QPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-6

1、 QPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解QPSK調(diào)制的基本工作原理2、掌握QPSK發(fā)送眼圖的觀察二、實(shí)驗(yàn)儀器1、ZH7001通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺(tái)2、示波器 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理QPSK是在一個(gè)調(diào)制符號(hào)中傳輸兩個(gè)比特，其比BPSK的帶寬效率高一倍。載波的相位為四個(gè)間隔相等的值，每一個(gè)相位值對(duì)應(yīng)于唯一的一對(duì)消息，如圖所示。對(duì)QPSK信號(hào)的調(diào)制過程如下：輸入比特流a（t）分為兩路比特流I（t）、Q（t）（同相和正交流），每個(gè)的比特率為Rs= Rb/2。比特流I（t）叫做“偶流”，Q（t）叫做“奇流”。兩個(gè)二進(jìn)制序列分別用兩個(gè)正交的載波進(jìn)行調(diào)制，Q支路的載波相位較I支路的相位滯后900。兩個(gè)已調(diào)信號(hào)每

2、一個(gè)都可以看作是一個(gè)BPSK信號(hào)（只不過對(duì)它們的調(diào)制載波存在限制），對(duì)它們相加產(chǎn)生一個(gè)QPSK信號(hào)。與BPSK一樣，每一支路在進(jìn)行調(diào)制之前一般要進(jìn)行Nyquist成形濾波使QPSK信號(hào)的功率譜限制在分配的帶寬內(nèi)。這樣可以防止信號(hào)能量泄漏到相鄰的信道，還能去除在調(diào)制過程中產(chǎn)生的帶外雜散信號(hào)。同時(shí)還必需保證不產(chǎn)生碼間串?dāng)_。在一般通信系統(tǒng)中，脈沖成形在基帶進(jìn)行。對(duì)QPSK的成形濾波一般也是在基帶采用查表法實(shí)現(xiàn)，具體的實(shí)現(xiàn)方法與過程見BPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)一節(jié)，這兒不再敘述。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、準(zhǔn)備：首先通過菜單將“通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”調(diào)制方式設(shè)置成“QPSK傳輸系統(tǒng)”模式；用示波器測(cè)量時(shí)鐘信號(hào)，如果有脈沖

3、波形，說明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已正常工作；如果沒有脈沖波形，則需按面板上的復(fù)位按鈕重新對(duì)硬件進(jìn)行初始化。 2、QPSK調(diào)制基帶信號(hào)眼圖觀測(cè)（1）通過菜單選擇不激活“匹配濾波”方式（未打勾），此時(shí)基帶信號(hào)頻譜成形濾波器全部放在發(fā)送端。以時(shí)鐘（TPMZ07）作同步，觀測(cè)發(fā)送信號(hào)眼圖（TPi03）的波形。成形濾波器使用升余弦響應(yīng)，=0.4。判斷信號(hào)觀察的效果。（2）通過菜單選擇激活“匹配濾波”方式（打勾），此時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成收發(fā)匹配濾波最佳接收機(jī)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。仔細(xì)觀察和區(qū)別與上述兩種方式下發(fā)送信號(hào)眼圖的波形。注：當(dāng)通過選擇菜單激活“匹配濾波”方式時(shí)，表示系統(tǒng)按匹配濾波最佳接收機(jī)組成，即發(fā)射機(jī)端和接收機(jī)端采用同樣

4、的開根號(hào)升余弦響應(yīng)濾波器。當(dāng)未激活“匹配濾波”方式時(shí)，系統(tǒng)為非匹配最佳接收機(jī)，整個(gè)濾波器滾降特性全部放在發(fā)射機(jī)端完成，但信道成形濾波器特性不變。思考：怎樣的系統(tǒng)才是最佳的？ 時(shí)鐘（TPMZ07）作同步，發(fā)送信號(hào)眼圖（TPi03）的波形： 匹配濾波 匹配濾波后“眼圖”波形較穩(wěn)定，此時(shí)系統(tǒng)最佳.3、I路和Q路調(diào)制信號(hào)的相平面（矢量圖）信號(hào)觀察（1）測(cè)量I支路和Q支路信號(hào)李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察合成矢量圖，其相位矢量圖應(yīng)為四種相位。（2）通過菜單選擇“匹配濾波”方式設(shè)置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。仔細(xì)觀察和區(qū)別兩種方式下矢量圖信號(hào)。匹配濾波 4、QPSK調(diào)制信

