湖南大学通信原理实验九

1、实验9 PSK DPSK调制解调实验通信一班20110803126 邓恬一、实验目的1. 掌握PSK DPSK调制解调的工作原理及性能要求；2. 进行PSK DPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法；3. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。二、实验仪器1信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制，位号：A、B位2PSK/QPSK解调模块，位号：C位3时钟与基带数据发生模块，位号： G位4复接/解复接、同步技术模块，位号：I位5100M双踪示波器1台三、实验原理（一） PSK、DPSK调制电路工作原理PSK和QPSK采用了和FSK相同的实验模块：“信道编码与ASK、FSK、PSK、QP

2、SK调制”模块，该模块由于采用了可编程的逻辑器件，因此通过切换内部的编程单元，即可输出不同的调制内容，PSK，DPSK调制电路原理框图如下如所示：图9-1 PSK、DPSK调制电路原理框图图9-1中，基带数据时钟和数据，通过JCLK和JD两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成PSK和DPSK的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过D/A器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入跟随器，完成了整个调制系统。PSK/DPSK调制系统中，默认输入信号应该为32K的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有32K的M序列输

3、出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到JCLK和JD输入端。标有PSK.DPSK个输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的SW01按钮，切换PSK.DPSK铆孔输出信号为PSK或DPSK，同时LED指示灯会指示当前输出内容的工作状态。2相位键控解调电路工作原理二相PSK(DPSK)解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图9-2所示。9-2 解调器原理方框图1）解调信号输入电路 输入电路由晶体三极管跟随器和运算放大器38U01组成的整形放大器构成，采用跟随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。放大整形电路输出的信号

4、将送到科斯塔斯特环。由于跟随器电源电压为5V，因此输入的PSK已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。输入电路原理图如下如所示：9-3 解调器输入电路原理图2）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图）PSK采用科斯塔斯特环解调，图9-4图9-5为科斯塔斯特环原理方框图和电路原理图。图9-4 科斯塔斯特环电路原理方框图数字90º移相电路的相位波形图如9-6所示。图9-6 90度数字移相器的波形图四、各测量点及可调元件的作用1. 信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块（底板A、B位）L01：指示调制状态，L01亮时，PSK,DPSK铆孔输出P

5、SK调制信号；L02：指示调制状态，L02亮时，PSK,DPSK铆孔输出DPSK调制信号；JCLK：32K时钟输入端；JD：32K基带数据输出端；基带输出：基带绝对码或相对码输出；PSK、DPSK：PSK或DPSK调制信号输出端；SW01：调制模式切换按钮。2PSK QPSK解调模块（底板C位）38W01：载波提取电路中锁相环压控振荡器频率调节电位器。38P01：PSK、QPSK待解调信号输入铆孔。38K01：解调载波选择开关：插在左边为PSK正交载波，插在右边为QPSK正交载波（F9O）38K02：解调载波选择开关：插在左边为PSK同相载波，插在右边为QPSK同相载波（FO）38TP01：锁

6、相环压控振荡器2.048MHz载波信号输出。建议用频率计监视该测量点上的信号频率，有偏差时可调节38W01，PSK解调时，当其准确而稳定地锁定在2.048MHz，则可解调输出数字基带信号。38TP02：频率为1.024MHz的正交载波（方波）输出信号。38TP03：频率为1.024MHz的同相载波（方波）输出信号。38P02： PSK解调输出/QPSK解调I路输出铆孔。PSK方式的科斯塔斯环解调时存在相位模糊问题，解调出的基带信号可能会出现倒相情况；DPSK方式解调后基带信号为相对码，相绝转换由下面的“复接/解复接、同步技术模块”完成。38P03：QPSK解调Q路输出铆孔。3复接/解复接、同步

