基本的数字调制

郑州就工业大学

实验报告

题目：__________基本的数字调制____________

课程名称：通信原理

姓名：__________________

院（系）：计算机与通信工程学院

专业班级：通信工程18-1

学号：

指导教师：丁汉清

成绩：_______________________

时间：2020年12月11日

目录

1.实验目的.................................................................1

2.实验内容.................................................................1

3.实验仪器..................................................................1

4.实验原理..................................................................2

4.12ASK调制原理.......................................................2

4.22ASK解调原理......................................................2

4.32FSK调制原理.......................................................3

4.42FSK解调原理.......................................................4

4.52PSK(2DPSK)调制原理.............................................4

4.62PSK(2DPSK)解调原理.............................................5

5.实验过程及结果............................................................6

5.1ASK调制实验........................................................6

5.1.1用示波器双踪同时观察点“ASK基带输入”和点“ASK调制输出“输

出的波形6

5.1.2改变送入的基带信号，重复上述实验..............................6

5.2FSK调制实验........................................................8

5.2.1用双踪示波器同时观察点“FSK基带输入”和点“FSK调制输出"输

出的波形............................................................8

5.2.2改变送入的基带信号，重复上述实验..............................9

5.3FSK解调实验........................................................9

5.3.1观察信号输出点“单稳输出1"、“单稳输出2"、“过零检测”、

“滤波输出”、“FSK解调输出”处的波形............................9

5.3.2改变信号源产牛的NRZ码的设置,重复上述观察.................12

5.4PSK调制实验.......................................................15

5.4.1用双踪示波器同时观察点“PSK基带输入”与“PSK调制输出”的波

形15

5.4.2改变送入的基带信号，重复上述实验.............................16

5.5PSK解调实验.......................................................16

5.5.1观察信号输出点“0UT4”、“PSK解调输出”处的波形...........16

5.5.2改变信号源产生的NRZ码的设置，重复上述观察。并观察当提取出的

载波在两种不司相位时，输出的NRZ码有何异同......................18

5.6DPSK调制实验......................................................19

5.6.1用示波器同时观察点“差分编码输出”和“DPSK调制输出”的波形.19

5.6.2改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验..................20

5.7DPSK解调实验.....................................................21

5.7.1观察信号输出点“OUT4”、“DPSK解调输出”处的波形........21

6.实验思考题..............................................................22

7.实验心得.................................................................23

实验成绩评定表.............................................................23

1.实验目的

1.掌握ASK信号的频谱特性。

2.掌握FSK信号的频谱特性.

3.掌握产生PSK(DPSK)信号的方法。

4.掌握PSK(DPSK)信号的频谱特性。

2.实验内容

1.观察ASK调制与解调信号的波形。

2.观察ASK信号频谱。

3.观察FSK调制与解调信号波形。

4.观察绝对码和相对包的波形。

5.观察PSK(DPSK)信号波形。

6.观察PSK(DPSK)信号频谱。

7.观察PSK(DPSK)相干解调器各点波形。

3.实验仪器

1.信号源模块

2.数字调制模块

3.数字解调模块

4.20M双踪示波器一台

5.连接线若干

4.实验原理

4.12ASK调制原理

在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信

号1或o的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“o”，

这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通一断键控（00K）。为了

更深入掌握2ASK信号的性质，除时域分析外，还应进行频域分析。由于二进制序列

一般为随机序列，其频域分析的对象应为信号功率谱密度。

2ASK信号的功率谱密度由两个部分组成：（1）由g（t）经线性幅度调制所形成的

双边带连续谱；（2）由被调载波分量确定的载频离散谱。

对信号进行频域分析的主要目的之一就是确定信号的带宽。在不同应用场合，信

号带宽有多种度量定义，但最常用和最简单的带宽定义是以功率谱主瓣宽度为度量的

“谱零点带宽”，这种带宽定义特别适用于功率谱主瓣包含信号大部分功率的信号。

4.22ASK解调原理

2ASK解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法，我

们采用的是包络检波法，原理框图如图7-5。2ASK调制信号从“ASK-IN”输入，经

C04和R03组成的耦合电路至半波整流器（由DOKD02组成），半波整流后的信号

经电压比较潜102与参考电位比较后送入抽样判决器进行抽样判决，最后得到解调输

2

出的二进制信号。标号为“ASK判决电压调节”的电位器用来调节电压比较器U02的

判决电压。判决电压过高，将会导致正确的解调垢果的丢失；判决电压过低，将会导

致解调结果中含有大量错码，因此，只有合理选择判决电压，才能得到正确的解调结

果。抽样判决用的时钟信号就是2ASK基带信号的位同步信号，该信号从“ASK-BS”