5、號(hào)包絡(luò)觀察：QPSK調(diào)制為非恒包絡(luò)調(diào)制，調(diào)制載波信號(hào)包絡(luò)具有明顯的過零點(diǎn)。通過本測(cè)量讓學(xué)生熟悉QPSK調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)特征。 5、QPSK調(diào)制信號(hào)頻譜測(cè)量 （不做）此項(xiàng)測(cè)量視學(xué)校儀表情況而定，無頻譜儀可不測(cè)量。測(cè)量時(shí)，用一條中頻電纜將頻譜儀連結(jié)接到調(diào)制器的KO02端口。調(diào)整頻譜儀中心頻率為1.024MHz，掃描頻率為10KHz/DIV，分辨率帶寬為110KHz左右，調(diào)整頻率儀輸入信號(hào)衰減器和掃描時(shí)間為合適位置。觀測(cè)QPSK信號(hào)頻譜，測(cè)量調(diào)制頻譜占用帶寬、電平等，記錄實(shí)際測(cè)量結(jié)果，畫下測(cè)量波形。 6、 解調(diào)器失鎖時(shí)的眼圖信號(hào)觀測(cè)（1）準(zhǔn)備：用中頻電纜連結(jié)，建立中頻自環(huán)（自發(fā)自收）。（2）將跳線開關(guān)

6、KL01設(shè)置在2_3位置（開環(huán)），使收發(fā)端的頻差可以通過電位器WL01進(jìn)行調(diào)整。（3）通過調(diào)整電位器WL01增加收發(fā)頻差。（4）用時(shí)鐘信號(hào)TPMZ07作同步，觀測(cè)失鎖時(shí)的解調(diào)器眼圖信號(hào)TPJ05，熟悉QPSK調(diào)制器失鎖時(shí)的眼圖信號(hào)（未張開）。觀測(cè)失鎖時(shí)正交支路解調(diào)器眼圖信號(hào)TPJ06波形。注意：將示波器時(shí)基從正常位置調(diào)整25ms/DIV對(duì)比觀測(cè)。 時(shí)鐘信號(hào)TPMZ07作同步時(shí)，失鎖時(shí)的解調(diào)器眼圖信號(hào)TPJ05、 失鎖時(shí)正交支路解調(diào)器眼圖信號(hào)TPJ06波形，依次如圖所示：7、在大頻差情況下，接收端I路和Q路解調(diào)信號(hào)的相平面（矢量圖）波形觀察（1）通過調(diào)整電位器WL01增加收發(fā)頻差。（2）測(cè)量I支

7、路（TPJ05）和Q支路信號(hào)（TPJ06）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPJ05和TPJ06的合成矢量圖。在收發(fā)頻偏較大時(shí)為什么觀察不到QPSK的星座圖。 8、調(diào)整減小收發(fā)頻差觀察解調(diào)器接收端I路和Q路的相平面（矢量圖）波形觀察（1）通過調(diào)整電位器WL01減小收發(fā)頻差調(diào)整電位器WL01（改變接收本地載頻即改變收發(fā)頻差），同時(shí)觀察發(fā)端載波TPK06與接收端本地載波TPLZ04，使兩點(diǎn)TPK06、TPLZ04波形達(dá)到相干。（2）觀測(cè)接收端失鎖時(shí)I路和Q路的合成矢量圖。掌握解調(diào)器時(shí)I路和Q路解調(diào)信號(hào)的相平面（矢量圖）波形的變化，分析測(cè)量結(jié)果。 9、接收端解

8、調(diào)器眼圖信號(hào)觀測(cè)（1）通過調(diào)整電位器WL01減小收發(fā)頻差：調(diào)整電位器WL01（改變接收本地載頻即改變收發(fā)頻差），同時(shí)觀察發(fā)端載波TPK06與接收端本地載波TPLZ04，使兩點(diǎn)TPK06、TPLZ04波形達(dá)到相干。（2）低通濾波之前QPSK解調(diào)測(cè)量：觀察QPSK解調(diào)基帶信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ01的波形，觀測(cè)時(shí)仍用時(shí)鐘TPMZ07（TPN02）作同步進(jìn)行觀察。（3）低通濾波之后QPSK解調(diào)測(cè)量：觀察QPSK解調(diào)基帶信號(hào)經(jīng)濾波之后在測(cè)試點(diǎn)TPJ05的波形（在A/D模塊內(nèi)），觀測(cè)時(shí)仍用時(shí)鐘TPMZ07（TPN02）作同步，比較其兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系。分析TPJ01、TPJ05波形的差異。將接收端與發(fā)射端眼圖信號(hào)TPI03進(jìn)行比較，觀測(cè)接收眼圖信號(hào)有何變化（有噪聲、頻差）。（4）觀測(cè)正交Q支路眼圖信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ06（在A/D模塊內(nèi)）波形，比較與TPJ05測(cè)試波形有什么不同？（相同還是不同？） 上方：TPJ05穩(wěn)定下方：TPJ06中間周期性變化 故波形不同 10、加噪QPSK傳輸系統(tǒng)性能觀察（5）準(zhǔn)備：將噪聲模塊內(nèi)的噪聲輸出電平調(diào)整開關(guān)SWO01設(shè)置