1、電子信息工程學院12級通信原理實驗報告班 級： 指導老師： 學 期： 姓 名學 號 實驗7 PSK DPSK調制解調實驗一、實驗目的1. 掌握PSK DPSK調制解調的工作原理及性能要求；2. 進行PSK DPSK調制、解調實驗，掌握電路調整測試方法；3. 掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法。二、實驗儀器1信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調制，位號：A、B位2PSK/QPSK解調模塊，位號：C位3時鐘與基帶數據發生模塊，位號： G位4復接/解復接、同步技術模塊，位號：I位5100M雙蹤示波器1臺6信號連接線6根三、實驗原理（一） PSK、DPSK調制電路工作原理PSK和QPSK采用了

2、和FSK相同的實驗模塊：“信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調制”模塊，該模塊由于采用了可編程的邏輯器件，因此通過切換內部的編程單元，即可輸出不同的調制內容，PSK，DPSK調制電路原理框圖如下如所示：圖7-1 PSK、DPSK調制電路原理框圖圖7-1中，基帶數據時鐘和數據，通過JCLK和JD兩個鉚孔輸入到可編程邏輯器件中，由可編程邏輯器件根據設置的工作模式，完成PSK和DPSK的調制，因為可編程邏輯器件為純數字運算器件，因此調制后輸出需要經過D/A器件，完成數字到模擬的轉換，然后經過模擬電路對信號進行調整輸出，加入跟隨器，完成了整個調制系統。PSK/DPSK調制系統中，默認輸入信號應

3、該為32K的時鐘信號，在時鐘與基帶數據發生模塊有32K的M序列輸出，可供該實驗使用，可以通過連線將時鐘和數據送到JCLK和JD輸入端。標有PSK.DPSK個輸出鉚孔為調制信號的輸出測量點，可以通過按動模塊上的SW01按鈕，切換PSK.DPSK鉚孔輸出信號為PSK或DPSK，同時LED指示燈會指示當前輸出內容的工作狀態。2相位鍵控解調電路工作原理二相PSK(DPSK)解調器電路采用科斯塔斯環(Constas環)解調，其原理如圖7-2所示。7-2 解調器原理方框圖1）解調信號輸入電路 輸入電路由晶體三極管跟隨器和運算放大器38U01組成的整形放大器構成，采用跟隨器是為了發送（調制器）和接收（解調器

4、）電路之間的隔離，從而使它們工作互不影響。放大整形電路輸出的信號將送到科斯塔斯特環。由于跟隨器電源電壓為5V，因此輸入的PSK已調波信號幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否則會產生波形失真。2）科斯塔斯環提取載波原理（原理中標號參見原理圖）PSK采用科斯塔斯特環解調，科斯塔斯特環方框原理如圖7-3所示。圖7-3 科斯塔斯特環電路方框原理如圖科斯塔斯特環解調電路的一般工作原理在現代通信原理第三版（電子工業出版社2009年）等教科書中有詳細分析，這兒不多講述。下面我們把實驗平臺具體電路與科斯塔斯特環方框原理圖作一對比，講述實驗平臺PSK解調電路的工作原理。解調輸入電路的輸出信號被加到模擬門38

5、U02C和38U02D構成的乘法器，前者為正交載波乘法器，相當于圖7-3中的乘法器2，后者為同相載波乘法器，相當于框圖中乘法器1。38U03A,38U03D及周邊電路為低通濾波器。38U04，38U05為判決器，它的作用是將低通濾波后的信號整形，變成方波信號。PSK解調信號從38U05的7腳經38U07A.D兩非門后輸出。異或門38U06A起模2加的作用，38U07E為非門,若38U06A3兩輸入信號分別為A和B，因（A、B同為0除外，因A與B正交，不會同時為0）因此異或門與非門合在一起，起乘法器作用，它相當于圖8-3框圖中的乘法器3。38U710為壓控振蕩器（VCO），74LS124為雙VC

6、O，本電路僅使用了其中一個VCO，環路濾波器是由38R20、38R21.38C17組成的比例低通濾波器，VCO控制電壓經環路低通濾波器加到芯片的2腳，38CA01為外接電容，它確定VCO自然諧振頻率。38W01用于頻率微調，38D01，38E03用來穩壓，以便提高VCO的頻率穩定度。VCO信號從7腳經38C19輸出至移相90º電路。科斯塔斯特環中的90º移相電路若用模擬電路實現。則很難準確移相90º，并且相移隨頻率改變而變化。圖8-2電路中采用數字電路實現。非門38U07F，D觸發器38U08A.B及周圍電路組成數字90º移相器。由于D觸發器有二分頻作用

