PSK調(diào)制解調(diào)實驗報告

時間：2022-06-01 00:29:38 報告我要投稿

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PSK調(diào)制解調(diào)實驗報告范文

　　一、實驗目的

PSK調(diào)制解調(diào)實驗報告范文

　　1. 掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法；

　　2. 掌握二相相位鍵控調(diào)制解調(diào)的工作原理及性能測試；

　　3. 學習二相相位調(diào)制、解調(diào)硬件實現(xiàn)，掌握電路調(diào)整測試方法。

　　二、實驗儀器

　　1．時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G

　　2．PSK 調(diào)制模塊，位號A

　　3．PSK 解調(diào)模塊，位號C

　　4．噪聲模塊，位號B

　　5．復接/解復接、同步技術模塊，位號I

　　6．20M 雙蹤示波器1 臺

　　7．小平口螺絲刀1 只

　　8．頻率計1 臺（選用）

　　9．信號連接線4 根

　　三、實驗原理

　　相位鍵控調(diào)制在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種極重要的調(diào)制方式，它具有優(yōu)良的抗干擾噪聲性能及較高的頻帶利用率。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，因而廣泛應用在實際通信系統(tǒng)中。本實驗箱采用相位選擇法實現(xiàn)相位調(diào)制（二進制），絕對移相鍵控（PSK 或CPSK）是用輸入的基帶信號（絕對碼）選擇開關通斷控制載波相位的變化來實現(xiàn)。相對移相鍵控（DPSK）采用絕對碼與相對碼變換后，用相對碼控制選擇開關通斷來實現(xiàn)。

　�。ㄒ唬� PSK 調(diào)制電路工作原理

　　二相相位鍵控的載波為1.024MHz，數(shù)字基帶信號有32Kb/s 偽隨機碼、及其相對碼、32KHz 方波、外加數(shù)字信號等。相位鍵控調(diào)制解調(diào)電原理框圖，如圖6-1 所示。

　　1．載波倒相器

　　模擬信號的倒相通常采用運放來實現(xiàn)。來自1.024MHz 載波信號輸入到運放的反相輸入端，在輸出端即可得到一個反相的載波信號，即π相載波信號。為了使0 相載波與π相載波的幅度相等，在電路中加了電位器37W01 和37W02 調(diào)節(jié)。

　　2．模擬開關相乘器

　　對載波的相移鍵控是用模擬開關電路實現(xiàn)的。0 相載波與π相載波分別加到模擬開關A：CD4066 的輸入端（1 腳）、模擬開關B：CD4066 的輸入端（11 腳），在數(shù)字基帶信號的信碼中，它的正極性加到模擬開關A 的輸入控制端（13 腳），它反極性加到模擬開關B 的輸入控制端（12 腳）。用來控制兩個同頻反相載波的通斷。當信碼為“1”碼時，模擬開關

　　A 的輸入控制端為高電平，模擬開關A 導通，輸出0 相載波，而模擬開關B 的輸入控制端為低電平，模擬開關B 截止。反之，當信碼為“0”碼時，模擬開關A 的輸入控制端為低電平，模擬開關A 截止。而模擬開關B 的輸入控制端卻為高電平，模擬開關B 導通。輸出π相載波，兩個模擬開關輸出通過載波輸出開關37K02 合路疊加后輸出為二相PSK 調(diào)制信號。另外，DPSK 調(diào)制是采用碼型變換加絕對調(diào)相來實現(xiàn)，即把數(shù)據(jù)信息源（偽隨機碼序列）作為絕對碼序列{an}，通過碼型變換器變成相對碼序列{bn}，然后再用相對碼序列{bn}，進行絕

　　對移相鍵控，此時該調(diào)制的輸出就是DPSK 已調(diào)信號。本模塊對應的操作是這樣的（詳細見圖6-1），37P01 為PSK 調(diào)制模塊的基帶信號輸入鉚孔，可以送入4P01 點的絕對碼信（PSK），也可以送入相對碼基帶信號(相對4P01 點的數(shù)字信號來說，此調(diào)制即為DPSK 調(diào)制)。

