1、通信原理實驗通信原理實驗BPSKBPSK 傳輸系統傳輸系統學生： XX 學號： 122110XX 指導教師： 王 琴 同組成員： 00 日期： 2014 年 12 月 上課時間：星期 三 第 四 大節 14:0016:00 目錄目錄一、實驗目的.1二、實驗儀器.1三、BPSK 傳輸系統實驗電路的構成 .11、BPSK 調制信號產生電路 .12、BPSK 解調電路.2四、實驗內容 .2（一）BPSK 調制.21、BPSK 調制基帶信號眼圖測試 .22、同相 I 支路和正交 Q 支路調制信號相平面矢量圖測試 .33、BPSK 調制信號 0/ 相位反轉點的測量.54、BPSK 調制信號包絡觀察 .6

2、（二）BPSK 解調.71、接收端解調器眼圖信號觀測.73、接收端同相 I 支路和正交 Q 支路解調信號的相平面波形測試 .74、解調器失鎖時同相 I 支路和正交 Q 支路解調信號相平面波形測試.85、解調器判決前抽樣點信號觀察.96、解調器失鎖時判決前抽樣點信號觀察.97、差分編碼信號的測試 .108、解調數據觀察 .119、解調器相干載波觀測 .1210、解調器相干載波相位模糊度的測試.1311、解調器相干載波相位模糊對解調數據影響的觀測.13五、思考題.14參考文獻.141姓名：姓名：XXXX 學號：學號：122110XX122110XX 班級：班級：通信通信 12XX12XX第第十一十

3、一周周 星期星期三三 第第四四大節大節 實驗名稱：實驗名稱：BPSKBPSK 傳輸系統傳輸系統一、實驗目的一、實驗目的 1、熟悉軟件無線電 BPSK 調制和解調原理。2、掌握 BPSK 調制產生、傳輸和解調過程。3、掌握 BPSK 正交調制解調的基本原理和實現方法。4、了解數字基帶波形時域形成的原理和方法。5、掌握 BPSK 眼圖的正確測試方法，能通過觀察接受眼圖判斷信號的傳輸質量。6、加深對 BPSK 調制、解調中現象和問題的理解。7、加深對載波提取和位同步提取概念的理解。二、實驗儀器二、實驗儀器1、ZH5001A 通信系統原理試驗箱 一臺2、20MHZ 雙蹤示波器 一臺三、三、BPSK 傳

4、輸系統實驗電路的構成傳輸系統實驗電路的構成1、BPSK 調制信號產生電路調制信號產生電路BPSK 調制信號產生電路如下圖，在圖中，虛線部分是用 FPGA 芯片完成的。只有當選擇外部數據時，才可以用外部信號源，除此之外，其他輸入信號均在 FPGA 芯片內部完成。得分22、BPSK 解調電路解調電路BPSK 解調電路如下圖。圖中的信號處理過程，在 A/D 轉換前均用硬件來完成，在 A/D 轉換后的各部分，均用 FPGA 芯片來完成。實驗中的 BPSK 解調是同步解調，因此解調電路中都設計了載波提取和位定時提取電路。四、實驗內容四、實驗內容實驗前準備如下。首先通過菜單將試驗系統的調制方式設置成“BP

5、SK”傳輸系統，用示波器測量 TPMZ07 測試點的信號，如果有脈沖波形，說明試驗系統已正常工作；如果沒有脈沖，則需按面板上的復位鍵對硬件進行初始化。（一）（一）BPSK 調制調制 1、BPSK 調制基帶信號眼圖測試調制基帶信號眼圖測試當通過選擇菜單激活“匹配濾波”方式時，表示系統按匹配濾波最佳接受機組成，即發射機端和接收機端采用同樣的平方根余弦響應濾波器。當未激活“匹配 濾波”方式時，系統為非匹配最佳接收機，整個濾波器滾降特性全部放在發射機端完成，但信道成型濾波器特性不變。(1)、通過菜單選擇不激活“匹配濾波”方式（未打鉤）此時基帶信號頻譜成形濾波器全部放在發送端。選擇輸入信號為 m 序列，

6、以發送時鐘 TPM01 作同步，測試 TPi03 波形。TPi03 就是發送信號眼圖波形。此時測試得到波形選用的是滾降系數 =0.4 的升余弦成形濾波器。3從示波器中可以看到眼圖，因為 M 序列是隨機信號。2、同相、同相 I 支路和正交支路和正交 Q 支路調制信號相平面矢量圖測試支路調制信號相平面矢量圖測試觀察測量 I 支路 TPi03 和 Q 支路信號 TPi04 李沙育波形時，應將示波器設置在（x-y）方式，可從相平面上觀察 TPi03 和 TPi04 的合成矢量圖。通過菜單選擇不同的輸入碼型，觀察并記錄測試結果。輸入碼型為 m 碼，其波形如下：兩路信號是相同的，所以李沙育圖形是一條斜率為