7、技术模块（底板I位）39SW01：功能设置开关。设置“0010”，为32K相对码、绝对码转换。 39P01：外加基带信号输入铆孔。 39P07：相绝码转换输出铆孔。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：模块名称放置位号时钟与基带数据发生模块G信道编码与ASK.FSK.PSK.QPSK调制A、BPSK.QPSK解调模块C噪声模块E复接/解复接 同步技术模块I对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆口一致。2信号线连接使用专用导线按照下表进行信号线连接：源端目的端连线作用4P01（G）JD（AB）为PSK调制输入32K

8、的15位m序列；4P02（G）JCLK（AB）为PSK调制输入32K的基带时钟；PSK、DPSK（AB）3P01（E）将调制输出送入噪声模块，为PSK调制后信号加噪；3P02（E）38P01（D）将加噪后的调制信号送入PSK解调输入模块；3加电打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。4实验内容设置拨码器“4SW02”（G）设置为“00001”，4P01产生32K的 15位m序列输出；按动SW01（AB）按钮，使“L01”指示灯亮，“PSK DPSK”输出为PSK调制；将“PSK QPSK解调模块”两个跳线（38K01和38K02）开关插

9、到左侧，选择PSK解调模式。（一）PSK调制/解调实验1.PSK调制信号观测用示波器通道1接JD（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分别观测32K基带信号数据和PSK调制信号，记录实验结果。分析PSK调制的相位情况。分析：0变1，或者1跳变成0时，相位出现反转。2.PSK解调后信号观测：l 无噪声PSK解调观测（1） 调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的PSK调制信号不加入噪声。（2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。分析：解调后与调制前的基带数据相同，有稍许延迟。（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位

10、器，调整锁相环输出同步载波，同时注意对比JD（AB）和38P02（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。分析相位模糊的原因，思考怎么解决？分析：调节VCO电位器，会出现反向的问题。即相位模糊。解决方法为控制好VCO的范围。l 有噪声PSK解调观测（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节3W01（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号波形是否还能保持正确。 分析：不能保持正确的波形。（2）用示波器观察3P01（E）和3P02（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。分析：加噪声，psk信号失真。（二） DPSK

11、调制/解调实验1.DPSK调制解调设置保持PSK调制解调设置及连线未修改的情况下，完成下面操作：（1）按动SW01（AB）按钮，使“L02”指示灯亮，“PSK DPSK”输出为DPSK调制；（2）将“功能选择”（I）拨动开关设置为“0010”，则“复接/解复接、同步技术模块”工作在32K时钟下绝对码-相对码模式。（3）使用导线连接“38P02”（C）和“39P01”（I），将解调数据送入绝对码-相对码转换单元。1.DPSK调制信号观测（1）用示波器同时观测“4P01”（G）和“基带输出”（AB），分别观察绝对码和相对码，分析相对码是否正确。分析：黄色的为绝对码，绝对码为1时，相对码就改变，绝对

12、码为0时，相对码就维持原来的不变。（2）用示波器通道1接“DATA”（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分别观测相对码和PSK调制信号，记录实验结果。可见，DPSK是指在对基带数据进行PSK调制之前完成了绝对码到相对码的转换。分析：DPSK是指在对基带数据进行PSK调制之前完成了绝对码到相对码的转换。2.DPSK解调后信号观测l 无噪声DPSK解调观测（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的DPSK调制信号不加入噪声。（2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位器，调

13、整锁相环输出同步载波，同时注意对比“DATA”（AB）和“38P02”（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。分析：调节VCO出现了反向的信号，即出现了相位模糊。（4）在步骤（3）反向的情况下，用示波器分别观测“4P01”（G）和“39P07”（I），观察绝对码基带数据和解调转换后的绝对码数据是否相同。DPSK是否解决了PSK存在相位模糊的问题？分析：二者相同，说明DPSK可以解决PSK存在的相位模糊的问题。l 有噪声DPSK解调观测（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节“3W01”（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号是否还能保持正确。思考DPSK解调后，当前码元错误是否会对其他码元造成影响，分析DPSK解调的缺点。分析：解调信号不能保持正确。当前码元的错误会对其他码元造成影响，因为他是差分译码，是一种相干解调，跟前一个码元的正确与否有关