　�。ǘ┫辔绘I控解調(diào)電路工作原理

　　二相PSK(DPSK) 解調(diào)器的總電路方框圖如圖6-2 所示。

　　該解調(diào)器由三部分組成：載波提取電路、位定時恢復電路與信碼再生整形電路。載波恢復和位定時提取，是數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。載波恢復的具體實現(xiàn)方案是和發(fā)送端的調(diào)制方式有關的，以相移鍵控為例，有：N 次方環(huán)、科斯塔斯環(huán)(Constas 環(huán))、逆調(diào)制環(huán)和判決反饋環(huán)等。近幾年來由于數(shù)字電路技術和集成電路的迅速發(fā)展，又出現(xiàn)了基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)，并且已在實際應用領域得到了廣泛的使用。但是，為了加強學生基礎知識的學習及對基本理論的理解，我們從實際出發(fā)，選擇科斯塔斯環(huán)解調(diào)電路作為基本實驗。

　　1．二相(PSK，DPSK)信號輸入電路

　　由整形電路，對發(fā)送端送來的二相(PSK、DPSK)信號進行前后級隔離、放大后送至鑒相器1 與鑒相器2分別進行鑒相。

　　圖6-2 解調(diào)器原理方框圖

　　2．科斯塔斯環(huán)提取載波原理

　　經(jīng)整形電路放大后的信號分兩路輸出至兩鑒相器的輸入端，鑒相器1 與鑒相器2 的控制信號輸入端的控制信號分別為0 相載波信號與π/2 相載波信號。這樣經(jīng)過兩鑒相器輸出的鑒相信號再通過有源低通濾波器濾掉其高頻分量，再由兩比較判決器完成判決解調(diào)出數(shù)字基帶信碼，由相乘器電路，去掉數(shù)字基帶信號中的數(shù)字信息。得到反映恢復載波與輸入載波相位

　　之差的誤差電壓Ud, Ud 經(jīng)過環(huán)路低通濾波器濾波后，輸出了一個平滑的誤差控制電壓，去控制VCO 壓控振蕩器74S124。它的中心振蕩輸出頻率范圍從1Hz 到60MHz，工作環(huán)境溫度在0～70℃，當電源電壓工作在+5V、頻率控制電壓與范圍控制電壓都為+2V 時，74S124 的輸出頻率表達式為： f0 = 5×10-4/Cext，在實驗電路中，調(diào)節(jié)精密電位器38W01(10KΩ)的阻值，使頻率控制輸入電壓(74LS124 的2 腳)與范圍控制輸入電壓(74LS124 的3 腳)基本相等，此時，當電源電壓為+5V 時，才符合：f0 = 5×10-4/Cext,再改變4、5 腳間電容,使74S124 的7 腳輸出為2.048NHZ 方波信號。74S124 的6 腳為使能端，低電平有效，它開啟壓控振蕩器工作；當74S124 的第7 腳輸出的中心振蕩頻率偏離2.048MHz時，此時可調(diào)節(jié)38W01，用頻率計監(jiān)視測量點38TP02 上的頻率值，使其準確而穩(wěn)定地輸出2.048MHz 的同步時鐘信號。該2.048MHz 的載波信號經(jīng)過分頻(÷2)電路：一次分頻變成1.024MHz 載波信號，并完成π/2 相移相。這樣就完成了載波恢復的功能。

　　從圖中可看出該解調(diào)環(huán)路的優(yōu)點是：

　�、僭摻庹{(diào)環(huán)在載波恢復的同時，即可解調(diào)出數(shù)字信息。

　�、谠摻庹{(diào)環(huán)電路結(jié)構簡單，整個載波恢復環(huán)路可用模擬和數(shù)字集成電路實現(xiàn)。

　　但該解調(diào)環(huán)路的缺點是：存在相位模糊，即解調(diào)的數(shù)字基帶信號容易出現(xiàn)反向問題。DPSK 調(diào)制解調(diào)就可以解決這個問題，相絕碼轉(zhuǎn)換在“復接/解復接、同步技術模塊”上完成。

