2.数字调制 - 通信原理实验报告

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1、计算机与信息工程学院验证性实验报告专业：通信工程年级/班级：2011级2013—2014学年第二学期课程名称通信原理指导教师杨育捷本组成员学号姓名实验地点计科楼501实验时间周二5-6节项目名称数字调制实验类型验证性一、实验目的1、掌握绝对码(AK)、相对码(BK)的概念以及它们之间的关系。2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。3、掌握BK与2PSK信号波形之间的关系、AK与2DPSK信号波形之间的关系。4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。二、实验原理及方法数字调制分为二进制调制和多进制调制，二进制调制是多进制调制的基础。在H

2、USTTX系列实验设备中只包含二进制数字调制，多进制调制实验由仿真软件实现，需要仿真软件的读者可以向作者索取，当然也可以使用有关商业软件或自己开发。本实验使用数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号和位定时信号。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。调制模块内部使用+5V电源。数字调制模块的原理方框图如图2.1所示，电原理图如图2.2所示。图中CLK-IN接信源模块晶振的输出信号CLK，NRZ-IN(AK)接信源模块的输出信号NRZ-OUT（AK），BS-IN接信源模块的输出位定时信号BS-OUT，它们已在

3、印刷电路板上连通。图2.1数字调制方框图数字调制模块上有以下信号测试点：·CAR2DPSK和2ASK的载波信号测试点河南师范大学计算机与信息工程学院·BK相对码测试点·2DPSK2DPSK信号测试点，VP-P>0.5V·2FSK2FSK信号测试点，VP-P>0.5V·2ASK2ASK信号测试点，VP-P>0.5V图2.2数字调制模块电原理图图2.1中各单元与图2.2中元器件的对应关系如下：·¸2（A）U18B：双D触发器74LS74·¸2（B）U9B：双D触发器74HC74·滤波器AV1：三极管9013，电感L1，电容C7·滤波器BV6：三极管9013，电感L2，电容C2·码变换器U18A：

4、双D触发器74LS74；U19A：异或门74LS86·2ASK调制器U22：三路二选一模拟开关4053·2FSK调制器U22：三路二选一模拟开关4053·2PSK调制器U21：八选一模拟开关4051·放大器V5：三极管9013·射随器V3：三极管9013河南师范大学计算机与信息工程学院数字调制模块将数字信源模块晶振的输出信号CLK进行2分频、滤波后，得到2ASK和2DPSK的载波信号，频率为2.2165MHz。放大器的发射极和集电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号分别被BK的“0”码和“1”码选通。2FSK信号有两个载波信号，一个是2ASK信号的载波，另一个是将CLK信号进行4分

5、频、滤波得到的。2PSK、2DPSK信号波形与信息代码的关系如图2.3所示。图中假设码元宽度等于载波周期的1.5倍。2PSK信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，2PSK信号相位变化180°；相同时，2PSK信号相位不变，可简称为异变同不变。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180°；码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1”变“0”不变。图2.32PSK、2DPSK信号波形示意图应该说明的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。实际工程中，2P

6、SK和2DPSK信号的载波频率与码速率之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系。但不管是那种关系，上述结论总是成立的。本数字调制模块用码变换—2PSK调制方法产生2DPSK信号，原理方框图及波形图如图2.4所示。相对于绝对码AK，2PSK调制器的输出就是2DPSK信号；相对于相对码BK、2PSK调制器的输出是2PSK信号。图中设码元宽度等于载波周期，已调信号的相位与AK的关系是“1”变“0”不变，与BK的关系是异变同不变，由AK到BK的变换也符合“1”变“0”不变规律。图2.4中已调制信号波形也可能具有相反的相位，BK也可能具有相反的序列即00100，这取决于载波的参考相位以及异或门电路的初

7、始状态。(b)波形图图2.42DPSK调制器方框图及波形图河南师范大学计算机与信息工程学院2PSK解调器输出信号存在相位模糊现象，而2DPSK解调器输出信号则不存在此现象，故实际通信中一般采用2DPSK而不用2PSK，此问题将在数字解调实验中再详细介绍。2PSK信号的时域表达式为S(t)=m(t)Coswct（2.1）式中m(t)为双极性非归零码(BNRZ)，当“0”、“1”等概时m(t)中无直流分量，S(t