数字通信原理bpsk传输系统设计与仿真实验报告

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北京联合大学《通信原理》实验报告科目：通信原理实验教师：许学梅班级:200908030201姓名:王国显学号:2009080302104时间:2012.11.20 实验四、2PSK传输系统设计与仿真一、实验目的1.．在前面2PSK调制系统设计与仿真实验的基础上，通过本实验建立起BPSK传输系统的概念。2.深入理解、掌握二进制相移键控技术（2PSK）的调制/解调原理及在数字通信传输系统中的应用。3.掌握（2PSK）调制/解调传输系统模型的构建技术。4.掌握（2PSK）调制/解调的设计与实现方法。5.深入理解、分析、掌握二进制相移键控（2PSK）调制/解调传输系统各模块间参数的设置及相互间的关联与影响。6.能够按不同用户的技术指标需求，进行（2PSK）调制/解调传输系统的设计。7.掌握（2PSK）调制/解调传输系统的测试方法。8.掌握对（2PSK）调制/解调传输系统的相关参数、信号波形及频谱进行分析的方法。9.对比原始发送数据信号经调制/与解调系统传输后，还原的数据信号是否与原始发送数据信号一致。二、实验仪器（软/硬件环境及所需元器件模块）1.PC机一台2.安捷伦科技EESof软件ADS：AdvancedDesignSystem–2005A3.计算机操作系统：Win2000,WinXP,HPUnix11.0,SunUnix5.8等4.元器件模块：（1）Sinusoid正弦波信号发生器（Sinusoidsignalgenerator）；（2）Data数字序列信号发生器（Datagenerator）；（3）信号类型转换器（SignalConverters）：TimedToFloat信号类型转换器、FloatToTimed信号类型转换器；（4）TimedSink信号接收器（TimedDataCollector）；（5）SpectrumAnalyzer频谱分析仪（Spectrumanalyzer）；（6）DF数据流控制器(DataFlowController)；（7）Mpy2乘法器（2-InputMultiplier）；（8）VAR变量和方程式模块(器件)（VariablesandEquationsComponent）。（9）时钟源Clock，（10）抽样保持器SampleAndHold，（11）带通滤波器BPF_RaisedCosineTimed，（12）低通滤波器为LPF_RaisedCosineTimed， （1）限幅器Limiter，一、实验原理BPSK传输系统模型图1所示：图1在（2PSK）的调制技术基础上，进行2PSK信号的解调：2PSK信号的解调只能采用相干解调的方法，也称极性比较法，其原理如图2（a）所示，2PSK信号相干解调各点的波形如图2(b)、(c)所示。图22PSK相干解调器原理图及各点波形 解调的过程，实质上是接收的已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程。不考虑噪声时，带通滤波器输出a点波形与输入端2PSK波形相同，a点与b点本地恢复的同步载波相乘，得到c点波形其表达式为：；经低通滤波器滤掉高频分量输出为：得到d点波形，经抽样判决，恢复出原数字信号，如图(b)所示。在相干解调中，要求本地恢复的相干载波相位与接收的2PSK信号同频同相，由于本地恢复的载波相位有随机性，当恢复的载波产生1800倒相时，如图（c）中波形b，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号“1”和“0”正好相反，解调器输出的数字基带信号全部出错，如图(c)所示。这种现象通常称为“倒л”现象或称反向工作，也称相位模糊。这对数字传输来说是不能允许的。克服相位模糊最常用的办法是，采用相对相移键控技术（DPSK）。一、实验内容1.设计一个（2PSK）调制/解调传输系统。2.采用乘法器的方法产2PSK信号。3.采用相干解调的方法，也称极性比较法，解调2PSK信号，并还原成原始数字信号4.应用ADS软件：AdvancedDesignSystem–2005A构建所设计的（2PSK）调制/解调传输系统模型。5.应用ADS软件：AdvancedDesignSystem–2005A对所设计的（2PSK）调制/解调传输系统进行测试及分析。(1).记录保存各点的测试数据。(2).测试、观察、画出（2PSK）调制/解调传输系统各关键点的时域波形，并对其进行比较、分析。(3).测试、观察、画出（2PSK）调制/解调传输系统的基带信号和已调信号的频域波形，并对其进行比较、分析。二、实验步骤1、应用ADS软件：AdvancedDesignSystem–2005A构建所设计的（2PSK）调制/解调传输系统。图4.62.构建（2PSK）调制/解调传输系统模型及参数设置 (a).需要的元器件有：正弦波发生器，DATA信号发生器，信号类型转换器，信号收集器，DF数据流控制器，乘法器，加法器，限幅器,VAR变量和方程式器件。(b).按照寻找元器件的第二种方法搭建，正弦波发生器“元件名”为Sinusoid。双击如图（图2.8）中的正弦函数，出现如图（图2.9）并按图进行参数修改。TSemp=Tsemp，Vpeak=1.0V，Frequency=1MHz，Phase=0.0，DecayRatio=0，Delay=1usec，DurationTime=1usec，Repetitionlnterval=1usec。其中Tsemp是变量，会在VAR变量和方程式器件中赋值。当有不明白的地方时可以点击如图（图2.9）右下角的help帮助进行了解。当“Displayparameteronschematic”前面打对勾时证明需要显示。图2.9DATA信号发生器“元件名”为Data；并按如图（图2.10）进行参数修改。Rout=50.0m0hm，RTemp=273.15，TSemp=Tsemp，BitTime=BitTime，SequencePattern=8，Repeat=Yes。其中Tsemp、BitTime是变量，会在VAR变量和方程式器件中赋值。 图2.10信号类型转换器（1.黑色箭头表示时系数，2.蓝色箭头表示浮点数）“元件名”为TimedToFloat用两个，FloatToTimed用一个，注意蓝的要和蓝的箭头接，黑的要和黑色箭头接，颜色一定要一致。信号类型转换器TimedToFloat的作用是把模拟信号变为数字信号如图（图2.11），FloatToTimed是反过来。信号类型转换器不需要修改参数。图2.11信号收集器“元件名”为TimedSink用三个，如图（图2.12）。“元件名”为SpectrumAnalyzer用一个。如图（图2.12）。DF数据流控制器“元件名”为DF，并按如图（图2.13）进行参数设置。DefaultNumericStart=0，DefaultNumericStop=100，DefaultTimeStart=0usec，DefaultTimeStop=100usec。并在“display”窗口中在这四项打上对勾，OK进行显示。图2.13乘法器“元件名”为Mpy2，这是一个数字乘法器。如图（图2.14）图2.14 VAR变量和方程式器件“元件名”为VAR，并按如图（图2.15）进行参数修改。Tstep=0.1usec，BitTime=10usec。图2.15限幅器“元件名”为Limiter如图（图2.16），要两个。并按如图（图2.17）进行参数设置。Nlimit=-0.0001V，Plimit=1V，Gain=1/-1。（图2.16）图2.17（3）构建系统连接图点击图标把找到的元器件进行连接，连接方式如图（图2.18）,保存即可。 图2.183．运行仿真程序并分析仿真结果：幅度谱