1、通信原理實驗通信原理實驗 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)實驗數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)實驗 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的重點是數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的重點是: :數(shù)字基帶信號與數(shù)字頻帶數(shù)字基帶信號與數(shù)字頻帶信號之間的轉(zhuǎn)換。信號之間的轉(zhuǎn)換。 目前采用最多的方法是鍵控法目前采用最多的方法是鍵控法, ,是用數(shù)字基帶信號控制高是用數(shù)字基帶信號控制高頻載波的可控參數(shù)。實際工程中常應用的數(shù)字調(diào)制方式有頻載波的可控參數(shù)。實際工程中常應用的數(shù)字調(diào)制方式有:ASK:ASK、PSKPSK與與FSKFSK。實驗項目實驗項目涉及的通信技術(shù)涉及的通信技術(shù)信息信息傳輸傳輸技術(shù)技術(shù)數(shù)字調(diào)數(shù)字調(diào)制與數(shù)制與數(shù)字解調(diào)字解調(diào)實驗實驗研究與驗證的內(nèi)容研究與驗證的內(nèi)

2、容數(shù)字基帶信號與數(shù)字頻帶信號之間的相互轉(zhuǎn)換 數(shù)字調(diào)制技數(shù)字調(diào)制技術(shù)類型：術(shù)類型：ASKASK、PSKPSK、FSKFSK已調(diào)信號通已調(diào)信號通過信道傳輸?shù)浇邮斩耍诮邮斩送ㄟ^解調(diào)器把頻帶數(shù)字信過信道傳輸?shù)浇邮斩耍诮邮斩送ㄟ^解調(diào)器把頻帶數(shù)字信號還原成基帶數(shù)字信號的反變換過程，號還原成基帶數(shù)字信號的反變換過程， 實驗應具備的基礎(chǔ)知識實驗應具備的基礎(chǔ)知識 用基帶數(shù)字信號控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號變換為頻用基帶數(shù)字信號控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程，帶數(shù)字信號的過程，1、數(shù)字調(diào)制2、數(shù)字解調(diào) 實驗應具備的基礎(chǔ)知識實驗應具備的基礎(chǔ)知識 3、數(shù)字通信系統(tǒng)的特點 數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖?/p>

3、離散的數(shù)字信號，與模擬通信相比，更數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖请x散的數(shù)字信號，與模擬通信相比，更能適應現(xiàn)代通信系統(tǒng)的要求：能適應現(xiàn)代通信系統(tǒng)的要求： 正因如此，數(shù)字通信系統(tǒng)才能在各方面逐漸代替模擬正因如此，數(shù)字通信系統(tǒng)才能在各方面逐漸代替模擬通信系統(tǒng)成為現(xiàn)代通信的最基本方式。通信系統(tǒng)成為現(xiàn)代通信的最基本方式。（1）抗干擾能力強，尤其中繼傳輸，可再生而消除噪聲的積累；）抗干擾能力強，尤其中繼傳輸，可再生而消除噪聲的積累；（2）傳輸差錯可以控制，從而改善傳輸質(zhì)量；）傳輸差錯可以控制，從而改善傳輸質(zhì)量；（3）便于使用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)來對數(shù)字信息進行處理；）便于使用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)來對數(shù)字信息進行處理

4、；（4）易于做高保密性的加密處理；）易于做高保密性的加密處理；（5）可以綜合傳遞各種消息，使通信系統(tǒng)的功能增強。）可以綜合傳遞各種消息，使通信系統(tǒng)的功能增強。4、數(shù)字調(diào)制的基本原理 實驗應具備的基礎(chǔ)知識實驗應具備的基礎(chǔ)知識 數(shù)字信號對載波的調(diào)制與模擬信號對載波的調(diào)制類似，它同樣數(shù)字信號對載波的調(diào)制與模擬信號對載波的調(diào)制類似，它同樣可以控制載波的振幅、頻率或相位的變化。不同的是，數(shù)字調(diào)制是可以控制載波的振幅、頻率或相位的變化。不同的是，數(shù)字調(diào)制是用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信息，在接收端對載波用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信息，在接收端對載波的離散調(diào)制參量進行檢測的。的離散調(diào)制

