實驗內容

1.二相BPSK調制解調實驗
2.二相DPSK調制解調實驗
3.PSK解調載波提取實驗

一. 實驗目的

? 1.掌握二相BPSK（DPSK）調制解調的工作原理及電路組成。
? 2.了解載頻信號的產生方法。
? 3.掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法。

二. 實驗電路工作原理

（一）調制實驗：
??? 在本實驗中，絕對移相鍵控（PSK）是采用直接調相法來實現的，也就是用輸入的基帶信號直接控制已輸入載波相位的變化來實現相位鍵控。
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? 圖1是二相PSK（DPSK）調制器電路框圖。
??? PSK調制在數字通信系統中是一種極重要的調制方式，它的抗干擾噪聲性能及通頻帶的利用率均優先于ASK移幅鍵控和FSK移頻鍵控。因此，PSK技術在中、高速數據傳輸中得到了十分廣泛的應用。

1.載波倒相器

??? 模擬信號的倒相通常采用運放作倒相器，電路由U304等組成，來自1.024MHz載波信號輸入到U304的反相輸入端2腳，在輸出端即可得到一個反相的載波信號，即p相載波信號。為了使0相載波與p相載波的幅度相等，在電路中加了電位器W302。

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的。

??? 0相載波與p相載波分別加到模擬開關1：U302：A的輸入端（1腳）、模擬開關2：U302：B的輸入端（11腳），在數字基帶信號的信碼中，它的正極性加到模擬開關1的輸入控制端（13腳），它反極性加到模擬開關2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1的輸入控制端為高電平，模擬開關1導通，輸出0相載波，而模擬開關2的輸入控制端為低電平，模擬開關2截止。反之，當信碼為“0”碼時，模擬開關1的輸入控制端為低電平，模擬開關1截止。而模擬開關2的輸入控制端卻為高電平，模擬開關2導通。輸出p相載波，兩個模擬開關的輸出通過載波輸出開關K303合路疊加后輸出為二相PSK調制信號，如圖8-3所示。

在數據傳輸系統中，由于相對移相鍵控調制具有抗干擾噪聲能力強，在相同的信噪比條件下，可獲得比其他調制方式（例如：ASK、FSK）更低的誤碼率，因而這種方式廣泛應用在實際通信系統中。

相對移相，就是利用載波相位的相對值來傳遞信息，也就是利用前后碼元載波相位的相對變化來傳遞信息，所以也稱為“差分移相”。理論分析和實際試驗證明：在恒參信道下，移相鍵控比振幅鍵控、頻率鍵控，不但具有較高的抗干擾性能，而且可更經濟有效地利用頻帶。所以說它是一種比較優越的調制方式，因而在實際中得到了廣泛的應用。

（二）解調實驗：

二相PSK(DPSK)解調器的總電路方框圖如圖8-4所示。二相PSK(DPSK)的載波為1.024MHz，數字基帶信號的碼元速率有32Kbit/s。

從圖8-4可見，該解調器由三部分組成：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，是數字載波傳輸系統必不可少的重要組成部分。載波恢復的具體實現方案采用同相正交環解調。

? 1.二相(PSK，DPSK)信號輸入電路??

由BG701(3DG6)組成射隨器電路，對發送端送來的二相(PSK、DPSK)信號進行前后級隔離，由U701(LM311)組成模擬信號放大電路，進一步對輸入小信號的二相(PSK、DPSK)信號進行放大后送至鑒相器1與鑒相器2分別進行鑒相。
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???????????????????????????????????? 圖2?? 解調器總方框圖

2.同相正交環鎖相環提取載波電路

??? 在這種環路里，誤差信號是由兩個鑒相器提供的。VCO壓控振蕩器給出兩路互相正交的載波信號分別送至兩鑒相器，輸入的二相(PSK，DPSK)信號經過兩個鑒相器分別鑒相后，由低通濾波器濾除載波頻率以上的高頻分量，分別送入兩判決器進行判決后得到基帶信號Ud1與Ud2，其中Ud1中包含著碼元信息，但無法對VCO壓控振蕩器進行控制。只有將Ud1、Ud2經過基帶模擬相乘器相乘后，就可以去掉碼元信息，得到反映VCO輸出信號與輸入載波間的相位差的誤差控制電壓，從而實現了對VCO壓控振蕩器的控制。見圖8-5所示。

當74S124的第7腳輸出的中心振蕩頻率偏離4.096MHz時，此時一方面可改變CA701中的電容值，另一方面也可調節W701和W702，用頻率計監視測量點TP704上的頻率值，使其準確而穩定地輸出4.096MHz的載波信號。

