设计(论文)题目：2DPSK的调制与解调
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设计（论文）题目2DPSK的调制与解调
主要研究内容
依据2DPSK的调制解调原理，设计差分移相键控的调制解调系统，利用软件MATLAB中的Simulink进行系统建模。通过仿真结果，分析系统性能并加以改进。
研究方法
利用Simulink仿真软件进行系统的仿真分析，并对系统进行修改完善。
主要技术指标(或研究目标) 1.深刻理解2DPSK调制解调原理
2.利用MATLAB实现2DPSK调制解调系统
3.分析2DPSK调制解调系统的性能
主要参考文献
[1] 樊昌信，张甫翊，徐炳祥等.通信原理[M].第5版.北京：国防工业出版社，2002.
[2] 杜武林.高频电路原理与分析.[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000.
[3] 张会生.现代通信系统原理.[M].北京：高等教育出版社，2005.
目录
摘要 (2)
第1章2DPSK原理介绍 (3)
1.1 2DPSK的基本原理： (3)
1.2 2DPSK的调制原理： (4)
1.3 2DPSK的解调原理： (5)
1.3.1 极性比较法： (7)
1.3.2 相位比较法： (7)
第2章系统仿真 (8)
2.1.1 2DPSK调制解调系统的总体设计 (8)
2.1.2 具体设计 (9)
第3章结论 (14)
参考文献 (15)
2DPSK调制与解调
摘要
在现代通信技术中，因为基于数字信号的数据传输优于模拟信号的传输，所以数字信号的传输显得越来越重要。虽然近距离时我们可以利用数字基带信号直接传输，但是进行远距离传输时必须将基带信号调制到高频处。为了使数字信号能够在信道中传输，要求信道应具有高通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字信号不能直接在这种带通传输特特性的信道中传输，因此，必须用数字信号对载波进行调制，产生各种已调信号。我们通常采用数字键控的方法来实现数字调制信号，所以又将其称为键控法。当调制信号采用二进制数字信号时，这种调制就被称为二进制数字调制。最常用的二进制数字调制方式有二进制振幅键控、二进制移频键控和二进制移相键控。其中二进制移相键控又包括两种方式：绝对移相键控(2PSK)和相对(差分)移相方式(2DPSK )。在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，就产生了二进制移相键控，即所谓的绝对移相键控（2PSK）。虽然绝对移相键控的实现方法较为简单，但是却存在一个缺点，即我们所说的倒“ ”现象。因此，在实际中一般不采用2PSK 方式，而采用2DPSK方式对数字信号进行调制解调。本文主要讨论关于2DPSK 的调制解调。并将其与MATLAB结合进行研究和仿真。
第1章 2DPSK 原理介绍
1.1 2DPSK 的基本原理：
说到2DPSK ，就不得不说一下二进制移相键控（2PSK ）。所谓二进制移相键控（2PSK ）方式是指受键控的载波相位按基带脉冲而改变的一种数字调制方式。即若发送二进制符号0则载波初始相位取0，若发送二进制符号1 则载波初始相位取π，如图1所示（假设一个码元用一个周期的正弦波表示）。这种移相通常被称为绝对移相方式，如果采用绝对移相方式，由于发送端是以某一个相位作基准的，因而在接收系统中也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化（0相位变π相位或π相位变0相位），则恢复的数字信息就会由0变为1或由1变为0，从而造成错误。这种现象常称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反向工作”现象。为此实际中一般采用一种所谓的差分移相键控（2DPSK ）方式。2DPSK 方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。例如，假设相位值用相位偏移??表示（??定义为本码元初相与前一码元初相之差），设编码结果如图2.1所示。这样就避免了2PSK 中的倒π现象。产生2DPSK 信号时，先将输入的绝对码转换成相对码，然后再用相对码用二进制绝对移相方式对载波进行调相。
2DPSK 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。即本码元初相与前一码元初相之差。假设前后相邻码元的载波相位差为??，可定义一种数字信息与??之间的关系为：
???=?”
