南昌大學(xué)通信原理綜合設(shè)計實驗FSK PSK調(diào)制與解調(diào) 實驗報告

1、實 驗 報 告課程名稱： 通信原理綜合設(shè)計實驗 指導(dǎo)老師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 2016年 06月 16 日實驗一 7位偽隨機碼1110010設(shè)計一、實驗?zāi)康?1、了解數(shù)字信號的波形特點 2、掌握D觸發(fā)器延時設(shè)計數(shù)字電路的原理及方； 3、熟悉Multisim 13.0軟件的使用二、設(shè)計要求 設(shè)計7位偽隨機碼1110010，要求輸出波形沒有毛刺和抖動，波形穩(wěn)定效果較好，可用于后續(xù)的綜合設(shè)計實驗。三、實驗原理與仿真電路及結(jié)果要求產(chǎn)生7位偽隨機碼，根據(jù)M=2n-1=7,所以n=3，需要3個D觸發(fā)器，在32KHz正弦波或方波的時鐘信號觸發(fā)下，第三個D觸發(fā)器輸出端產(chǎn)生1110010的7位偽

2、隨機絕對碼。仿真電路及波形結(jié)果如下：圖一、7位偽隨機碼1110010產(chǎn)生電路圖二、7位偽隨機碼1110010波形觀察結(jié)果波形發(fā)現(xiàn)，偽隨機碼波形頻率較之信號源波形（32KHz）減小了，但幅值不變?nèi)詾?v.四、實驗心得與體會本實驗原理較為簡單，在大二上學(xué)期的數(shù)字電路與邏輯設(shè)計課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，且實驗前老師也給出了電路，故完成實驗只需要簡單的搭建仿真電路即可，產(chǎn)生正確的隨機碼波形也為后兩個設(shè)計實驗做好準(zhǔn)備。通過本次設(shè)計實驗，我重新復(fù)習(xí)了數(shù)字電路邏輯設(shè)計中的D觸發(fā)器產(chǎn)生特定數(shù)字序列的知識，同時也熟練了Multisim軟件的使用，為后續(xù)綜合設(shè)計實驗打下基礎(chǔ)。實驗二 2FSK調(diào)制、解調(diào)電路綜合設(shè)計一、實驗

3、目的1、掌握2FSK調(diào)制和解調(diào)的工作原理及電路組成2、學(xué)會低通濾波器和放大器的設(shè)計3、掌握LM311設(shè)計抽樣判決器的方法、判決門限的合理設(shè)定4、進(jìn)一步熟悉Multisim13.0的使用二、設(shè)計要求設(shè)計2FSK調(diào)制解調(diào)電路，載波f1=128KHz，f2=256KHz，基帶信號位7位偽隨機絕對碼（1110010）要求調(diào)制的信號波形失真小，不會被解調(diào)電路影響，并且解調(diào)出來的基帶信號盡量延時小、判決準(zhǔn)確。三、實驗電路與結(jié)果Ø 實驗總電路圖圖一、FSK調(diào)制、解調(diào)總電路Ø 調(diào)制電路1） 實驗所用的128KHz和256KHz載波正弦信號由對應(yīng)頻率的方波通過高低通濾波得到，子電路如下：圖二

4、、128KHz正弦載波信號生成電路圖三、256KHz正弦載波信號生成電路2） 實驗基帶信號7位偽隨機碼子電路（同實驗一）如下：圖四、基帶信號1110010生成子電路3）128KHz、256KHz載波信號、基帶信號、已調(diào)信號波形： 圖五、載波、基帶及已調(diào)信號波形Ø 解調(diào)電路1）解調(diào)部分電路如下：圖六、FSK解調(diào)電路以上電路中，解調(diào)運用的仍是4066芯片的開關(guān)特性來實現(xiàn)：將已調(diào)信號接入4066中并分別用128 KHz 、256KHz的信號源方波“識別”出已調(diào)信號中的128 KHz 和256KHz頻率的正弦信號，然后經(jīng)過兩個相同的32KHz（生成偽隨機碼的信號源頻率）的低通濾波器，濾出含有