5、參量進行檢測的。 tAtccccos tttAtScm cos 由此可知，在數(shù)字通信系統(tǒng)，基本的調(diào)制方式有三種：即數(shù)字由此可知，在數(shù)字通信系統(tǒng)，基本的調(diào)制方式有三種：即數(shù)字振幅調(diào)制振幅調(diào)制ASKASK；數(shù)字；數(shù)字頻率調(diào)制頻率調(diào)制FSKFSK；數(shù)字；數(shù)字相位調(diào)制相位調(diào)制PSKPSK。 數(shù)字振幅鍵控數(shù)字振幅鍵控ASKASK 調(diào)制與解調(diào)實驗調(diào)制與解調(diào)實驗（1 1）基帶信號是各類數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶ο蠡鶐盘柺歉黝悢?shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶ο筝d波信號是各種調(diào)制所必須的傳送載體載波信號是各種調(diào)制所必須的傳送載體一、實驗目的 2 2、掌握并學會對、掌握并學會對ASKASK調(diào)制調(diào)制/ /解調(diào)信號的測試技能。解調(diào)信

6、號的測試技能。 數(shù)字振幅調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中一種古老的通信方式數(shù)字振幅調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中一種古老的通信方式，使用較多的方面是早期的莫爾斯電報系統(tǒng)?，F(xiàn)代數(shù)，使用較多的方面是早期的莫爾斯電報系統(tǒng)。現(xiàn)代數(shù)字通信設(shè)備中，幾乎不用，但它是各種數(shù)字調(diào)制的基字通信設(shè)備中，幾乎不用，但它是各種數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)，通過此實驗：礎(chǔ)，通過此實驗： 1 1、進一步加深對數(shù)字調(diào)制技術(shù)中的振幅鍵控、進一步加深對數(shù)字調(diào)制技術(shù)中的振幅鍵控ASKASK調(diào)制與解調(diào)器工作原理及電路組成的理解與掌握。調(diào)制與解調(diào)器工作原理及電路組成的理解與掌握。二、實驗內(nèi)容3. 3. 數(shù)字基帶信號的產(chǎn)生與觀測數(shù)字基帶信號的產(chǎn)生與觀測2. 2. 載波信號的產(chǎn)生與

7、測量載波信號的產(chǎn)生與測量4. 2ASK4. 2ASK信號的產(chǎn)生與信號的產(chǎn)生與2ASK2ASK頻譜的測量頻譜的測量1. 1. 振幅鍵控振幅鍵控ASKASK調(diào)制與解調(diào)電路的組成與分析調(diào)制與解調(diào)電路的組成與分析5. 2ASK5. 2ASK信號的解調(diào)測量信號的解調(diào)測量三、實驗應知知識1.1.數(shù)字振幅鍵控數(shù)字振幅鍵控ASKASK的基本原理的基本原理1.1 1.1 ASKASK與與2SAK2SAK的定義的定義 用數(shù)字基帶信號控制載波的幅度，使載波的幅度隨數(shù)字基帶信號的變化用數(shù)字基帶信號控制載波的幅度，使載波的幅度隨數(shù)字基帶信號的變化規(guī)律而變化的調(diào)制方式，稱規(guī)律而變化的調(diào)制方式，稱ASKASK。 若數(shù)字基帶

8、信號為二進制序列而實現(xiàn)的振幅鍵控，則為若數(shù)字基帶信號為二進制序列而實現(xiàn)的振幅鍵控，則為2ASK2ASK。1.2 1.2 ASKASK基本原理基本原理 在振幅鍵控中，用二進制數(shù)字基帶信號中的在振幅鍵控中，用二進制數(shù)字基帶信號中的“1 1”或或“0 0”，來控制載波幅，來控制載波幅度的有或無。使載波幅度隨著數(shù)字基帶信號而變化。若有載波表示二進制基度的有或無。使載波幅度隨著數(shù)字基帶信號而變化。若有載波表示二進制基帶信號帶信號“1 1”，無載波表示二進制基帶信號，無載波表示二進制基帶信號“0 0” ，這樣就可以得到，這樣就可以得到2ASK2ASK信號，信號，即即實現(xiàn)了用載波的有和無來傳送數(shù)字信號實現(xiàn)了

9、用載波的有和無來傳送數(shù)字信號。 這種二進制振幅鍵控方式實際上是控制載波振幅的通或斷，故稱為通這種二進制振幅鍵控方式實際上是控制載波振幅的通或斷，故稱為通斷鍵控（斷鍵控（OOKOOK）。）。 1 1.3.3 實現(xiàn)數(shù)字振幅鍵控實現(xiàn)數(shù)字振幅鍵控(ASK)(ASK)的基本電路的基本電路 實現(xiàn)實現(xiàn)2ASK2ASK信號的具體電路很多，但常用的基本電路有兩種：信號的具體電路很多，但常用的基本電路有兩種：1 1. .3 3. .1 1 模擬幅度調(diào)制法模擬幅度調(diào)制法模擬幅度調(diào)制法的基本電路如圖所示：模擬幅度調(diào)制法的基本電路如圖所示：載波信號載波信號cos()Vtccmco數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號( )()km