表示数字信息“”表示数字信息“1,0,0π?
下面将为大家介绍一下2DPSK 的调制与解调原理。
1.2 2DPSK 的调制原理：
众所周知2PSK 调制是将传输的数字码元“1”用初始相位为180°的正弦波表示，而数字码元“0”用初始相位为0°的正弦波表示。若设()t a 是传输数字码元的绝对码，则2PSK 已调信号在任一个码元时间T 内的表达式为
()()[]()01,sin 或=+=t a t a ct A t s ω （1）
若将传输数字码元的绝对码()t a 先进行差分编码得相对码()t b ，其差分编译码如下： 差分编码为 ()()()T t b t a t b -⊕= （2） 差分译码为 ()()()T t b t b t a -⊕= （3） 再将相对码()t b 进行2PSK 调制，则所得到的即是2DPSK 已调信号，其在任一码元时间T 内的表达式为
()()[]()01,sin 或=+=t b t b ct A t s πω （4）
差分编码移相2DPSK 在数字通信系统中是一种重要的调制方式，其抗噪性能和信道频带利用率均优于移幅键控(ASK )和移频键控(FSK )，因而在实际的数据传输系统中得到广泛的应用。2DPSK 调制解调系统的原理框图如图2.2所示。
图2.1
相对移相示例
2DPSK 调制原理是指载波的相位受数字信号的控制而改变，通常用相位0°来表示“1”，而用180°来表示“0”。差分移相键控2DPSK 信号的参考相位不是未调波的相位，而是相邻的前一位码元的载波相位。2DPSK 信号的产生只需要在二相调制前加一套相对码变换电路就可以实现，2DPSK 的调制方框图见图2.3，其中()t S 为载波，()t Eo 为已调信号。
1.3 2DPSK 的解调原理：
基于DFT 的2DPSK 解调算法：
实际中接收到的2DPSK 信号在经过带通滤波后，由于码元跳变处的高频分量被过滤掉，滤波后的2DPSK 信号波形分为稳定区和过渡区，码元中间部分是稳定区，前、后部分为过渡区。稳定区内的信号基本无损失，波形近似为正弦波，而过渡区内的波形则不是正弦波，并且幅度明显降低。调制信息基本上只存在于码元稳定区。从上述分析出发，可以得到基于DFT 的数字解调方案。
具体解调方法：对每个码元稳定区内的采样点按照公式（5）做DFT ： 载波 移相 码变换
开关 Eo(t)
S(t)
图2.3 2DPSK 的调制方框图 差
分
编
码
低通滤波 调相 带通滤波
相乘 抽样判决 差分解码 分频
晶
振 + 数字信
号输入 数字信 号输出 噪声 图2.2 2DPSK 调制解调系统原理框图
n k x N
I N k k /2cos 1
1π∑== n k x
N Q N k k /2sin 1
1π∑== （5）
其中，n 代表每个载波周期的采样点个数，N 代表做DFT 时使用的稳定区内的采样点个数(通常取多个载波整周期)。然后，提取出前后码元的相位跳变信息T ?来进行解调判
决：计算()I Q /arctan =?， 并根据Q 和I 的正负情况确定T ?的取值范围。把本码元的相
位记为b ?，前一码元的相位记为a ?，则
()mod 2π????d a b T +-= （6）
其中d ?是进行了位同步点调整时附加的相位。
可见，在每个码元周期只需要计算一次相位值即本码元的相位，然后相减得到跳变相位，就可以依据判决条件恢复原始数据，而不需要像文献中所提到的对每个码元要随着窗函数的移动多次计算谱值，因而大大减轻了计算量，非常适合于软件无线电的数字化实时解调。
当调频信号不包括载波分量时，必须采用相干解调，2DPSK 的解调可采用两种方法。其一是极性比较法，然后再用码变换器变为绝对码。另外还有一种实用的方法叫做差分相干解调法，二者的原理框图分别如图2.4，图2.5。
带通
滤波器 本地连接
乘 法
器 抽样 判决器 低通 滤波器 码反 变换器 2DPSK 数据
输出
图2.4 极性比较法解调
1.3.1 极性比较法：
