通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二移相鍵控（PSK/DPSK）調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)專業(yè)班級(jí):學(xué)號(hào)：

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指導(dǎo)老師:時(shí)間：2013年12月9日一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握絕對(duì)碼、相對(duì)碼的概念以及它們之間的變換關(guān)系和變換方法。2、 掌握用鍵控法產(chǎn)生PSK/DPSK信號(hào)的方法。3、 掌握PSK/DPSK相干解調(diào)的原理。4、 掌握絕對(duì)碼波形與DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 觀察絕對(duì)碼和相對(duì)碼的波形和轉(zhuǎn)換關(guān)系。2、 觀察PSK/DPSK調(diào)制信號(hào)波形。3、 觀察PSK/DPSK解調(diào)信號(hào)波形。三、實(shí)驗(yàn)器材1、信號(hào)源模塊一塊2、③號(hào)模塊一塊3、④號(hào)模塊一塊4、⑦號(hào)模塊一塊5、20M雙蹤示波器一厶6、連接線若干四、實(shí)驗(yàn)原理1、2PSK/2DPSK調(diào)制原理PSK調(diào)制在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種極重要的調(diào)制方式，它的抗干擾噪聲性能及通頻帶的利用率均優(yōu)先于ASK移幅鍵控和FSK移頻鍵控。因此，PSK技術(shù)在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了十分廣泛的應(yīng)用。PSK信號(hào)是用載波相位的變化表征被傳輸信息狀態(tài)的，通常規(guī)定0相位載波和n相位載波分別代表傳1和傳0,其時(shí)域波形示意圖如圖11-1所示。設(shè)二進(jìn)制單極性碼為a，其對(duì)應(yīng)的雙極性二進(jìn)制碼為b，則2PSK信號(hào)的一般時(shí)域數(shù)學(xué)n n表達(dá)式為:S2psk(S2psk(t)二工bg(t-nT)n snCOSWtc(11-1)其中:bn心當(dāng)a二0時(shí)，概率為Pn當(dāng)a=1時(shí)，概率為l—Pn則（11-1）式可變?yōu)?S (t)2S (t)2PSKg(t-nT)sg(t-nT)scoSot+兀)ccoSot+0)c當(dāng)a=0n當(dāng)a=1n(11-2)Aar21011t ?Ts2Ts 3Ts 4TsAar21011t ?Ts2Ts 3Ts 4Ts2PSK(t)A.S圖11-12PSK信號(hào)的典型時(shí)域波形由（11-1）式可見，2PSK信號(hào)是一種雙邊帶信號(hào)我們知道，2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在這種絕對(duì)移相的方式中，由于發(fā)送端是以某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)的，因而在接收系統(tǒng)也必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種現(xiàn)象常稱為2PSK的“倒n”現(xiàn)象，因此，實(shí)際中一般不采用2PSK方式，而采用差分移相（2DPSK）方式。2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。例如，假設(shè)相位值用相位偏移x表示（X定義為本碼元初相與前一碼元初相之差），并設(shè)

A①=兀T數(shù)字信息“”AO=0T數(shù)字信息“0”則數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如下:數(shù)字信息：2DPSK信號(hào)相位:或.數(shù)字信息（絕對(duì)碼）PSK波形'll1DPSKPSK波形'll1'lI|uVVV11I1,11I1,III1IhVU圖11-22PSK與2DPSK波形對(duì)比圖11-2為對(duì)同一組二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制后的2PSK與2DPSK波形。從圖中可以看出,2DPSK信號(hào)波形與2PSK的不同。2DPSK波形的同一相位并不對(duì)應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)，而前后碼元相對(duì)相位的差才唯一決定信息符號(hào)。這說明，解調(diào)2DPSK信號(hào)時(shí)并不依賴于某一固定的載波相位參考值。只要前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系不破壞，則鑒別這個(gè)關(guān)系就可以正確恢復(fù)數(shù)字信息，這就避免了2PSK方式中的“倒n”現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)我們也可以看到，單純從波形上看，2PSK與2DPSK信號(hào)是無法分辨的。