10、tag tkTks工作原理工作原理: :utut相相乘乘器器二進制已調(diào)信號二進制已調(diào)信號ASKu2kocskcmASKKTtgaVu)cos(2ut由此基本原理可知：由此基本原理可知：2ASK2ASK信號的產(chǎn)生，是用數(shù)字信號控制載波的有信號的產(chǎn)生，是用數(shù)字信號控制載波的有或無，其信號的產(chǎn)生還有別的方法或無，其信號的產(chǎn)生還有別的方法即開關(guān)電路實現(xiàn)。即開關(guān)電路實現(xiàn)。載波發(fā)生器載波發(fā)生器數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號ututINOUTK它主要由開關(guān)電路和載波振蕩器構(gòu)成。它主要由開關(guān)電路和載波振蕩器構(gòu)成。開關(guān)電路中的電子開關(guān)的通開關(guān)電路中的電子開關(guān)的通/ /斷受數(shù)字基帶信號的控制。斷受數(shù)字基帶信號的控制。載

11、波信號直接加到模擬開關(guān)的輸入端載波信號直接加到模擬開關(guān)的輸入端數(shù)字基帶直接加到模擬開關(guān)的控制端數(shù)字基帶直接加到模擬開關(guān)的控制端當數(shù)字基帶為當數(shù)字基帶為“1 1”時，時，K K接通，信號有輸出。接通，信號有輸出。ut當數(shù)字基帶為當數(shù)字基帶為“0 0”時，時，K K斷開，信號無輸出。斷開，信號無輸出。鍵控調(diào)制法的基本電路如圖所示：鍵控調(diào)制法的基本電路如圖所示：ut 由于數(shù)字基帶信號的由于數(shù)字基帶信號的“0/10/1”變化，使得載波的輸出發(fā)生有無變化，使得載波的輸出發(fā)生有無變化，即實現(xiàn)了載波的振幅控制變化，即實現(xiàn)了載波的振幅控制，這就是，這就是2ASK2ASK。1 1. .3 3. .2 2 鍵控調(diào)

12、制鍵控調(diào)制法法 為了更深入掌握為了更深入掌握2ASK2ASK信號的性質(zhì)，除時域分析外，還應進行信號的性質(zhì)，除時域分析外，還應進行頻域分析。由于二進制序列一般為隨機序列，其頻域分析的對象頻域分析。由于二進制序列一般為隨機序列，其頻域分析的對象應為信號功率譜密度。應為信號功率譜密度。 經(jīng)分析可知，經(jīng)分析可知，2ASK2ASK信號的雙邊功率譜密度表達式為：信號的雙邊功率譜密度表達式為：222)()()1 (41)(ccsASKffGffGPPffP上式表明，上式表明，2ASK2ASK信號的功率譜密度由兩個部分組成：信號的功率譜密度由兩個部分組成：( )g t（2 2）由被調(diào)載波分量確定的載頻）由被調(diào)

13、載波分量確定的載頻離散譜離散譜。經(jīng)線性幅度調(diào)制所形成的雙邊帶經(jīng)線性幅度調(diào)制所形成的雙邊帶連續(xù)譜連續(xù)譜；（1 1）由矩形波）由矩形波 ccsffffGPf2220141)( fPmsASKfB22 0fSf SfCf Cf fPASK2 fPASK2 fPm tSASK2 na非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢測包絡(luò)檢測)電路特點：設(shè)備簡單，但抗噪性能較差。電路特點：設(shè)備簡單，但抗噪性能較差。tccos tSASK2 na相干解調(diào)相干解調(diào)(同步檢測同步檢測)電路特點：設(shè)備復雜，但抗噪性能較好。電路特點：設(shè)備復雜，但抗噪性能較好。 實驗應知知識介紹完畢實驗應知知識介紹完畢實實 驗驗 開開 始始謝謝謝謝!