7、。所以VCO的鎖定頻率應為2fc，即VCO輸出2048KHZ方波，其中一路直接加到38U08A D觸發器，另一路經38U07F反相再加到38U08B D觸發器，兩觸發器均為時鐘脈沖正沿觸發，由于38U08A的 與兩D觸發器的D端連接。而D觸發器Q端輸出總是為觸發時鐘到來前D端狀態，根據觸發器工作原理和電路連接關系，數字90º移相電路的相位波形圖如7-4所示。圖7-4 90度數字移相器的波形圖從圖看出，38U08B的端輸出波形超前38U08A的端90度，并且頻率為1024KHZ，因此38U08B的端輸出為同相載波，38U08A的端輸出為正交載波。由于科斯塔斯特環存在相位模糊，解調器可能

8、會出現反向工作。在PSK解調時38K01.38K02置于的l、2位(插在左邊)，分別把科斯塔斯特環提取的正交載波及同相載波接到兩正交解調器；從而實現科斯塔斯特環的閉環控制。當38K01.38K02置于的2.3位(插在右邊)，將用于四相解調，將在下節講述。若38K01.38K02的挿塞均拔掉，則科斯塔斯特環處于開環狀態，可用于開環檢查，便于環路各部件故障壓縮和分析。四、各測量點及可調元件的作用1. 信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調制模塊（底板A、B位）L01：指示調制狀態，L01亮時，PSK,DPSK鉚孔輸出PSK調制信號；L02：指示調制狀態，L02亮時，PSK,DPSK鉚孔輸出D

9、PSK調制信號；JCLK：32K時鐘輸入端；JD：32K基帶數據輸出端；基帶輸出：基帶絕對碼或相對碼輸出；PSK、DPSK：PSK或DPSK調制信號輸出端；SW01：調制模式切換按鈕。2PSK QPSK解調模塊（底板C位）38W01：載波提取電路中鎖相環壓控振蕩器頻率調節電位器。38P01：PSK、QPSK待解調信號輸入鉚孔。38K01：解調載波選擇開關：插在左邊為PSK正交載波，插在右邊為QPSK正交載波（F9O）38K02：解調載波選擇開關：插在左邊為PSK同相載波，插在右邊為QPSK同相載波（FO）38TP01：鎖相環壓控振蕩器2.048MHz載波信號輸出。建議用頻率計監視該測量點上的信

10、號頻率，有偏差時可調節38W01，PSK解調時，當其準確而穩定地鎖定在2.048MHz，則可解調輸出數字基帶信號。38TP02：頻率為1.024MHz的正交載波（方波）輸出信號。38TP03：頻率為1.024MHz的同相載波（方波）輸出信號。38P02： PSK解調輸出/QPSK解調I路輸出鉚孔。PSK方式的科斯塔斯環解調時存在相位模糊問題，解調出的基帶信號可能會出現倒相情況；DPSK方式解調后基帶信號為相對碼，相絕轉換由下面的“復接/解復接、同步技術模塊”完成。38P03：QPSK解調Q路輸出鉚孔。3復接/解復接、同步技術模塊（底板I位）39SW01：功能設置開關。設置“0010”，為32K

11、相對碼、絕對碼轉換。 39P01：外加基帶信號輸入鉚孔。 39P07：相絕碼轉換輸出鉚孔。五、實驗內容及步驟1插入有關實驗模塊在關閉系統電源的情況下，按照下表放置實驗模塊：模塊名稱放置位號時鐘與基帶數據發生模塊G信道編碼與ASK.FSK.PSK.QPSK調制A、BPSK.QPSK解調模塊C噪聲模塊E復接/解復接 同步技術模塊I對應位號可見底板右上角的“實驗模塊位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致。2信號線連接使用專用導線按照下表進行信號線連接：源端目的端連線作用4P01（G）JD（AB）為PSK調制輸入32K的15位m序列；4P02（G）JCLK（AB）為PSK調制輸入32K的基帶

12、時鐘；PSK、DPSK（AB）3P01（E）將調制輸出送入噪聲模塊，為PSK調制后信號加噪；3P02（E）38P01（D）將加噪后的調制信號送入PSK解調輸入模塊；3加電打開系統電源開關，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關閉電源，查找異常原因。4實驗內容設置撥碼器“4SW02”（G）設置為“00001”，4P01產生32K的 15位m序列輸出；按動SW01（AB）按鈕，使“L01”指示燈亮，“PSK DPSK”輸出為PSK調制；將“PSK QPSK解調模塊”兩個跳線（38K01和38K02）開關插到左側，選擇PSK解調模式。（一）PSK調制/解調實驗1.PSK調制信號觀