7、 1 的直線。輸入碼型為全 1 碼，其波形如下：TPM01TPi034輸入碼型為全 0 碼，其波形如下：0/1 碼兩路信號是相同的，所以李沙育圖形是一條斜率為 1 的直線。53、BPSK 調制信號調制信號 0/ 相位反轉點的測量相位反轉點的測量先將跳線開關 KP02 設置在 T 位置（右端） ，通過菜單選擇輸入調制數據為 0/1 碼。用示波器的一個通道觀察已調制信號輸出 TPK03，并選用該通道信號作為示波器的同步信號；示波器的另一通道連接到調制參考載波 TPK06 或 TPK07，以載波信號作為觀測的參考信號。仔細調整示波器同步，觀察和驗證已調信號在調制數據 0/1 變化點發生相位 0/ 翻

8、轉情況。記錄測試結果。通道連接到調制參考載波 TPK06，其波形如下：從示波器中可以看到，歸零點左邊，已調制信號和調制參考載波反相；歸零點右邊，已調制信號和調制參考載波同相。通道連接到調制參考載波 TPK07，其波形如下：TPK06TPK036從示波器中可以看到，歸零點左邊，已調制信號和調制參考載波同相；歸零點右邊，已調制信號和調制參考載波反相。4、BPSK 調制信號包絡觀察調制信號包絡觀察實驗中的 BPSK 調制為非恒包絡信號，已調信號的包絡具有明顯的過零點。測量前將模擬鎖相環模塊內的跳線開關 KP02 設置在 T 位置（右端） 。（1） 、通過菜單選擇 0/1 碼作為調制輸入數據，觀測已調

9、信號輸出測試點 TPK03 的信號波形。調整示波器的同步，注意觀察已調信號的包絡變化與調制信號 TPi03 的相互關系。畫出測量波形。0/1 碼作為調制輸入數據，其波形如下：0/1 碼作為調制輸入數據，已調制信號包絡和調制信號包絡相同（2） 、用特殊碼序列重復步驟（1）實驗。畫下測量波形，并從已調信號的包絡上判斷特殊碼序列的可能值。TPK03TPi037特殊碼作為調制輸入數據，已調制信號包絡和調制信號包絡相反（二）（二）BPSK 解調解調1、接收端解調器眼圖信號觀測、接收端解調器眼圖信號觀測（1） 、首先用中頻電纜連接 KO02 和 JL02，建立中頻通路。測量解調器同相 I 支路眼圖信號測試

10、點 TPJ05（在 A/D 模塊內）波形，觀測時用發始終 TPM01 作同步。將接收端與發送端眼圖信號 TPi03 進行比較，說明接受眼圖信號有何變化。觀察接收端眼圖，眼皮較厚，質量沒有發送端的好。3、接收端同相、接收端同相 I 支路和正交支路和正交 Q 支路解調信號的相平面波形測試支路解調信號的相平面波形測試將示波器設置在（x-y）方式，將示波器的兩個通道分別接到 I 支路 TPJ05 測試點和 Q 支路TPJ06 測試點，即可得到 TPJ05 和 TPJ06 的合成矢量圖，也就是李沙育波形圖。在解調器鎖定時，其相位矢量圖應為 0、 兩種相位。通過菜單選擇在不同的輸入碼型下進行測量，并說明其

11、差異。輸入碼型為 m 碼時，其波形如下：左邊輸入是特殊序列，右邊輸入是 m 序列，Q 支路沒有信號，所以李沙育圖形是一條豎的直線，左右區別不大。TPM01TPJ058輸入碼型為全 1 碼時，其波形如下：輸入碼型為全 0 碼時，其波形如下：輸入碼型為 0/1 碼時，其波形如下：4、解調器失鎖時同相、解調器失鎖時同相 I 支路和正交支路和正交 Q 支路解調信號相平面波形測試支路解調信號相平面波形測試將解調器提取相干載波的鎖相環（PLL）環路跳線開關 KL01 設置在 2_3 位置（右端） ，使環路開環失鎖。觀測接收端鎖相環失鎖時 I 路和 Q 路合成矢量，對觀測結果加以分析。M 碼9兩路信號是隨機

12、的，李沙育圖形是個混亂的圓型。5、解調器判決前抽樣點信號觀察、解調器判決前抽樣點信號觀察選擇輸入測試數據為 m 序列，用示波器觀察測試模塊內判決全抽樣點 TPN04 的工作波形（示波器時基設定在 25ms 觀測效果較好） 。雖然有噪聲，但是可以判斷出來 0 碼和 1 碼。6、解調器失鎖時判決前抽樣點信號觀察、解調器失鎖時判決前抽樣點信號觀察將解調器提取相干載波的鎖相環（PLL）環路跳線開關 KL01 設置在 2_3 位置（右端） ，使環路開環失鎖。用示波器觀察測試模塊內判決前抽樣點 TPN04 信號波形，觀測時示波器時基設定在 25ms 效果較好。定性畫出測試波形。10失鎖時無法判斷出 0 碼