14、 !實驗現(xiàn)場操作規(guī)程 a a、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全5.1 5.1 注意人身安全和儀器設(shè)備的安全注意人身安全和儀器設(shè)備的安全為了防止器件損壞，在切斷實驗電路板上的電源后才能改接電路。為了防止器件損壞，在切斷實驗電路板上的電源后才能改接電路。調(diào)換儀器時應切斷實驗臺的電源。調(diào)換儀器時應切斷實驗臺的電源。 逐步養(yǎng)成用右手進行單手操作的習慣。逐步養(yǎng)成用右手進行單手操作的習慣。 b b、愛護儀器設(shè)備、愛護儀器設(shè)備儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。切忌切忌無目的地撥弄儀器面板上的開關(guān)和按鈕。無目的地撥弄儀器面板上的開關(guān)和按鈕。儀

15、器設(shè)備出現(xiàn)問題，請向老師尋求幫助，儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，請向老師尋求幫助，請勿請勿隨便調(diào)換配件。隨便調(diào)換配件。注意儀表允許安全電壓（或電流），切勿超過！注意儀表允許安全電壓（或電流），切勿超過！ 當被測量的大小無法估計時，應從儀表的最大量程開始測試，然后當被測量的大小無法估計時，應從儀表的最大量程開始測試，然后逐漸減小量程。逐漸減小量程。 實驗用數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路模塊的基本分區(qū)：實驗用數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路模塊的基本分區(qū)：四、實驗內(nèi)容與步驟四、實驗內(nèi)容與步驟數(shù)字信號源區(qū)數(shù)字信號源區(qū)調(diào)制區(qū)調(diào)制區(qū)同步載波提取區(qū)同步載波提取區(qū)基帶信號及相基帶信號及相/絕碼轉(zhuǎn)換區(qū)絕碼轉(zhuǎn)換區(qū)解調(diào)區(qū)解調(diào)區(qū)M M序列與相序列與相/

16、 /絕碼變換電路絕碼變換電路數(shù)字數(shù)字信號源信號源電路電路數(shù)字調(diào)制電路數(shù)字調(diào)制電路載波同步電路載波同步電路數(shù)字解調(diào)電路數(shù)字解調(diào)電路 實驗用數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路模塊的基本組成：實驗用數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路模塊的基本組成：四、實驗內(nèi)容與步驟四、實驗內(nèi)容與步驟 2ASK調(diào)制解調(diào)單元模塊電路調(diào)制解調(diào)單元模塊電路數(shù)字方波信數(shù)字方波信號產(chǎn)生模塊號產(chǎn)生模塊電電源源M序列產(chǎn)生模塊序列產(chǎn)生模塊波形變換波形變換及幅度調(diào)及幅度調(diào)節(jié)模塊節(jié)模塊調(diào)制器調(diào)制器電壓電壓比較比較實驗用實驗用2ASK2ASK調(diào)制與解調(diào)電路的基本模塊連接調(diào)制與解調(diào)電路的基本模塊連接調(diào)制采用的是鍵控法；解調(diào)采用的是非相干解調(diào)。調(diào)制采用的是鍵控法；解調(diào)采用的

17、是非相干解調(diào)。128KHz方波方波NRZ信號信號8KHz時鐘時鐘調(diào)制連接調(diào)制連接解調(diào)連接解調(diào)連接S2短接左短接左S3短接上短接上2ASK信號信號8KHz同步時鐘同步時鐘S4短接上短接上S6短接上短接上請參考請參考通信原理通信原理課程所學課程所學2ASK 調(diào)制調(diào)制系統(tǒng)電路組成，根據(jù)提供的系統(tǒng)電路組成，根據(jù)提供的“數(shù)字調(diào)制解數(shù)字調(diào)制解調(diào)與載波同步模塊調(diào)與載波同步模塊”，自己構(gòu)建并畫出用，自己構(gòu)建并畫出用鍵控方式實現(xiàn)鍵控方式實現(xiàn)2ASK調(diào)制系統(tǒng)的實驗電路調(diào)制系統(tǒng)的實驗電路框圖。框圖。四、實驗內(nèi)容與步驟四、實驗內(nèi)容與步驟項目項目1 1 ：2ASK2ASK信號產(chǎn)生與測量信號產(chǎn)生與測量128K128K正弦

18、波正弦波調(diào)制器調(diào)制器2ASK2ASK調(diào)制調(diào)制128K128K方波方波8K8KCPCP波形變換波形變換NRZNRZ碼碼(M(M序列序列) )(2ASK)(2ASK)MOD-OUTMOD-OUT實驗實驗準備準備S2=S2=左左/S3=/S3=上上連接實驗電路電源連接實驗電路電源連接連接SQ128KHzSQ1-INSQ128KHzSQ1-IN測試數(shù)測試數(shù)據(jù)觀察據(jù)觀察與記錄與記錄載波信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。載波信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。數(shù)字基帶信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。（數(shù)字基帶信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。（M=7M=7）2ASK2ASK信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。信號測量：記錄信號