输入，可以从信号源直接引入，也可以从同步信号恢复模块引入。在实际应用的通信

系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器来滤除带外的信道白噪声并确保系统的

频率特性符合无码间串扰的条件。本实验中为了简化实验设备，在调制部分的输出端

没有加带通滤波器，并且假设信道是理想的，所以在解调部分的输入端也没有加带

通滤波器。

4.32FSK调制原理

2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进

制序列0、1状态而变化,即载频为f0时代表传0,载频为门时代表传lo2FSK信

号的产生通常有两种方式：（1）频率选择法；（2）载波调频法。由于频率选择法产

生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换

（0-1或1-0）时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱

旁瓣分量的收敛。载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号，这时的已调信

号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终是连续的，这将有利于已调信号功

率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽内。从“FSK基带输入”输入的

基带信号分成两路，一路经U05反相后接至U06B的控制端，另一路直接接至U06A

的控制端。从“FSK载波输入1”和“FSK载波输入2”输入的载波信号分别接至U06A

和U06B的输入端。当基带信号为“1”时，模拟开关U06A打开，U06B关闭，输出

3

第一路载波；当基带信号为“0”时，L06A关闭，L06B打开，此时输出第二路载波,

再通过相加器就可以得到2FSK调制信号。

4.42FSK解调原理

2FSK有多种方法解调，如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分

检波法等。这里采用的是过零检测法对2FSK调制信号进行解调。大家知道，2FSK信

号的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数就可以得到关于频率的差异，这就是

过零检测法的基本思想，用过零检测法对FSK信号进行解调的原理框图如图8-3所

示。其中整形1和整形2的功能类似于比较器，可在其输入端将输入信号叠加在

2.5V上。2FSK调制信号从“FSK-IN”输入。U04的判决电压设置在2.5V,可把输入

信号进行硬限幅处理。这样，整形1将2FSK信号变为TTL电平；整形2和抽样电

路共同构成抽样判决器，其判决电压可通过标号为“2FSK判决电压调节”的电位器进

行调节。单稳1和单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发,它们与相加器U06

一起共同对TTL电平的21'SK信号进行微分、整流处理。电阻R15与R17决定上升

沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度。抽样判决器的时钓信号就是2FSK基带信号的位同步

信号，该信号应从“FSK-BS”输入，可以从信号源直接引入，也可以从同步信号恢复

模块引入。

4.52PSK(2DPSK)调制原理

2PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和

兀相位载波分别代表传1和传0o2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的

数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准

的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生

4

变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。这

种现象常称为2PSK的“倒””现象，因此，实际中一般不采用2PSK方式，而采用

差分移相（2DPSK）方式。

2DPSK信号波形与2PSK的不同。2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信

息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。这说明，解调2DPSK信号时

并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴

别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒冗”现象发生。

同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK与2DPSK信号是无法分辨的。这说明，

一方面，只有已知移相健控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方

面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据

相对码进行绝对移相而形成。2DPSK的调制原理与2FSK的调制原理类似，也是用二

进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制,

其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK基带输入”和“PSK载波输入”输入，差

分变换的时钟信号从“PSK-BS输入”点输入。

4.62PSK（2DPSK）解调原理

2DPSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，这里采用的是极性比较法

对2DPSK信号进行解调,原理框图如图9-5所示。2DPSK调制信号从“PSKTN”输

入，位同步信号从“PSK-BS”输入，同步载波从“载波输入”点输入。调制信号经过U09

（MCI496）与载波信号相乘后，去掉了调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去

除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，对此信号进行抽样判决（抽样判决器由

U12（74HC74）构成，其时钟为基带信号的位同步信号），那么可以得到2PSK的解调

5

信号。再经过逆差分变换电路(由U12(74HC74)、U13(74HC86)组成)，就可以得

到2DPSK的解调信号了。

5.实验过程及结果

5.1ASK调制实验

5.1.1用示波器双踪同时观察点“ASK基带输入”和点“ASK调制输出”

输出的波形

5.1.2改变送入的基带信号，重复上述实验

改变幅度

6

改变基带信号01010101

7

5.2FSK调制实验

5.2.1用双踪示波器同时观察点“FSK基带输入”和点“FSK调制输出”

输出的波形

8

522改变送入的基带信号，重复上述实验

5.3FSK解调实验

5.3.1观察信号输出点”单稳输出了'、”单稳输出2"、“过零检测”、

“滤波输出”、“FSK解调输出”处的波形

单稳输出1

9

单稳输出2

过零检测

10

滤波输出

FSK解调输出

11

NRZ码

5.3.2改变信号源产生的NRZ码的设置，重复上述观察

单稳输出1改变后

12

单稳输出2改变后

滤波输出改变后

13

改变基带信号为11101110FSK解调输出

14

5.4PSK调制实验

5.4.1用双踪示波器同时观察点“PSK基带输入”与“PSK调制输出”的

波形

15

5.4.2改变送入的基带信号，重复上述实验

5.5PSK解调实验

5.5.1观察信号输出点“0UT4”、“PSK解调输出”处的波形

OUT4

16

PSK解调输出

17

552改变信号源产生的NRZ码的设置，重复上述观察。并观察当提取

出的载波在两种不同相位时，输出的NRZ码有何异同

NRZ

0UT4和NRZ

18

解调输出和NRZ

5.6DPSK调制实睑

5.6.1用示波器同时观察点“差分编码输出”和“DPSK调制输出”的波

形

DPSK调制输出

19

562改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验

20

5.7DPSK解调实睑

5.7.1观察信号输出点“0UT4”、“DPSK解调输出”处的波形

0UT4

D