實驗四數(shù)字調(diào)制實驗目的1、掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關系。2、掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。3、掌握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關系。了解2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜與數(shù)字基帶信號頻譜之間的關系。實驗內(nèi)容1、用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形。2、用示波器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號波形。3、用頻譜儀觀察數(shù)字基帶信號頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜?；驹肀緦嶒炗玫綌?shù)字信源模塊和數(shù)字調(diào)制模塊。信源模塊向調(diào)制模塊提供數(shù)字基帶信號（NRZ碼）和位同步信號BS（已在實驗電路板上連通，不必手工接線）。調(diào)制模塊將輸入的絕對碼AK（NRZ碼）變?yōu)橄鄬ΥaBK、用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號。調(diào)制模塊內(nèi)部只用+5V電壓。數(shù)字調(diào)制單元的原理方框圖如圖2-1所示，電原理圖如圖2-2所示（見附錄）。圖2-1數(shù)字調(diào)制方框圖本單元有以下測試點及輸入輸出點： CAR 2DPSK信號載波測試點 BK 相對碼測試點 2DPSK 2DPSK信號測試點/輸出點，VP-P>0.5V 2FSK 2FSK信號測試點/輸出點，VP-P>0.5V 2ASK 2ASK信號測試點，VP-P>0.5V用2-1中晶體振蕩器與信源共用，位于信源單元，其它各部分與電路板上主要元器件對應關系如下： 2（A） U8：雙D觸發(fā)器74LS74 2（B） U9：雙D觸發(fā)器74LS74 濾波器A V6：三極管9013，調(diào)諧回路 濾波器B V1：三極管9013，調(diào)諧回路 碼變換 U18：雙D觸發(fā)器74LS74；U19：異或門74LS86 2ASK調(diào)制 U22：三路二選一模擬開關4053 2FSK調(diào)制 U22：三路二選一模擬開關4053 2PSK調(diào)制 U21：八選一模擬開關4051 放大器 V5：三極管9013 射隨器 V3：三極管9013將晶振信號進行2分頻、濾波后，得到2ASK的載頻2.2165MHZ。放大器的發(fā)射極和集電極輸出兩個頻率相等、相位相反的信號，這兩個信號就是2PSK、2DPSK的兩個載波，2FSK信號的兩個載波頻率分別為晶振頻率的1/2和1/4，也是通過分頻和濾波得到的。下面重點介紹2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK波形與信息代碼的關系如圖2-3所示。圖2-32PSK、2DPSK波形圖中假設碼元寬度等于載波周期的1.5倍。2PSK信號的相位與信息代碼的關系是：前后碼元相異時，2PSK信號相位變化180，相同時2PSK信號相位不變，可簡稱為“異變同不變”。2DPSK信號的相位與信息代碼的關系是：碼元為“1”時，2DPSK信號的相位變化180。碼元為“0”時，2DPSK信號的相位不變，可簡稱為“1變0不變應該說明的是，此處所說的相位變或不變，是指將本碼元內(nèi)信號的初相與上一碼元內(nèi)信號的末相進行比較，而不是將相鄰碼元信號的初相進行比較。實際工程中，2PSK或2DPSK信號載波頻率與碼速率之間可能是整數(shù)倍關系也可能是非整數(shù)倍關系。但不管是那種關系，上述結(jié)論總是成立的。本單元用碼變換——2PSK調(diào)制方法產(chǎn)生2DPSK信號，原理框圖及波形圖如圖2-4所示。相對于絕對碼AK、2PSK調(diào)制器的輸出就是2DPSK信號，相對于相對碼、2PSK調(diào)制器的輸出是2PSK信號。圖中設碼元寬度等于載波周期，已調(diào)信號的相位變化與AK、BK的關系當然也是符合上述規(guī)律的，即對于AK來說是“1變0不變”關系，對于BK來說是“異變同不變”關系，由AK到BK的變換也符合“1變0不變”規(guī)律。圖2-4中調(diào)制后的信號波形也可能具有相反的相位，BK也可能具有相反的序列即00100，這取決于載波的參考相位以及異或門電路的初始狀態(tài)。2DPSK通信系統(tǒng)可以克服上述2PSK系統(tǒng)的相位模糊現(xiàn)象，故實際通信中采用2DPSK而不用2PSK（多進制下亦如此，采用多進制差分相位調(diào)制MDPSK），此問題將在數(shù)字解調(diào)實驗中再詳細介紹。圖2-42DPSK調(diào)制器2PSK信號的時域表達式為S(t)=m(t)Cosωct式中m(t)為雙極性不歸零碼BNRZ，當“0”、“1”等概時m(t)中無直流分量，S(t)中無載頻分量，2DPSK信號的頻譜與2PSK相同。2ASK信號的時域表達式與2PSK相同，但m(t)為單極性不歸零碼NRZ，NRZ中有直流分量，故2ASK信號中有載頻分量。2FSK信號（相位不連續(xù)2FSK）可看成是AK與調(diào)制不同載頻信號形成的兩個2ASK信號相加。時域表達式為式中m(t)為NRZ碼。圖2-52ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK信號功率譜設碼元寬度為TS，fS=1／TS在數(shù)值上等于碼速率，2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK的功率譜密度如圖2-5所示。可見，2ASK、2PSK（2DPSK）的功率譜是數(shù)字基帶信號m(t)功率譜的線性搬移，故常稱2ASK、2PSK（2DPSK）為線性調(diào)制信號。多進制的MASK、MPSK（MDPSK）、MFSK信號的功率譜與二進制信號功率譜類似。本實驗系統(tǒng)中m(t)是一個周期信號，故m(t)有離散譜，因而2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK也具有離散譜。實驗步驟本實驗使用數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元。1、熟悉數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。接好電源線，打開實驗箱電源開關。2、用數(shù)字信源單元的FS信號作為示波器的外同步信號，示波器CH1接信源單元的(NRZ-OUT)AK，CH2接數(shù)字調(diào)制單元的BK，信源單元的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對碼至相對碼變換規(guī)律以及從相對碼至絕對碼的變換規(guī)律。3、示波器CH1接2DPSK，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號相位變化與絕對碼的關系以及2DPSK信號相位變化與相對碼的關系（此關系即是2PSK信號相位變化與信源代碼的關系）。注意：2DPSK信號的幅度比較小，要調(diào)節(jié)示波器的幅度旋鈕，而且信號本身幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個信號與AK的關系（注意“1”碼與“05、用頻譜議觀察AK、2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜（條件不具備時不進行此項觀察）。實驗報告總結(jié)設絕對碼為全1、全0或10011010，求相對碼。設相對碼為全1、全0或10011010，求絕對碼。設信息代碼為10011010，載頻分別為碼元速率