該4.096MHz的載波信號經過分頻(÷4)電路：U709與U710(74LS74)兩次分頻變成1.024MHz載波信號，并完成π/2相移相。由U710∶B的9腳輸出π/2相去鑒相器2的控制信號輸入端U302∶D(4066)的6腳，由U710∶A的5腳輸出0相載波信號去鑒相器1的控制信號輸入端U302∶C(4066)的5腳。這樣就完成了載波恢復的功能。

圖8-6是該解調環各輸出測量點波形圖。

三. 實驗內容

1.二相BPSK調制實驗
??? 用內載波發生器產生的信號作輸入載波信號來觀察TP301～TP307各測量點的波形。

2.二相DPSK調制實驗
加入差分編碼器電路來傳輸二相DPSK信號，即將開關K302置成2腳與3腳相連，其它開關設置不變，重做上述內容。

3.二相BPSK解調實驗

4.二相DPSK解調實驗

5.PSK解調載波提取實驗

詳細內容如下：

將實驗中二相PSK(DPSK)的電路調整好后，再將本實驗電路調整到最佳狀態，逐一測量TP701～TP704各點處的波形，畫出波形圖并作記錄，注意相位、幅度之間的關系。

四. 實驗步驟及注意事項

? 1.按下按鍵開關：K01、K02、K700。

? 2.跳線開關設置：

??? K3012–3、K3021–2或K3022–3或K3025–6或K3026–7、K3031-2與3-4、 K3042–3、K7012-3。

? 3．調節W301，使TP301約為VPP=2∽3V的正弦波。調節W302，使TP302為TP301的反相波形，兩者幅度相等，相位相反。

? 4.跳線開關設置功能如下：
??? K3011-2：輸入CVSD（ΔM）編碼的數字輸出信號；
??? K3012-3：32KB/s偽隨機碼，碼型為000011101100101。
??? K3021-2：偽隨機碼，碼序列為000011101100101，速率為32KHz的絕對碼。
??? K3022-3：偽隨機碼，碼序列為000011101100101，速率為32KHz的相對碼。
??? K3025-6：128KHz方波，碼序列為1010碼。
??? K3026-7：64KHz方波，碼序列為1010碼。
??? K303? ：合路疊加開關。
??? K3042-3：1.024MHz方波，作為載波輸入。K3041-2：斷開。
??? K7012-3：輸入PSK調制信號。K7011-2：斷開。

? 5.做二相BPSK實驗時，必須把開關K302的1腳與2腳相連接。
?做二相DPSK實驗時，必須把開關K302的2腳與3腳相連接。

? 6．PSK解調時：

? (1)首先要使PSK調制電路正常工作。
? (2)在CA701上插上電容，使振蕩器工作頻率為4.096MHz，電容在80Pf～120Pf之間。

五. 測量點說明

? TP301：輸入載波信號，K304的2與3相連，頻率為1.024MHz方波信號。當波形不
???????? 好時，可調節電位器W301。?????????????????????????????????????
??? TP302：波形同TP301反相，波形不好時，可調節電位器W302。?????????????
??? TP303：32KHz調制工作時鐘信號。
??? TP304：數字基帶信號偽隨機碼輸出波形，碼型有：
???????? (1)K3021-2：偽隨機碼，碼元序列為000011101100101，速率為32KHz的絕對碼。
???? (2)K3022-3：偽隨機碼，碼元序列為000011101100101，速率為32KHz的相對碼。
???? (3)K3025-6：128KHz方波，碼元序列為1010碼。
???? (4)K3026-7：64KHz方波， 碼元序列為1010碼。
?????? TP305：PSK的0相載波輸出，當K303都斷開時。
??? TP306：PSK的π相載波輸出，當K303都斷開時。
??? TP307：PSK調制信號輸出波形，當K303都相連時，即1與2、3與4腳都相接。
??? TP701：PSK解調信號輸入波形，當K701的2與3相接。
? TP702：壓控振蕩器輸出4.096MHz的載波信號，用頻率計監視測量點TP704上的頻
???????? 率值有偏差時，此時一方面可改變CA701中的電容值，另一方面也可調節W701
????????? 和W702，使其準確而穩定地輸出4.096MHz的載波信號。
??? TP703：頻率為1.024MHz的0相載波輸出信號。
??? TP704：頻率為1.024MHz的π/2相載波輸出信號。

??? TP705：PSK解調輸出波形，即數字基帶信號。

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