這說明，一方面，只有已知移相鍵控方式是絕對(duì)的還是相對(duì)的，才能正確判定原信息；另一方面，相對(duì)移相信號(hào)可以看成是把數(shù)字信息序列（絕對(duì)碼）變換成相對(duì)碼，然后再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)移相而形成。為了便于說明概念，我們可以把每個(gè)碼元用一個(gè)如圖11-3所示的矢量圖來表示。圖中，虛線矢量位置稱為基準(zhǔn)相位。在絕對(duì)移相中，它是未調(diào)制載波的相位；在相對(duì)移相中，它是前一碼元載波的相位。如果假設(shè)每個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期，那么，兩相鄰碼元載波的相位差既表示調(diào)制引起的相位變化，也是兩碼兀父界點(diǎn)載波相位的瞬時(shí)跳變量。根據(jù)ITU-T的建議，圖11-3(a)所示的移相方式，稱為A方式。在這種方式中，每個(gè)碼元的載波相位相對(duì)于基準(zhǔn)相位可取0、n。因此，在相對(duì)移相后，若后一碼元的載波相位相對(duì)于基準(zhǔn)相位為0,則前后兩碼元載波的相位就是連續(xù)的；否則，載波相位在兩碼元之間要發(fā)生跳變。圖11-3(b)所示的移相方式，稱為B方式。在這種方式中，每個(gè)碼元的載波相位相對(duì)于基準(zhǔn)相位可取n/2。因而，在相對(duì)移相時(shí)，相鄰碼元之間必然發(fā)生載波相位的跳變。這樣，在接收端接收該信號(hào)時(shí)，如果利用檢測(cè)此相位變化以確定每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，即可提供碼元定時(shí)信息，這正是B方式被廣泛采用的原因之一。”+n/參考相位參考相位-n/a)(b)a)圖11-3二相調(diào)制移相信號(hào)矢量圖2DPSK的調(diào)制原理與2FSK的調(diào)制原理類似，也是用二進(jìn)制基帶信號(hào)作為模擬開關(guān)的控制信號(hào)輪流選通不同相位的載波，完成2DPSK調(diào)制，其調(diào)制的基帶信號(hào)和載波信號(hào)分別從“PSK-NRZ”和“PSK載波”輸入，差分變換的時(shí)鐘信號(hào)從“PSK-BS”點(diǎn)輸入，其原理框圖如圖11-4所示：圖11-42DPSK調(diào)制原理框圖①差分變換在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，由于相對(duì)移相鍵控調(diào)制具有抗干擾噪聲能力強(qiáng)，在相同的信噪比條件下，可獲得比其他調(diào)制方式(例如：ASK、FSK)更低的誤碼率，因而這種方式廣泛應(yīng)用在

實(shí)際通信系統(tǒng)中。DPSK調(diào)制是采用碼型變換法加絕對(duì)調(diào)相來實(shí)現(xiàn)，既把數(shù)據(jù)信息源(如偽隨機(jī)碼序列、增量調(diào)制編碼器輸出的數(shù)字信號(hào)或脈沖編碼調(diào)制PCM編碼器輸出的數(shù)字信號(hào))作為絕對(duì)碼序列｛%｝,通過差分編碼器變成相對(duì)碼序列｛b」，然后再用相對(duì)碼序列遼｝,進(jìn)行絕對(duì)移相鍵控，此時(shí)該調(diào)制的輸出就是DPSK已調(diào)信號(hào)。絕對(duì)碼是以寬帶信號(hào)碼元的電平直接表示數(shù)字信息的，如規(guī)定高電平代表“1”，低電平代表“0”。THH TH12~~-I?] " bo延遲占元THHbo-iTH12aot?0Tb圖11-6(a)差分編碼器電路圖11-6(b)THHbo-iTH12aot?0Tb圖11-6(a)差分編碼器電路圖11-6(b)工作波形相對(duì)碼(差分碼)是用基帶信號(hào)碼元的電平與前一碼元的電平有無變化來表示數(shù)字信息的，如規(guī)定：相對(duì)碼中有跳變表示1,無跳變表示0。圖11-6(a)是差分編碼器電路，可用模二加法器延時(shí)器(延時(shí)一個(gè)碼元寬度T)來實(shí)b現(xiàn)這兩種碼的互相轉(zhuǎn)換。設(shè)輸入的相對(duì)碼a為1110010碼，則經(jīng)過差分編碼器后輸出的相對(duì)碼b為1011100,即n nb=a十b。圖11-6(b)是它的工作波形圖。nn n廠②相乘器實(shí)現(xiàn)輸入載波信號(hào)和基帶信號(hào)的相乘變換，輸出相應(yīng)調(diào)制信號(hào)。2、2DPSK解調(diào)原理(a)(b)（a）極性比較法 （b）相位比較法圖10-32DPSK解調(diào)原理框圖2DPSK解調(diào)最常用的方法是極性比較法和相位比較法，這里采用的是極性比較法對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，原理框圖如圖10-3（a）所示。2PSK調(diào)制信號(hào)從“PSKIN”輸入，位同步信號(hào)從“PSK-BS”輸入，同步載波從“載波輸入”點(diǎn)輸入。調(diào)制信號(hào)經(jīng)過U11（MC1496）與載波信號(hào)相乘后，去掉了調(diào)制信號(hào)中的載波成分，再經(jīng)過低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號(hào)的低頻信號(hào)，對(duì)此信號(hào)進(jìn)行抽樣判決（抽樣判決器由U15（74LS74）構(gòu)成，其時(shí)鐘為基帶信號(hào)的位同步信號(hào)），將K1的2、3腳相連，即可得到基帶信號(hào)，對(duì)于2DPSK信號(hào)，將K1的1、2腳相連，即將PSK解調(diào)信號(hào)再經(jīng)過逆差分變換電路（由U15（74LS74）、U13（74LS86）組成），就可以得到基帶信號(hào)了。