数字调制解调实验.doc

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1、武汉大学教学实验报告电子信息学院**专业2016年**月**日实验名称数字调制解调实验指导教师***姓名***年级14级学号20143012*****成绩一、预习部分1.实验目的2.实验基本原理3.主要仪器设备（含必要的元器件、工具）一．实验目的1．掌握FSK（ASK）调制器的工作原理及性能测试；2．掌握FSK（ASK）锁相解调器工作原理及性能测试；3.学习基于软件无线电技术实现FSK（ASK）调制、解调的实现方法。4.掌握PSKDPSK调制解调的工作原理及性能要求；5.进行PSKDPSK调制、解调实验，掌握相干解调原理

2、和载波同步方法；6.理解PSK相位模糊的成因，DSPK实现方法。7．掌握多进制调制的方法；8．掌握QPSK调制特性，了解QPSK解调方法。二．实验基本原理实验一：ASK/FSK调制解调数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。（一）FSK调制电路工作原理FSK的调制模块采用了可编程逻辑器件和D/A转换器件的软件无线电结构模式，由于调制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成ASK，FSK调制

3、，还可以完成PSK，DPSK，QPSK，OQPSK等调制方式。不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。在学习ASK，FSK调制的同时，也希望学生能意识到，技术发展的今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程。图1FSK调制电路原理框图图1中，基带数据时钟和数据，通过JCLK和JD两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成ASK或FSK的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需

4、要经过D/A器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随器，便完成了整个调制系统。在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。通常，FSK信号的表达式为：其中Δf代表信号载波的恒定偏移。FSK的信号频谱如图2所示。图2FSK的信号频谱FSK信号的传输带宽Br，由Carson公式给出：,其中B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范围，矩形脉冲信号的带宽B=R。因此，FSK的传输带宽变为：。（二）FSK解调电路工作原理图3

5、FSK锁相环解调器原理示意图FSK解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。FSK锁相环解调器原理图如图3所示。FSK锁相解调器采用集成锁相环芯片MC4046。其中，压控振荡器的频率是由5C2.5R3.5R4.5U3等元件参数确定，中心频率设计在32KHz左右，并可通过调节5U3电位器进行微调。当输入信号为32KHz时，环路锁

6、定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。实验二：PSK/DPSK调制解调1.PSK、DPSK调制电路工作原理PSK/DPSK调制有“信道编码与频带调制”模块完成，该模块基于FPGA和DA芯片，采用软件无线电的方式实现频带调制。考虑到PSK调制存在相位模糊问题，模块可对输入的基带信号进行相对码和绝对码转换。PSK，DPSK调制原理框图如下如所示：图4PSK、DPSK调制电路原理框图图4中，基带数据JD和时钟JCLK，通过4P5和4

7、P6两个铆孔输入到FPGA中，FPGA软件完成PSK和DPSK的调制后，再经DA数模转换即可输出相位键控信号。2．相位键控解调电路工作原理二相PSK(DPSK)解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图5所示。图5解调器原理方框图1）解调信号输入电路输入电路由射随器和比较器组成，射随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。比较电路是将正弦信号转换为脉冲信号，目的是便于控制科斯塔斯特环中的乘法器。由于跟随器电源电压为5V，因此输入的PSK已调波信号幅度不能太大，一般控

8、制在1.8V左右，否则会产生波形失真。2）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图）PSK采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图6所示。图6科斯塔斯特环电路方框原理如图解调输入电路的输出信号被加到模拟门5U6C和5U6D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图10-3中的乘法器2，后者为同相载波乘法器