PSK(DPSK)調(diào)制與解調(diào)

實(shí)驗(yàn)題目PSK（DPSK）調(diào)制與解調(diào) 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、掌握產(chǎn)生PSK(DPSK)信號(hào)的方法。3、掌握PSK(DPSK)信號(hào)的頻譜特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察絕對(duì)碼和相對(duì)碼的波形。2、觀察PSK(DPSK)信號(hào)波形。3、觀察PSK(DPSK)信號(hào)頻譜。4、觀察PSK(DPSK)相干解調(diào)器各點(diǎn)波形。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、信號(hào)源模塊2、數(shù)字調(diào)制模塊3、數(shù)字解調(diào)模塊4、20M雙蹤示波器5、導(dǎo)線(xiàn)若干四、實(shí)驗(yàn)原理1、2PSK(2DPSK)調(diào)制原理2PSK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相位載波和相位載波分別代表傳1和傳0，其時(shí)域波形示意圖如圖所示。 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(chēng)為2PSK的“倒”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。如圖為對(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(shuō)明，解調(diào)2DPSK信號(hào)時(shí)并不依賴(lài)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”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(wú)法分辨的。這說(shuō)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。2DPSK的調(diào)制原理與2FSK的調(diào)制原理類(lèi)似，也是用二進(jìn)制基帶信號(hào)作為模擬開(kāi)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基帶輸入”和“PSK載波輸入”輸入，差分變換的時(shí)鐘信號(hào)從“PSK-BS輸入”點(diǎn)輸入，其原理框圖如圖所示：2DPSK調(diào)制原理框圖2、2PSK（2DPSK）解調(diào)原理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)，原理框圖如圖所示。2DPSK調(diào)制信號(hào)從“PSK-IN”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(guò)U09（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(guò)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U12（74HC74）構(gòu)成，其時(shí)鐘為基帶信號(hào)的位同步信號(hào)），那么可以得到2PSK的解調(diào)信號(hào)。再經(jīng)過(guò)逆差分變換電路（由U12（74HC74）、U13（74HC86）組成），就可以得到2DPSK的解調(diào)信號(hào)了。2PSK解調(diào)原理框圖五、 實(shí)驗(yàn)步驟1、將信號(hào)源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、數(shù)字解調(diào)模塊、同步提取模塊、頻譜分析模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2、插上電源線(xiàn)，打開(kāi)主機(jī)箱右側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，再分別按下五個(gè)模塊中的開(kāi)關(guān)POWER1、POWER2，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管LED01、LED02發(fā)光，按一下信號(hào)源模塊的復(fù)位鍵，五個(gè)模塊均開(kāi)始工作。3、PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)（1）將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625KHz的周期性NRZ碼和64KHz的正弦波（幅度為3V左右）分別送入數(shù)字調(diào)制模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK（DPSK）基帶輸入”和“PSK（DPSK）載波輸入”。（2）將數(shù)字調(diào)制模塊中的撥位開(kāi)關(guān)S01撥到0，以信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK基帶輸入”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基帶輸入”與“PSK調(diào)制輸出”的波形。并將這兩點(diǎn)的信號(hào)送入頻譜分析模塊進(jìn)行分析，觀察其頻譜。4、PSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)（1）將信號(hào)源模塊的位同步信號(hào)的頻率恢復(fù)為15.625KHz，用信號(hào)源模塊產(chǎn)生的NRZ碼為基帶信號(hào)，將同步信號(hào)提取模塊的撥碼開(kāi)關(guān)SW01的第一位撥上。將數(shù)字解調(diào)模塊中的撥位開(kāi)關(guān)S01撥到0，合理連接信號(hào)源模塊與數(shù)字調(diào)制模塊，使數(shù)字調(diào)制模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“PSK調(diào)制輸出”能輸出正確的PSK調(diào)制波形。（2）將“PSK調(diào)制輸出”的輸出信號(hào)送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK-IN”，將“PSK調(diào)制輸出”的波形送入同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“S-IN”，使信號(hào)輸出點(diǎn)“載波輸出”能輸出提取出的正確的載波信號(hào)（方法請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)十五），再將該點(diǎn)的輸出波形送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“載波輸入”，觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“PSK-OUT”處的波形，并調(diào)節(jié)標(biāo)號(hào)為“PSK/DPSK判決電壓調(diào)節(jié)”的電位器，直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的NRZ碼為止(電位器W01可調(diào)節(jié)乘法器的平衡度，該處在出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)好，請(qǐng)勿自行調(diào)節(jié))。將點(diǎn)“PSK-OUT”輸出的波形送入同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“NRZ-IN”，再將同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“位同步輸出”輸出的波形送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK-BS”，觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“OUT4”、“PSK解調(diào)輸出”處的波形，并與信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ碼進(jìn)行比較。可將信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ碼與“PSK解調(diào)輸出”進(jìn)行比較，可觀察到“倒”現(xiàn)象。5、DPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)（1）將信號(hào)源模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“BS”與數(shù)字調(diào)制模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“DPSK位同步輸入”相連接，將信號(hào)源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625KHz（即將SW04，SW05撥為00000001 00101000）NRZ碼和64KHz的正弦波（幅度為3V左右）分別送入數(shù)字調(diào)制模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“DPSK基帶輸入”和“DPSK載波輸入”。（2）數(shù)字調(diào)制模塊中的撥位開(kāi)關(guān)S01撥到1，用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“DPSK基帶輸入”與“差分編碼輸出”輸出的波形。用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“差分編碼輸出”和“DPSK調(diào)制輸出”的波形。6、DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)（1）將同步信號(hào)提取模塊的撥碼開(kāi)關(guān)SW01的第一位撥上。將數(shù)字調(diào)制模塊中的撥位開(kāi)關(guān)S01撥到1。（2）將“DPSK調(diào)制輸出”的輸出信號(hào)送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“DPSK-IN”。將“DPSK調(diào)制輸出”的波形送入同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“S-IN”，使信號(hào)輸出點(diǎn)“載波輸出”能輸出提取出的正確的載波信號(hào)，再將該點(diǎn)的輸出波形送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“載波輸入”。觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“DPSK-OUT”處的波形，并調(diào)節(jié)標(biāo)號(hào)為“PSK/DPSK判決電壓調(diào)節(jié)”的電位器，直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的NRZ碼為止。（3）將點(diǎn)“DPSK-OUT”輸出的波形送入同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“NRZ-IN”，再將同步信號(hào)提取模塊的信號(hào)輸出點(diǎn)“位同步輸出”輸出的波形送入數(shù)字解調(diào)模塊的信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK-BS”。觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“OUT4”、 “DPSK解調(diào)輸出”處的波形，并與信號(hào)源產(chǎn)生 的NRZ碼進(jìn)行比較。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果PSK基帶輸入”與“PSK調(diào)制輸出”的波形 PSK-OUT: 倒”現(xiàn)象 DPSK基帶輸入”與“差分編碼輸出”差分編碼輸出”和“DPSK調(diào)制輸出 DPSK-OUT: OUT4 DPSK 七、思考題1：比較2PSK與2DPSK的解調(diào)信號(hào)，并解釋“倒”現(xiàn)象。答：輸出信號(hào)和基帶信號(hào)因?yàn)橄辔徊煌霈F(xiàn)相位差為半個(gè)周期的情況