五、測(cè)試點(diǎn)說明1、信號(hào)輸入點(diǎn)參考說明PSK調(diào)制模塊：PSK-NRZ：PSK基帶信號(hào)輸入點(diǎn)。PSK載波：PSK載波信號(hào)輸入點(diǎn)。PSK-BS：PSK差分編碼時(shí)鐘輸入點(diǎn)。PSK解調(diào)模塊：PSKIN：PSK調(diào)制信號(hào)輸入（觀測(cè)點(diǎn)）。PSK-BS：PSK解調(diào)位同步時(shí)鐘輸入點(diǎn)。載波輸入：PSK解調(diào)同步載波信號(hào)輸入點(diǎn)。2、信號(hào)輸出點(diǎn)參考說明PSK-OUT：PSK/DPSK調(diào)制信號(hào)輸出點(diǎn)。PSK-DOUT：PSK解調(diào)信號(hào)經(jīng)電壓比較器后的信號(hào)輸出點(diǎn)（未經(jīng)同步判決）。OUT3：PSK/DPSK解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)（K1的1、2腳相連，輸出DPSK解調(diào)信號(hào)，2、3腳相連，輸出PSK解調(diào)信號(hào)）。六、實(shí)驗(yàn)步驟（一）PSK/DPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)1、將信號(hào)源模塊和模塊3、4、7固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、按照下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)連線:源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN（32K）模塊3：PSK-NRZS4撥為“1010”，PN是32K偽隨機(jī)碼信號(hào)源：128K同步正弦波模塊3：PSK載波提供PSK調(diào)制載波，幅度為4V*檢査連線是否正確，檢査無誤后打開電源3、將開關(guān)K3撥到“PSK”端，以信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK-NRZ”的信號(hào)為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“PSK-NRZ”與“PSK-OUT”輸出的波形。4、不改變PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)連線。將開關(guān)K3撥到“DPSK”端，增加連線:源端口目的端口連線說明信號(hào)源：CLK1（32K）模塊3：PSK-BSDPSK位同步時(shí)鐘輸入以信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK-NRZ”的信號(hào)為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“PSK-NRZ”與“PSK-OUT”輸出的波形。平坦賃"覷頻率If.QQKHr屮丄?_?■■:?上平坦賃"覷頻率If.QQKHr屮丄?_?■■:?上■"，?LCH1S魅值吶轉(zhuǎn)竝?出」5、通過信號(hào)源模塊上的撥碼開關(guān)S4改變PN碼頻率后送出，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。平均（g18-SV舸車平均（g18-SV舸車32.00LHt?cm周期S1.254M?6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源。（二）PSK/DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)1、恢復(fù)PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)的連線，K3撥到“PSK”端，然后增加以下連線:源端口目的端口連線說明模塊3：PSK-OUT模塊4：PSKINPSK解調(diào)輸入模塊3：PSK-OUT模塊7：PSKIN載波同步提取輸入模塊7：載波輸出模塊4：載波輸入提供同步解調(diào)載波模塊4：PSK-DOUT模塊7：DIN鎖相環(huán)法位同步提取信號(hào)輸入模塊7：BS模塊3：PSK-BS提取的位同步信號(hào)*檢査連線是否正確，檢査無誤后再次打開電源2、將模塊7上的撥碼開關(guān)S2撥為“0110”，觀察模塊4上信號(hào)輸出點(diǎn)“PSK-DOUT”

處的波形。并調(diào)節(jié)模塊4上的電位器W4（逆時(shí)針擰到最大），直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的PN碼。3、用示波器雙蹤分別觀察模塊3上的“PSK-NRZ”和模塊4上的“OUT3”處的波形,比較二者波形。詣鬭值幀￥ .平均值詣鬭值幀￥ .平均值飆消自Jggf 赫車動(dòng)設(shè)置曲冊(cè)J藍(lán)時(shí),4、通過信號(hào)源模塊上的撥碼開關(guān)S4改變PN碼頻率后送出，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。5、DPSK解調(diào)與PSK解調(diào)基本相同，它多了一個(gè)逆差分變換過