5、基帶信號的“混合”波形，最后將這兩路信號接入LM311比較器，根據(jù)課本知識，這一步實現(xiàn)的是兩路信號的比較，誰大輸出誰，最終輸出解調(diào)信號。電路中，LM311比較器處接了兩個上拉電阻（R9、R10）和下拉電阻（R25），作用分別是使解調(diào)信號可正常輸出和矯正美觀解調(diào)波形。另32KHz的低通濾波器電路及最終所得的解調(diào)信號波形見下圖：圖七、32KHz低通濾波器圖八、FSK解調(diào)信號與基帶信號波形對比觀察波形結(jié)果發(fā)現(xiàn)，信號得到了較好的解調(diào)，基本恢復(fù)了基帶信號（上方為基帶信號，下方為解調(diào)信號）。不過解調(diào)信號與基帶信號存在一定的延時，這可能是由電路中的某些器件引起的，如：電路中4066、LM311芯片的觸發(fā)可能

6、導(dǎo)致信號延時；濾波電路中，電阻和電容也可能對相位產(chǎn)生影響，使信號延時。總體來說，F(xiàn)SK對基帶信號的調(diào)制和解調(diào)結(jié)果是比較合理的，實驗具有一定的準(zhǔn)確性。四、實驗心得體會：本實驗是FSK調(diào)制與解調(diào)的綜合性設(shè)計實驗，首先載波信號調(diào)用實驗一中的方波高低通生成正弦波方法得到，基帶信號調(diào)用實驗四中的偽隨機碼方法生成。另外實驗增加的難度在于，運用4066和LM311芯片實現(xiàn)已調(diào)信號的解調(diào)。首先充分利用了4066芯片的開關(guān)特性，“識別”出已調(diào)信號中兩個載波頻率的波形并進(jìn)行低通濾波得到兩路初解調(diào)信號，然后利用LM311芯片完成兩路信號的比較，同課本介紹的包絡(luò)檢波一樣，誰大輸出誰，完成信號的解調(diào)。實驗完成后，我思考

7、的問題是，為什么要通過比較器來得到解調(diào)信號。我的理解是：4066開關(guān)電路不像實驗五中的科斯塔斯環(huán)一樣鎖定頻率精準(zhǔn)，鎖住了頻率即輸出1，否則輸出0。對于128KHz的信號，利用256KHz的方波控制開關(guān)也同樣會有部分信號流過，且這部分信號低通濾波較難濾除干凈，所以采用比較信號大小的方法來決定信號的輸出，剔除掉這部分干擾信號完成解調(diào)。本實驗的綜合和性較強，且電路成分也比較多，宜采用子電路方法簡化電路以減少因電路間干擾而出現(xiàn)錯誤。實驗難點在于設(shè)計產(chǎn)生載波信號和解調(diào)部分的濾波器的設(shè)計，這直接影響到最后是否可成功解調(diào)出信號。在實驗一2KHz低通濾波器設(shè)計的基礎(chǔ)上，將其修改成所需截至頻率的濾波器較容易實現(xiàn)

8、，一般經(jīng)驗性的操作是將電容調(diào)小一個數(shù)量級，然后再觀察波形調(diào)整電阻來實現(xiàn)?？傊畬嶒炏聛碜屛腋邮炀毩薽ultisim仿真操作、不同截至頻率濾波器的調(diào)節(jié)技巧以及FSK調(diào)制與解調(diào)理論知識的理解。實踐結(jié)合起理論知識，使得我們更清晰的理解理論并提高了動手操作能力，受益略多。實驗三 2DPSK調(diào)制、解調(diào)電路綜合設(shè)計一、實驗?zāi)康?、掌握2DPSK調(diào)制和解調(diào)的工作原理及電路組成2、了解實現(xiàn)信號0相和相波形間轉(zhuǎn)換的電路3、掌握低通濾波器的參數(shù)設(shè)置和LM311抽樣判決器的判決電壓設(shè)置 4、熟練運用Multisim13.0,學(xué)會用軟件實現(xiàn)簡單的電路調(diào)試二、設(shè)計要求1. 設(shè)計2DPSK調(diào)制解調(diào)電路，載波f=512KH