19、參數(shù)與波形。說明：說明：什么是振幅鍵控？什么是振幅鍵控？連接連接SQ8KHzCLK-INSQ8KHzCLK-IN連接連接NRZ-OUTNRZ-INNRZ-OUTNRZ-IN基本條件：載波頻率基本條件：載波頻率128K128KHzHz；傳輸速率；傳輸速率8KH8KHz z。四、實驗內(nèi)容與步驟四、實驗內(nèi)容與步驟1. 2ASK1. 2ASK信號產(chǎn)生與測量信號產(chǎn)生與測量實驗準備實驗準備S2=S2=左左/S3=/S3=上上連接實驗電路電源連接實驗電路電源連接連接SQ128KHzSQ1-INSQ128KHzSQ1-IN連接連接SQ8KHzCLK-INSQ8KHzCLK-IN連接連接NRZ-OUTNRZ-I

20、NNRZ-OUTNRZ-IN測試數(shù)據(jù)觀察與記錄測試數(shù)據(jù)觀察與記錄：載波信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。載波信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。2ASK2ASK信號測量：記錄信號波形。信號測量：記錄信號波形。說明：說明：什么是什么是振幅鍵振幅鍵控？控？數(shù)字基帶信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。數(shù)字基帶信號測量：記錄信號參數(shù)與波形。（M=7M=7）適當調(diào)節(jié)電位器適當調(diào)節(jié)電位器W1W1，使信，使信號幅度為號幅度為22.5Vp-p22.5Vp-p。示波器示波器CH1示波器示波器CH1示波器示波器CH2示波器示波器CH2四、實驗內(nèi)容與步驟四、實驗內(nèi)容與步驟2. 2ASK2. 2ASK信號頻譜（功率譜）測量信號頻譜（

21、功率譜）測量實驗準備：實驗準備：保持前步驟電路的連接狀態(tài)不變。保持前步驟電路的連接狀態(tài)不變。測試數(shù)據(jù)觀察與記錄測試數(shù)據(jù)觀察與記錄：示波器示波器CH1示波器示波器CH2基帶信號頻譜測量：記錄信號頻譜?；鶐盘栴l譜測量：記錄信號頻譜。根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)， 說明實驗用說明實驗用2ASK2ASK系統(tǒng)的帶寬為多少？系統(tǒng)的帶寬為多少？2ASK2ASK信號頻譜測量：記錄信號頻譜。信號頻譜測量：記錄信號頻譜。TDS-1002TDS-1002示波器頻譜測量操作方法示波器頻譜測量操作方法1 1、保持示波器對被測信號的時域波形測量狀態(tài)。、保持示波器對被測信號的時域波形測量狀態(tài)。( (運行狀態(tài)）運行狀

22、態(tài)）主秒秒/ /格格FFTFFTCH1CH1 采樣速率12.5KHZ/S TDS-1002TDS-1002示波器頻譜測量操作方法示波器頻譜測量操作方法2 2、示波器轉(zhuǎn)換頻譜儀操作、示波器轉(zhuǎn)換頻譜儀操作主秒秒/ /格格 采樣速率12.5KHZ/S X2TDS-1002TDS-1002示波器頻譜測量操作方法示波器頻譜測量操作方法2 2、示波器轉(zhuǎn)換頻譜儀操作、示波器轉(zhuǎn)換頻譜儀操作光TDS-1002TDS-1002示波器頻譜測量操作方法示波器頻譜測量操作方法頻率頻率MathTDS-1002TDS-1002示波器頻譜測量操作方法示波器頻譜測量操作方法TDS-1002TDS-1002示波器頻譜測量操作方法示波器頻譜測量操作方法sASKfB22 四、實驗內(nèi)容與步驟四、實驗內(nèi)容與步驟項目項目2 2：2ASK2ASK調(diào)制信號的解調(diào)測量調(diào)制信號的解調(diào)測量請參考請參考通信原理通信原理課程所學的對課程所學的對2ASK 調(diào)制信號采用非相干解調(diào)的調(diào)制信號采用非相干解調(diào)的系統(tǒng)電路組成，根據(jù)系統(tǒng)電路組成，根據(jù) “數(shù)字調(diào)制解數(shù)字調(diào)制解調(diào)與載波同步模塊調(diào)與載波同步模塊”，自己構(gòu)建并，自己構(gòu)建并畫出實現(xiàn)畫出實現(xiàn)2ASK非相干解調(diào)系統(tǒng)的非相干解調(diào)系統(tǒng)的實驗電路框圖。實驗電路框圖