实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室【实验性质】:验证性实验实验六2DPSK调制解调实验实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室一、实验目的1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。2、掌握用键控法产生2PSK、2DPSK信号的方法。3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。4、掌握2DPSK相干解调原理。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室二、实验预习要求实验前预习《通信原理》关于二进制相移键控PSK调制及其解调有关章节。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室三、实验仪器仪表1、70MHz双踪数字存储示波器一台2、实验模块:数字信号源模块数字调制模块载波恢复模块2DPSK解调模块实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室三、实验仪器仪表实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制众所周知,数字相位调制又称为移相键控。它是利用载波相位的变化来传递数字信息的。通常又可把它分成绝对相移与相对相移两种方式。所谓绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。所谓相对移相,就是利用载波相位的相对值来传递信息,也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息,所以也称为“差分移相”。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制1.2PSK(绝对调相)相移键控是利用数字信号去控制载波的相位,对二进制,相位只有两种取值,通常为0和π。所以称之为二相键控。2PSK信号表达式:其中若g(t)是幅度为1宽度为的矩形脉冲,则2PSK信号可表示为tnTtgatsnncs2PSKcos)(1,1,1nPaP概率为概率为ttsc2PSKcos)(实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制8如果,与载频间为整数倍关系,则2PSK信号有如下波形:2PSK与2ASK在表达式形式上是一致的,但2ASK调制信号为单极性脉冲,而2PSK为双极性脉冲,且二者皆为DSB,只是2PSK没有载频离散谱成分。ss1TR/实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理一、PSK调制为避免绝对调相存在的问题,引入相对调相,即2DPSK,其原理及波形见图。2.2DPSK(差分相位键控,相对调相)实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理二、PSK解调由于PSK信号频谱中没有载频,解调必须用相干解调方法,而此时如何获得同频同相的载频就成了关键问题。可用相干解调或差分相干解调法(相位比较法)解调2DPSK信号。在相位比较法中,要求载波频率为码速率的整数倍,当此关系不能满足时只能用相干解调法。本实验系统中,2DPSK载波频率等于码元速率的13倍,两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用得最多。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理二、PSK解调12右图为载波恢复电路。其中:(a)为平方环电路,(b)为科斯塔斯环电路。这两种电路恢复的载波相位不可避免地具有不确定性。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室132PSK相干解调器如下图所示。2PSK调制与解调过程如下:12121210110100111000000000000000000ˆ10110100111ˆ01001011000nnnaaa信码码元相位本地载波相位本地载波相位极性极性实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK相干解调器及各点波形如下图所示。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK信号的调制与解调过程如下。12121210110100111100100111010000000000000000000ˆ100100111010ˆ011011000101ˆ10110100111nnnnnabbba绝对码差分码码元相位载波相位载波相位极性极性实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK信号的另一种差分解调方法如下图所示。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室2DPSK信号调制与延迟解调过程如下DD1011010011101101100010100000000000ˆ10110100111nnnaba绝对码差分码码元相位延迟码元相位极性绝对码实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理2DPSK数字调制单元的原理方框图如下图所示。晶振放大器÷2(A)滤波器A2PSK调制射随器CAR÷2(B)滤波器B2FSK调制2ASK调制码变换BK2ASK2FSK-OUTNRZ-INBS-INAKKKKK2DPSK-OUT2DPSK数字调制方框图实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理本单元有以下测试点及输入输出点:BS-IN位同步信号输入点NRZ-IN数字基带信号输入点CAR2DPSK信号载波测试点AK绝对码测试点(与NRZ-IN相同)BK相对码测试点2DPSK(2PSK)-OUT2DPSK(2PSK)信号测试点/输出点,VP-P0.5V实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理NRZ_OUT2DPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点:2DPSK-IN2DPSK信号输入点/测试点BS-IN位同步信号输入点CAR-IN相干载波输入点MU相乘器输出信号测试点LPF低通、运放输出信号测试点NRZ(B)整形输出信号的输出点/测试点BK解调输出相对码测试点NRZ-OUT解调输出绝对码的输出点/测试点2DPSK相干解调方框图2DPSK数字解调单元的原理方框图如下图所示。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理DPSK相干解调器模块各点波形示意图如下图所示。图中设相干载波为相。2DPSK相干解调波形示意图实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室四、实验原理2PSK调制解调连接图:MU相乘器输出信号测试点LPF低通、运放输出信号测试点NRZ(B)整形输出信号的输出点/测试点BK解调输出相对码测试点NRZ-OUT解调输出绝对码的输出点/测试点1234567891011CAR实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室五、实验内容1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形,画出NRZ-IN、BS-IN、CLK-IN、AK、BK。2、用示波器观察2PSK、2DPSK信号波形,画出CAR、2DPSK-OUT。3、用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形,画出CAR-IN、MU、LPF、NRZ-OUT。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室六、实验步骤(1)连线:数字调制单元的CLK-IN、BS-IN、NRZ-IN分别连至信源单元CLK-OUT、BS-OUT、NRZ-OUT。打开电源开关和模块电源开关。(2)示波波CH1接AK,CH2接BK,信源模块的KS1、KS2、KS3置于任意状态(非全0),观察AK、BK波形,总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。(3)示波器CH1接2DPSK-OUT,CH2分别接AK及BK,观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系(此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系)。注意:2DPSK信号的幅度可能不一致,但这并不影响信息的正确传输。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室六、实验步骤(4)示波器的CH2接LPF,可看到LPF与MU反相。当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时,LPF的正、负极性信号与0电平对称,否则不对称。(5)断开、接通电源若干次,使数字调制单元CAR信号与载波同步单元CAR-OUT信号同相,观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK之间的关系,再观察数字调制单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK、NRZ-OUT信号之间的关系。(6)再断开、接通电源若干次,使CAR信号与CAR-OUT信号反相,重新进行步骤(5)的观察。实验六2DPSK调制解调实验通信工程专业实验室七、思考题设信息代码为10011010,载频分别为码元速率的1倍和1.5倍,画出2PSK及2DPSK信号波形。