信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，其原理框图见图2.4。其解调原理是：对2DPSK 信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，若相干载波产生180°相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊度的问题。
1.3.2 相位比较法：
2DPSK 信号也可以采用差分相干解调方式(相位比较法)，其原理框图见图2.5。其解调原理是：直接比较前、后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法。 带通
滤波器 抽样 判决器 乘 法
器 低通 滤波器 码元延迟
2DPSK 数据
输出
图2.5 差分相干解调法
第2章系统仿真
2.1.1 2DPSK调制解调系统的总体设计
总体设计：
MATLAB提供了通信系统工具箱Communication Blockset。本文采用“自底向上”设计方式，先完成每个模块的底层设计，封装成子系统，再用其搭建通信系统仿真的总体框图。通信系统设计的总体框图如图3.1所示。
图3.1 2DPSK仿真系统总体框图
通信仿真系统子模块设计：
（1）信号产生模块：采用BernoulliBinarator模型产生一组值为0 或 1 的随机二进制数据，作为通信仿真系统的数字基带信号输入。
（2）差分编码模块：选择差分编码器，将信号源产生的数字基带信号进行差分编码。（3）2DPSK调制模块：对双极性不归零码进行绝对调相，产生信道中传输的2DPSK信号。
（4）信道模块：为模拟井下复杂通信环境对井下短程通信的影响，信道模块加入高斯白噪声（AWGNChannel），即在输入信号中叠加高斯白噪声，为简单起见，假设信号在信道传输中没有时间或相位的延迟。
（5）接收及解调模块：2DPSK信号的解调采用载波相干解调。解调用的相干载波可以用科斯塔斯环等方法直接从接收的信号中恢复，本文为方便起见，直接用与载波同频同相的正弦信号作为载波同步输出的相干载波.解调后的信号经相关接收，抑制与载波无关的噪声及干扰，使其在指定的抽样判决时刻有最大的信噪比。
（6）抽样判决模块：为无失真地恢复输入信号，解调后的基带信号必须要经过抽样判决器的判决。由于本文假设没有传输延迟，其抽样判决的位同步定时脉冲可用一个脉冲源替代。实际的通信系统中，调制信号在信道中的传输存在传输延迟时间，此时可以直接从接收的数字信号中提取位同步定时信号，这种方法在数字通信系统中得到了最广泛的应用。MATLAB系统提供的模型库中没有现成的抽样判决器供选用，笔者利用MATLAB提供的S函数编写了相应的抽样判决函数供使用。
（7）差分解码模块：差分译码器把抽样判决输出的相对码转换成绝对码，需要注意的是，差分编码器和差分解码器的初始状态应该一致。
（8）比较和显示模块：一是输入数字基带信号与解码恢复信号的比较和显示，二是输入基带信号与恢复信号之间误码率的分析与显示。
2.1.2 具体设计
应用Matlab软件中的Simulink进行可视化设计。系统实现的是2DPSK调制解调系统的动态仿真，其结果如图3.2所示。2DPSK调制解调系统的组成：信号源、2DPSK调制解调子系统、输出结果。
图3.2 2DPSK调制解调系统框图
一、调制器
调制器采用数字调制方式。它是由晶体振荡器、分频器、差分编码和调相电路组成。晶体振荡器产生11.0592MHz 的方波信号，该信号经9%、64%分频电路后分别产生调制器和解调器所需的19.2kHz 载波信号 2.4kHz 时钟信号。显然，此系统的码元速率是2400bit/s 。差分移相是利用前后相邻码元信号的相对载波相位变化来传递数字信息。这时码元不是以固定相位基准为参考相位的，而是以前一码元的相位作为参考相位。即：当传送“1”时，后一码元的相位相对前一码元的信号相位变化180°而当传送“0”时，前后码元相位同。差分编码器的作用就是对“数据入端”的数字信号进行差分编码，然后再对差分编码输出的差分信号进行绝对调相，得到二相差分移相信号(2DPSK 信号)。
