PSK调制射随器CAR÷2(B)滤波器B2FSK调制2ASK调制码变换BK2ASK2FSK-OUTNRZ-INBS-INAKKKKK2DPSK-OUT2DPSK数字调制方框图实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理本单元有以下测试点及输入输出点：BS-IN位同步信号输入点NRZ-IN数字基带信号输入点CAR2DPSK信号载波测试点AK绝对码测试点（与NRZ-IN相同）BK相对码测试点2DPSK（2PSK）-OUT2DPSK（2PSK）信号测试点/输出点，VP-P0.5V实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理NRZ_OUT2DPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点：2DPSK-IN2DPSK信号输入点/测试点BS-IN位同步信号输入点CAR-IN相干载波输入点MU相乘器输出信号测试点LPF低通、运放输出信号测试点NRZ（B）整形输出信号的输出点/测试点BK解调输出相对码测试点NRZ-OUT解调输出绝对码的输出点/测试点2DPSK相干解调方框图2DPSK数字解调单元的原理方框图如下图所示。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理DPSK相干解调器模块各点波形示意图如下图所示。图中设相干载波为相。2DPSK相干解调波形示意图实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理2PSK调制解调连接图：MU相乘器输出信号测试点LPF低通、运放输出信号测试点NRZ（B）整形输出信号的输出点/测试点BK解调输出相对码测试点NRZ-OUT解调输出绝对码的输出点/测试点1234567891011CAR实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室五、实验内容1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形，画出NRZ－IN、BS-IN、CLK-IN、AK、BK。2、用示波器观察2PSK、2DPSK信号波形，画出CAR、2DPSK-OUT。3、用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形，画出CAR-IN、MU、LPF、NRZ-OUT。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室六、实验步骤（1）连线：数字调制单元的CLK－IN、BS－IN、NRZ－IN分别连至信源单元CLK－OUT、BS－OUT、NRZ－OUT。打开电源开关和模块电源开关。（2）示波波CH1接AK，CH2接BK，信源模块的KS1、KS2、KS3置于任意状态（非全0），观察AK、BK波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。（3）示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分别接AK及BK，观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系（此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系）。注意：2DPSK信号的幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室六、实验步骤（4）示波器的CH2接LPF，可看到LPF与MU反相。当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号与0电平对称，否则不对称。（5）断开、接通电源若干次，使数字调制单元CAR信号与载波同步单元CAR-OUT信号同相，观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字调制单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK、NRZ-OUT信号之间的关系。（6）再断开、接通电源若干次，使CAR信号与CAR-OUT信号反相，重新进行步骤（5）的观察。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室七、思考题设信息代码为10011010，载频分别为码元速率的1倍和1.5倍，画出2PSK及2DPSK信号波形。