13、和 1 碼，示波器中并不能區別出兩個電平。7、差分編碼信號的測試、差分編碼信號的測試測試前的準備及跳線開關設置：由于通信系統原理實驗箱僅對“外部數據輸入”方式輸入的數據提供差分編碼功能，因此必須通過菜單將輸入信號設置為“外部數據輸入” 。外部數據可以來自誤碼儀，也可以從漢明編碼模塊產生的 m 序列輸出數據。本實驗選擇漢明編碼模塊產生 m 序列輸出數據。將漢明編碼模塊中的跳線開關 SWC01 中的 H_EN 和 ADPCM 跳線開關撥除，將輸入信號跳線開關 KC01 設置在 m 序列輸出口 DT_M 上（右端） 。將漢明譯碼模塊中漢明譯碼使能開關 KW03 設置在 OFF 位置（右端） ，輸入信

14、號和時鐘開關KW01、KW02 設置在來自信道 CH 位置（左端） 。將漢明編碼模塊信號工作跳線器開關SWC01 中的 M_SEL1 跳線器插入，產生 7 位周期 m 序列。用示波器同時觀察 DSP+FPGA 模塊內發送數據信號測試點 TPM02 和差分編碼輸出數據測試點 TPM03 波形，分析兩信號間的編碼關系是否正確，畫出測試波形。11示波器上面是 bk-1=1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0下面是 ak=1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0符合 ak = bkbk-18、解調數據觀察、解調數據觀察（1） 、在上述實驗內容 7 設置跳線開關基礎上，用示波器同時觀察 DSP+F

15、PGA 模塊內接受數據信號測試點 TPM04 和發送數據信號測試點 TPM02，說明兩數據信號是否相同。測量發送與接收數據信號的傳輸時延，記錄測量結果。接收數據有延時，但是和發送端同相（2） 、在“外部數據輸入”方式下，重復按選擇菜單的確認按鍵，讓解調器重新鎖定，這時的載波信號實際存在相位模糊度，在沒有差分編碼的條件下會使解調數據反向。通過觀測，說明本實驗步驟是否能夠解決載波相位模糊帶來的問題。 接收數據有延時，按確定鍵以后每次鎖定后和發送端都是同相的，說明差分編碼可以解決相位模糊帶來的問題。129、解調器相干載波觀測、解調器相干載波觀測首先建立中頻通路，通過菜單選擇輸入測試數據為“特殊碼序列

16、”或“m 序列” 。（1） 、用雙蹤示波器同時測量發端調制載波 TPK07 和收端提取的相干載波 TPLZ07，并以TPK07 作為示波器的同步信號。在環路正常鎖定時，觀測收發載波信號的相位關系，說明測試結果。相干載波與調制載波頻率相同，相位有很小的誤差。（2） 、將解調器相干載波提取鎖環（PLL）的環路跳線開關 KL01 設置在 2_3 位置（右端） ，使環路開環失鎖。重復上述測量步驟，觀測并說明在解調器失鎖時收發載波信號的相位關系。TPM02TPM0413環路失鎖時，無法得到相干載波。（3） 、將解調器相干載波提取鎖相環（PLL）的環路跳線開關 KL01 設置在 1_2 位置（左端） ，讓

17、解調器鎖相環閉環鎖定，如無法鎖定，可按選擇菜單上的確認鍵，讓解調器重新同步鎖定。斷開中頻連接電纜，說明在無輸入信號情況下，解調器載波是否與發端同步。無輸入信號情況下，解調器載波與發端不同步。10、解調器相干載波相位模糊度的測試、解調器相干載波相位模糊度的測試首先建立中頻通路，通過菜單選擇輸入數據為“特殊碼序列”或“m 序列” 。用 雙蹤示波器同時測量發端調制載波 TPK07 和收端提取出的相干載波 TPLZ07，并以 TPK07 作為示波器的同步信號。發乎斷開和接通中頻電纜，觀測并記錄兩載波從失步到同步后的相位關系。11、解調器相干載波相位模糊對解調數據影響的觀測、解調器相干載波相位模糊對解調數據影響的觀測首先建立中頻通路，通過菜單選擇發送數據為“特殊碼序列” 。用雙蹤示波器同時測試接收數據信號 TPJ05 和發送數據信號 TPi03，并以 TPi03 作為示波器的同步信號。不斷斷開和接通中頻電纜，觀測收發信號。畫出測試波形，分析接收信號極性發生反轉的原因。14 接收數據與發送數據相反， 說明相位模糊可能把接收數據全部反相。五、思考題五、思考題1、該實驗用到通信系統原理實驗箱中哪些模塊？各模塊的作用是什么？、測試模塊：測抽樣點的信號、D/A 模塊：調制電路數模轉換、調制模塊：用于 PSK 的調制、解調模塊：用于 PSK 的解調、漢編