9、z，基帶信號位7位偽隨機相對碼。要求調(diào)制的信號波形失真小，不會被解調(diào)電路影響，并且解調(diào)出的基帶信號盡量延時小，判決準(zhǔn)確。2. 采用子電路設(shè)計方法。3. 用4066芯片實現(xiàn)解調(diào)信號。三、實驗電路與結(jié)果Ø 實驗總電路圖圖一、PSK調(diào)制、解調(diào)總電路Ø 調(diào)制電路1） 實驗所用512KHz的載波正弦信號由對應(yīng)頻率的方波通過高低通濾波得到，子電路如下圖所示：圖二、512KHz正弦載波信號生成電路2） 實驗基帶信號7位偽隨機碼子電路（同實驗一）如下：圖三、基帶信號1110010生成子電路3）實驗中同、反相子電路圖：圖四、同相子電路圖五、反相子電路4）512KHz載波信號、同、反相信號、基

10、帶信號： 圖六、512KHz載波、同、反相信號、基帶信號波形圖其中，圖一的最上方為512KHz載波波形，中間為同相信號波形，最下方為反相信號波形。5）已調(diào)信號波形：圖七、已調(diào)信號波形Ø 解調(diào)電路1）解調(diào)部分電路如下：圖八、PSK解調(diào)電路以上電路中，解調(diào)運用的仍是4066芯片的開關(guān)特性來實現(xiàn)：將已調(diào)信號接入4066中并用512KHz的信號源方波“識別”出已調(diào)信號中的同反相512KHz頻率的正弦信號，然后經(jīng)過兩個相同截至頻率的低通濾波器（理論值為32KHz，即與生成偽隨機碼的信號源頻率一致），濾出含有基帶信號的“混合”波形。參考“混合”波形的幅值設(shè)置一個合理的判決門限電壓值（本實驗中給的

11、是1v），與所得的“混合”信號一起接入LM311比較器中比較，最后得到解調(diào)信號。電路中，LM311比較器處接了下拉電阻（R25），作用是使解調(diào)信號可正常輸出解調(diào)波形。另解調(diào)低通濾波器電路及最終所得的解調(diào)信號波形見下圖：圖九、解調(diào)低通濾波器電路圖十、PSK解調(diào)信號與基帶信號波形對比觀察波形結(jié)果發(fā)現(xiàn)，信號得到了較好的解調(diào)，基本恢復(fù)了基帶信號（上方為基帶信號，下方為解調(diào)信號）。但解調(diào)信號與基帶信號間存在一定的延時，這與FSK實驗中一樣，可能是由電路中的某些器件引起的，如：電路中4066、LM311芯片的觸發(fā)可能導(dǎo)致信號延時；濾波電路中，電阻和電容也可能對相位產(chǎn)生影響，使信號延時?？傮w來說，PSK對基

12、帶信號的調(diào)制和解調(diào)結(jié)果是比較合理的，實驗具有一定的準(zhǔn)確性。四、實驗心得體會：本實驗是PSK調(diào)制與解調(diào)的綜合性設(shè)計實驗，在上個FSK調(diào)制解調(diào)設(shè)計實驗的基礎(chǔ)上，完成本實驗相對簡單了一些。實驗的核心內(nèi)容在于：運用4066和LM311芯片實現(xiàn)已調(diào)信號的解調(diào)。首先充分利用了4066芯片的開關(guān)特性，“識別”出已調(diào)信號中同反相的兩個載波信號并經(jīng)過低通濾波得到初解調(diào)信號。通過參考初解調(diào)信號的幅值給定一個合理的判決門限電壓值，然后與初解調(diào)信號一起接入LM311芯片進(jìn)行信號比較，得到解調(diào)信號。實驗完成后，我思考的問題是，通過給定一個判決門限值與初解調(diào)信號比較是怎樣實現(xiàn)信號解調(diào)的。我的理解是：接入4066解調(diào)芯片的信號都是含有512KHz頻率的信號，故開關(guān)電路一直都會有信號流過。但是已調(diào)信號的相位跳變點正是直接攜帶基帶信號信息的，當(dāng)這個跳變點遇上512KHz的方波時，經(jīng)過開關(guān)電路即會產(chǎn)生幅值的前后變化，故我們可以設(shè)置一個處于幅值變化之間的某個電壓值作為判決門限值，這樣即可實現(xiàn)同反相載波的區(qū)分，解調(diào)出基帶信號的。本實