　　四、各測量點及可調(diào)元件的作用

　　1．PSK 調(diào)制模塊

　　37K02：兩調(diào)制信號疊加。1-2 腳連，輸出“1”的調(diào)制信號；2-3 腳連，輸出“0”的調(diào)制信號。

　　37W01：調(diào)節(jié)0 相載波幅度大小，使37TP02 峰峰值2～4V。

　　37W02：調(diào)節(jié)π相載波幅度大小，使37TP03 峰峰值2～4V。

　　37P01：外加數(shù)字基帶信號輸入鉚孔。

　　37TP01：頻率為1.024MHz 方波信號，由4U01 芯片(EPM240)編程產(chǎn)生。

　　37TP02：0 相1.024MHZ 載波正弦波信號，調(diào)節(jié)電位器37W01 改變幅度（2～4V 左右）。 37TP03：π 相1.024MHZ 載波正弦波信號，調(diào)節(jié)電位器37W02 改變幅度（2～4V 左右）。 37P02：PSK 調(diào)制信號輸出鉚孔。由開關37K02 決定。

　　1-2 相連3-4 斷開時，37P02 為0 相載波輸出；

　　1-2 斷開3-4 相連時，37P02 為π相載波輸出；

　　1-2 和3-4 相連時，37P02 為PSK 調(diào)制信號疊加輸出。注意兩相位載波幅度需調(diào)整相同，否則調(diào)制信號在相位跳變處易失真。

　　2．PSK 解調(diào)模塊

　　38W01：載波提取電路中壓控振蕩器調(diào)節(jié)電位器。

　　38P01：PSK 解調(diào)信號輸入鉚孔。

　　38TP01：壓控振蕩器輸出2.048MHz 的載波信號，建議用頻率計監(jiān)視測量該點上的頻率值有偏差時，此時可調(diào)節(jié)38W01，使其準確而穩(wěn)定地輸出2.048MHz 的載波信號，即可解調(diào)輸出數(shù)字基帶信號。

　　38TP02：頻率為1.024MHz 的0 相載波輸出信號。

　　38TP03：頻率為1.024MHz 的π/2 相載波輸出信號，對比38TP02。

　　38P02：PSK 解調(diào)輸出鉚孔。PSK 方式的科斯塔斯環(huán)解調(diào)時存在相位模糊問題，解調(diào)出的基帶信號可能會出現(xiàn)倒相情況；DPSK 方式解調(diào)后基帶信號為相對碼，相絕轉(zhuǎn)換由下面的“復接/解復接、同步技術模塊”完成。

　　3．復接/解復接、同步技術模塊

　　39SW01：功能設置開關。設置“0010”，為32K 相對碼、絕對碼轉(zhuǎn)換。

　　39P01：外加基帶信號輸入鉚孔。

　　39P07：相絕碼轉(zhuǎn)換輸出鉚孔。

　　五、實驗內(nèi)容及步驟

　　1．插入有關實驗模塊：

　　在關閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“ PSK 調(diào)制模塊” 、“噪聲模塊”、“PSK解調(diào)模塊”、“同步提取模塊”，插到底板“G、A、B、C、I”號的位置插座上（具體位置可見底板右下角的“實驗模塊位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號與底板位號的一致。

　　2．PSK、DPSK 信號線連接：

　　絕對碼調(diào)制時的連接（PSK）：用專用導線將4P01、37P01；37P02、3P01；3P02、38P01 連接。相對碼調(diào)制時的連接（DPSK）：用專用導線將4P03、37P01；37P02、3P01；3P02、38P01；38P02、39P01連接。

　　注意連接鉚孔的箭頭指向，將輸出鉚孔連接輸入鉚孔。

　　3．加電：

　　打開系統(tǒng)電源開關，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關閉電源，查找異常原因。

　　4．基帶輸入信號碼型設置：

　　撥碼器4SW02 設置為“00001 “，4P01 產(chǎn)生32K 的 15 位m 序列輸出；4P03 輸出為4P01 波形的相對碼。

　　5. 跳線開關設置：

　　跳線開關37K02 1-2、3-4 相連。

　　6．載波幅度調(diào)節(jié)：

　　37W01：調(diào)節(jié)0 相載波幅度大小，使37TP02 峰峰值2～4V。(用示波器觀測37TP02 的幅度，載波幅度不宜過大，否則會引起波形失真)

　　37W02：調(diào)節(jié)π相載波幅度大小，使37TP03 峰峰值2～4V。（用示波器觀測37TP03 的幅度）。