1、中南大學(xué)通信原理實 驗 報 告學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級 完成時間 實驗二 數(shù)字調(diào)制一、實驗?zāi)康?、掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關(guān)系。2、掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。3、掌握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關(guān)系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關(guān)系。4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜與數(shù)字基帶信號頻譜之間的關(guān)系。二、實驗內(nèi)容1、用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形。2、用示波器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號波形。3、用頻譜儀觀察數(shù)字基帶信號頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜。三

2、、基本原理本實驗用到數(shù)字信源模塊和數(shù)字調(diào)制模塊。信源模塊向調(diào)制模塊提供數(shù)字基帶信號（NRZ碼）和位同步信號BS（已在實驗電路板上連通，不必手工接線）。調(diào)制模塊將輸入的絕對碼AK（NRZ碼）變?yōu)橄鄬ΥaBK、用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號。調(diào)制模塊內(nèi)部只用+5V電壓。數(shù)字調(diào)制單元的原理方框圖如圖2-1所示，電原理圖如圖2-2所示（見附錄）。圖2-1 數(shù)字調(diào)制方框圖本單元有以下測試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)：· CAR2DPSK信號載波測試點(diǎn)· BK相對碼測試點(diǎn)· 2DPSK2DPSK信號測試點(diǎn)/輸出點(diǎn)，VP-P>0.5V· 2FSK2FSK信號測試

3、點(diǎn)/輸出點(diǎn)，VP-P>0.5V· 2ASK2ASK信號測試點(diǎn)，VP-P>0.5V 用2-1中晶體振蕩器與信源共用，位于信源單元，其它各部分與電路板上主要元器件對應(yīng)關(guān)系如下：· ¸2（A）U8：雙D觸發(fā)器74LS74· ¸2（B）U9：雙D觸發(fā)器74LS74· 濾波器AV6：三極管9013，調(diào)諧回路· 濾波器BV1：三極管9013，調(diào)諧回路· 碼變換U18：雙D觸發(fā)器74LS74；U19：異或門74LS86· 2ASK調(diào)制U22：三路二選一模擬開關(guān)4053· 2FSK調(diào)制U22：三路二

4、選一模擬開關(guān)4053· 2PSK調(diào)制U21：八選一模擬開關(guān)4051· 放大器V5：三極管9013· 射隨器V3：三極管9013將晶振信號進(jìn)行2分頻、濾波后，得到2ASK的載頻2.2165MHZ。放大器的發(fā)射極和集電極輸出兩個頻率相等、相位相反的信號，這兩個信號就是2PSK、2DPSK的兩個載波，2FSK信號的兩個載波頻率分別為晶振頻率的1/2和1/4，也是通過分頻和濾波得到的。下面重點(diǎn)介紹2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK波形與信息代碼的關(guān)系如圖2-3所示。圖2-3 2PSK、2DPSK波形圖中假設(shè)碼元寬度等于載波周期的1.5倍。2PSK信號的相位與信息代

5、碼的關(guān)系是：前后碼元相異時，2PSK信號相位變化180°，相同時2PSK信號相位不變，可簡稱為“異變同不變”。2DPSK信號的相位與信息代碼的關(guān)系是：碼元為“1”時，2DPSK信號的相位變化180°。碼元為“0”時，2DPSK信號的相位不變，可簡稱為“1變0不變”。應(yīng)該說明的是，此處所說的相位變或不變，是指將本碼元內(nèi)信號的初相與上一碼元內(nèi)信號的末相進(jìn)行比較，而不是將相鄰碼元信號的初相進(jìn)行比較。實際工程中，2PSK或2DPSK信號載波頻率與碼速率之間可能是整數(shù)倍關(guān)系也可能是非整數(shù)倍關(guān)系。但不管是那種關(guān)系，上述結(jié)論總是成立的。本單元用碼變換2PSK調(diào)制方法產(chǎn)生2DPSK信號，原

6、理框圖及波形圖如圖2-4所示。相對于絕對碼AK、2PSK調(diào)制器的輸出就是2DPSK信號，相對于相對碼、2PSK調(diào)制器的輸出是2PSK信號。圖中設(shè)碼元寬度等于載波周期，已調(diào)信號的相位變化與AK、BK的關(guān)系當(dāng)然也是符合上述規(guī)律的，即對于AK來說是“1變0不變”關(guān)系，對于BK來說是“異變同不變”關(guān)系，由AK到BK的變換也符合“1變0不變”規(guī)律。 圖2-4中調(diào)制后的信號波形也可能具有相反的相位，BK也可能具有相反的序列即00100，這取決于載波的參考相位以及異或門電路的初始狀態(tài)。 2DPSK通信系統(tǒng)可以克服上述2PSK系統(tǒng)的相位模糊現(xiàn)象，故實際通信中采用2DPSK而不用2PSK（多進(jìn)制下亦如此，采用多