13、測用示波器通道1接JD（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分別觀測32K基帶信號數據和PSK調制信號，記錄實驗結果。分析PSK調制的相位情況。2.PSK解調后信號觀測：l 無噪聲PSK解調觀測（1）調節3W01（E），使3TP01信號幅度為0，即傳輸的PSK調制信號不加入噪聲。（2）用示波器分別觀測JD（AB）和38P02（C），對比調制前基帶數據和解調后基帶數據。（3）緩慢調節解調模塊上的VCO（C）電位器，調整鎖相環輸出同步載波，同時注意對比JD（AB）和38P02（C）的信號是否相同或反向，相同則說明解調正確，反向則是出現了相位模糊（倒pi）的情況。分析相位模糊的原因

14、，思考怎么解決？l 有噪聲PSK解調觀測（1）在保持上述連線（無噪聲時）不變的情況下，逐漸調節3W01（E），使噪聲電平逐漸增大，即改變信噪比（S/N），觀察解調信號波形是否還能保持正確。（2）用示波器觀察3P01（E）和3P02（E），分析加噪前和加噪后信號有什么差別。（二） DPSK調制/解調實驗1.DPSK調制解調設置保持PSK調制解調設置及連線未修改的情況下，完成下面操作：（1）按動SW01（AB）按鈕，使“L02”指示燈亮，“PSK DPSK”輸出為DPSK調制；（2）將“功能選擇”（I）撥動開關設置為“0010”，則“復接/解復接、同步技術模塊”工作在32K時鐘下絕對碼-相對碼模式

15、。（3）使用導線連接“38P02”（C）和“39P01”（I），將解調數據送入絕對碼-相對碼轉換單元。1.DPSK調制信號觀測（1）用示波器同時觀測“4P01”（G）和“基帶輸出”（AB），分別觀察絕對碼和相對碼，分析相對碼是否正確。（2）用示波器通道1接“DATA”（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分別觀測相對碼和PSK調制信號，記錄實驗結果。可見，DPSK是指在對基帶數據進行PSK調制之前完成了絕對碼到相對碼的轉換。2.DPSK解調后信號觀測l 無噪聲DPSK解調觀測（1）調節3W01（E），使3TP01信號幅度為0，即傳輸的DPSK調制信號不加入噪聲。（2）用示波器

16、分別觀測JD（AB）和38P02（C），對比調制前基帶數據和解調后基帶數據。（3）緩慢調節解調模塊上的VCO（C）電位器，調整鎖相環輸出同步載波，同時注意對比“DATA”（AB）和“38P02”（C）的信號是否相同或反向，相同則說明解調正確，反向則是出現了相位模糊（倒pi）的情況。（4）在步驟（3）反向的情況下，用示波器分別觀測“4P01”（G）和“39P07”（I），觀察絕對碼基帶數據和解調轉換后的絕對碼數據是否相同。DPSK是否解決了PSK存在相位模糊的問題？l 有噪聲DPSK解調觀測（1）在保持上述連線（無噪聲時）不變的情況下，逐漸調節“3W01”（E），使噪聲電平逐漸增大，即改變信噪比

17、（S/N），觀察解調信號是否還能保持正確。思考DPSK解調后，當前碼元錯誤是否會對其他碼元造成影響，分析DPSK解調的缺點。（2）用示波器觀察“3P01”（E）和“3P02”（E），分析加噪前和加噪后信號有什么差別。5.關機拆線實驗結束，關閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗模塊。六、實驗報告要求1根據連線關系，畫出PSK、DPSK實驗方框圖。答：基帶信號序列時鐘信號碼型變換(PSK無絕-相轉換)DAC電路(產生傳輸信號)解調輸出信道噪聲電平2簡述PSK、DPSK調制解調電路的差異及工作原理。答：PSK是絕對相移鍵控，而DPSK是相對相移鍵控。二者的差異主要在于對編碼的表示和調制解調方法。PSK解調容易出現倒pi現象。PSK是用初始相位0和pi分別表示0和1。然后用鍵控電路或者模擬電路產生一個傳輸信號。而DPSK避免了倒pi現象。DPSK是用前一個碼元和后一個碼元的相位是否變化來表示0和1。3根據實驗測試記錄畫出調制解調器各測量點的信號波形，并給以必要