《通信原理》课程教学资源（实验指导）数字调制解调实验.pdf_大学文库

实验三数字调制解调实验信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。本实验电路中，由信号源提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。（一）FSK调制电路工作原理FSK调制解调电原理框图，如图9-1所示：图9-2是它的调制电路电原理图，输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制f，=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2-16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出fi=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。电路中的两路载频（f1、fz）由内时钟CPLD信号发生器产生，经过开关K901：K902送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U901：A与U901：B（4066)。（二）FSK解调电路工作原理FSK信号的解调方式很多，有相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调等多种方式。本实验中采用了相干解调法。FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电路电原理图如图9-3所示。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频fi上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。详细对该芯片介绍见实验十二。压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图9-3中R924、R925、CA901主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R929、C904构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕提、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些：从提高环露的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。当输入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏。可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。关于FSK调制原理波形见图9-4所示。27

实验三数字调制解调实验 27 信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。本实验电路中，由信号源提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。（一） FSK 调制电路工作原理 FSK 调制解调电原理框图，如图 9-1 所示；图 9-2 是它的调制电路电原理图。输入的基带信号由转换开关 K904 转接后分成两路，一路控制 f1=32KHz 的载频，另一路经倒相去控制 f2=16KHz 的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关 1 打开，模拟开关 2 关闭，此时输出 f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关 1 关闭，模拟开关 2 开通。此时输出 f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的 FSK 信号。电路中的两路载频(f1、f2）由内时钟 CPLD 信号发生器产生，经过开关 K901，K902 送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关 U901∶A 与 U901∶B(4066)。（二） FSK 解调电路工作原理 FSK 信号的解调方式很多，有相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调等多种方式。本实验中采用了相干解调法。FSK 集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电路电原理图如图 9-3 所示。 FSK 集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在 FSK 的一个载频 f1上，对应输出高电平，而对另一载频 f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。 FSK 锁相环解调器中的集成锁相环选用了 MC14046。详细对该芯片介绍见实验十二。压控振荡器的中心频率设计在 32KHz。图 9-3 中 R924、R925、CA901 主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R929、C904 构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。当输入信号为 16KHz 时，环路失锁。此时环路对 16KHz 载频的跟踪破坏。可见，环路对 32KHz 载频锁定时输出高电平，对 16KHz 载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对 32KHz 锁定，对 16KHz 失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。关于 FSK 调制原理波形见图 9-4 所示

实验三数字调制解调实验二相PSK(DPSK）调制解调实验实验内容1.二相BPSK调制解调实验2.二相DPSK调制解调实验3.PSK解调载波提取实验一。实验目的1.掌握二相BPSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成。2.了解载频信号的产生方法，3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。二。实验电路工作原理（一）调制实验：在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控图10-1是二相PSK（DPSK）调制器电路框图。图10-2是它的电原理图。PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗于扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。下面对图10-2中的电路作一分析。1.载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，电路由U304等组成，来自1.024MHz载波信号输入到U304的反相输入端2脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即元相载波信号。为了使0相载波与元相载波的幅度相等，在电路中加了电位器W302。2.模拟开关相乘器对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0相载波与元相载波分别加到模拟开关1：U302：A的输入端（1脚）、模拟开关2：U302：B的输入端（11脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的输入控制端（13脚），它反极性加到模拟开关2的输入控制端（12脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关1的输入控制端为高电平，模拟开关1导通输出0相载波，而模拟开关2的输入控制端为低电平，模拟开关2截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关1的输入控制端为低电平，模拟开关1截止。而模拟开关2的输入控制端却为高电平，模拟开关2导通。输出元相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出开关K303合路叠加后输出为二相PSK调制信号，如图10-3所示。在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗于扰噪声能力强，在相同的信噪比32

实验三数字调制解调实验 32 二相 PSK(DPSK)调制解调实验实验内容 1.二相 BPSK 调制解调实验 2.二相 DPSK 调制解调实验 3.PSK 解调载波提取实验一. 实验目的 1.掌握二相 BPSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成。 2.了解载频信号的产生方法。 3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。二. 实验电路工作原理（一）调制实验：在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。图 10-1 是二相 PSK（DPSK）调制器电路框图。图 10-2 是它的电原理图。 PSK 调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于 ASK 移幅键控和 FSK 移频键控。因此，PSK 技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。下面对图 10-2 中的电路作一分析。 1.载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，电路由 U304 等组成，来自 1.024MHz 载波信号输入到 U304 的反相输入端 2 脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即相载波信号。为了使 0 相载波与相载波的幅度相等，在电路中加了电位器 W302。 2.模拟开关相乘器对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。 0 相载波与相载波分别加到模拟开关 1：U302：A 的输入端（1 脚）、模拟开关 2：U302： B 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关 1 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关 2 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 1 的输入控制端为高电平，模拟开关 1 导通，输出 0 相载波，而模拟开关 2 的输入控制端为低电平，模拟开关 2 截止。反之，当信码为 “0”码时，模拟开关 1 的输入控制端为低电平，模拟开关 1 截止。而模拟开关 2 的输入控制端却为高电平，模拟开关 2 导通。输出相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出开关 K303 合路叠加后输出为二相 PSK 调制信号，如图 10-3 所示。在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比

实验三数字调制解调实验条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。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”。理论分析和实际试验证明：在恒参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经济有效地利用频带。所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广泛的应用。DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列（aa)，通过差分编码器变成相对码序列(b.)，然后再用相对码序列(ba)，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。按键SW301，用来将D触发器Q端输出置“1”。在绝对相移方式，由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的。因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0相变元相或元相变0相），则恢复的数字信息就会发生0变1或1变0，从而造成错误的恢复。在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。如，由于某种突然的动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现，但如果传输的是计算机输出的数据信号，将会使恢复的数据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。图10-5（a）是差分编码器电路，可用模二加法器延时器（延时一个码元宽度T.）来实现这两种码的互相转换。设输入的相对码a.为1110010码，则经过差分编码器后输出的相对码b.为1011100，即b.=a,④b1。图10-5（b）是它的工作波形图。33

实验三数字调制解调实验 33 条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。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”。理论分析和实际试验证明：在恒参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经济有效地利用频带。所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广泛的应用。 DPSK 调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制 PCM 编码器输出的数字信号）作为绝对码序列an，通过差分编码器变成相对码序列bn，然后再用相对码序列bn，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是 DPSK 已调信号。按键 SW301，用来将 D 触发器 Q 端输出置“1”。在绝对相移方式，由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的。因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0 相变 相或相变 0 相），则恢复的数字信息就会发生 0 变 1 或 1 变 0，从而造成错误的恢复。在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。如，由于某种突然的骚动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现，但如果传输的是计算机输出的数据信号，将会使恢复的数据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。 DPSK 是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示 1，无跳变表示 0。图 10-5（a）是差分编码器电路，可用模二加法器延时器（延时一个码元宽度 Tb)来实现这两种码的互相转换。设输入的相对码 an为 1110010 码，则经过差分编码器后输出的相对码 bn为 1011100，即 bn= an bn–1。图 10-5（b）是它的工作波形图