7、進(jìn)制差分相位調(diào)制MDPSK），此問題將在數(shù)字解調(diào)實驗中再詳細(xì)介紹。圖2-4 2DPSK調(diào)制器2PSK信號的時域表達(dá)式為 S(t)= m(t)Cosct式中m(t)為雙極性不歸零碼BNRZ，當(dāng)“0”、“1”等概時m(t)中無直流分量，S(t)中無載頻分量，2DPSK信號的頻譜與2PSK相同。 2ASK信號的時域表達(dá)式與2PSK相同，但m(t)為單極性不歸零碼NRZ，NRZ中有直流分量，故2ASK信號中有載頻分量。 2FSK信號（相位不連續(xù)2FSK）可看成是AK與調(diào)制不同載頻信號形成的兩個2ASK信號相加。時域表達(dá)式為式中m(t)為NRZ碼。圖2-5 2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK信號

8、功率譜 設(shè)碼元寬度為TS，fS =1TS在數(shù)值上等于碼速率，2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK的功率譜密度如圖2-5所示。可見，2ASK、2PSK（2DPSK）的功率譜是數(shù)字基帶信號m(t)功率譜的線性搬移，故常稱2ASK、2PSK（2DPSK）為線性調(diào)制信號。多進(jìn)制的MASK、MPSK（MDPSK）、MFSK信號的功率譜與二進(jìn)制信號功率譜類似。 本實驗系統(tǒng)中m(t)是一個周期信號，故m(t)有離散譜，因而2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK也具有離散譜。四、實驗步驟本實驗使用數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元。 1、熟悉數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。接通電源，打開實驗箱電源開關(guān)。將數(shù)字調(diào)制單

9、元單刀雙擲開關(guān)K7置于左方N（NRZ）端。2、用數(shù)字信源單元的FS信號作為示波器的外同步信號，示波器CH1接信源單元的(NRZ-OUT)AK（即調(diào)制器的輸入），CH2接數(shù)字調(diào)制單元的BK，信源單元的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對碼至相對碼變換規(guī)律以及從相對碼至絕對碼的變換規(guī)律。3、示波器CH1接2DPSK，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號相位變化與絕對碼的關(guān)系以及2DPSK信號相位變化與相對碼的關(guān)系（此關(guān)系即是2PSK信號相位變化與信源代碼的關(guān)系）。注意：2DPSK信號的幅度比較小，要調(diào)節(jié)示波器的幅度旋鈕，而且信號本身幅度可能不一致，但這并

10、不影響信息的正確傳輸。 2DPSK AK 2DPSK BK4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個信號與AK的關(guān)系（注意“1”碼與“0”碼對應(yīng)的2FSK信號幅度可能不相等，這對傳輸信息是沒有影響的）。 AK 2FSK AK SASK5、用頻譜議觀察AK、2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜（條件不具備時不進(jìn)行此項觀察）。 條件不具備 五、實驗報告要求1、設(shè)絕對碼為全1、全0或1001 1010，求相對碼。絕對碼全為1時，相對碼為：1010 1010絕對碼全為0時，相對碼為：0000 0000絕對碼為1001 1010時，相對碼為：1110 11002、設(shè)相對碼為全1

11、、全0或1001 1010，求絕對碼。相對碼全為1時，絕對碼為：1000 0000相對碼全為0時，絕對碼為：0000 0000相對碼為1001 1010時，絕對碼為：1101 01113、設(shè)信息代碼為1001 1010，假定載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2DPSK及2PSK信號波形。4、總結(jié)絕對碼至相對碼的變換規(guī)律、相對碼至絕對碼的變換規(guī)律并設(shè)計一個由相對碼至絕對碼的變換電路。規(guī)律：相對碼的碼反變換規(guī)則為 “比較相對碼本碼元與前一碼元 電位相同 絕對碼為0，否則為1”，反變化與之相反。5、總結(jié)2DPSK信號的相位變化與信息代碼(即絕對碼)之間的關(guān)系以及2DPSK信號的相位變化與相對碼之間的關(guān)系（即2PSK的相位變化與信息代碼之間的關(guān)系）。2DPSK 信號的相位變化與絕對碼（信息代碼）之間的關(guān)系是：“1 變0 不變”，即“1”碼對應(yīng)的2DPSK 信號的初相相對于前一碼元內(nèi)2DPSK 信號的末相變化180