二、解调器
解调器采用相干解调方式。它是由带通滤波器、相乘器、低通滤波器、抽样判决和码变换电路组成。当数字信号在传输过程中，由于信道中的加性随机噪声，使解调端输入的2DPSK 信号叠加有白噪声和其他干扰，所以用带通滤波器来滤出干扰和噪声，在其输出端得到频带受限的2DPSK 信号。相乘器和低通滤波器一起组成相干解调器。其作用是将带通滤波器输出的信号和本地恢复的相干载波进行比较，再经低通滤波器滤出基带信号。在抽样判决电路中，抽判脉冲对基带信号比较、判决，由于判决后输出的信号为相对码信号，因而需进行码变换——差分解码，经差分解码器便恢复出与“数据输入”相应的数字基带信号。在无噪声情况下，解调恢复出的信号与调制器输入的信号是完全相同的。
三、信号
该图为实际的simulink 仿真图，即具体的仿真框图
根据设计要求，选择了3种基本的信号源：规则码全“1”全“0”，“1 ：1”信号和31位的伪随机码。
具体模块设计如下。
1、调制模块
2DPSK 调制解调系统的调制过程分为两部分(见图3.3)：差分解码和调相。
(1)对由信号源产生的数字基带信号{}an 进行差分编码，即利用公式
1-⊕=bn an bn
式中：bn ——传输信道中的差分编码将原有信号由绝对码表示变为用经差分编码处理的相对码表示。设计中，选择了位于Communications Blockset/Modulation/Source Coding/Differential Encoder 的差分编码器，它根据当前时刻之前的所有输入信息计算输出信号达到差分编码的作用。
(2)对差分编码后的信号进行调相，即利用输出信号与本地载波相乘的绝对调相。可以选择Modulation 子库中的频带相位调制器(PM Modulator Passband )模块。
2、信道模块
信道是通信系统的基本环节之一，信道的传输质量影响着信号的接收和解调。这种影响表现在两个方面：一是产生噪声，二是减弱信号的强度和改变信号的形状。通信系统的设计目标是使接收端能够再现发送端发送的原始数据。因此，在设计通信系统的过程中，信道对传输信号的影响是一个不可或缺的环节。为了使仿真的通信系统与实际更为相似，选择了加性高斯白噪声(AWGN channel )模块。它位于Blockets/Communications Blockset/Channels/AWGN Channel ，其作用是在输入信号中自动加入高斯白噪声。
3、解调模块
在本设计中，2DPSK 调制解调系统采用相干解调的方式，即输出已调信号与本地载波信号进行极性比较，经过低通滤波器滤出基带信号，再利用抽样判决和差分解码恢复出数字基带信号。因此，这一模块分成四部分：带通、低通、抽样判决和差分解码。2DPSK 信号在传输的过程中由于信道中的高斯白噪声，使它不可避免地受到各种噪声的干扰。利用带通滤波器可以有效地滤除噪声，更加有利于后面的解调。解调系统如图3.4
所示。
图3.3 差分解码和调相
从DSP Blockset 子库中选取模拟带通率滤波器模块，利用公式：
2/B fs ±=带通频率，fs B 2=
式中：fc ——载波频率
B ——带宽
fs ——信号频率
以31位伪随机码为例，载波频率kHz fc 2.19=，计算出系统所需带通滤波器的上下边界分别为：6000，250000rad/s 。从带通滤波器输出了频带受限的2DPSK 信号，与所加正弦载波(即与调相所用载波同频同相的相干载波)相乘，再经过低通滤波器，完成了相干解调。选取相乘模块和低通滤波器模块一起组成相干解调。由解调后经低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形，即基带信号的眼图，如图3.5所示。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。
图3.4 2DPSK
调制解调系统的解调系统 图3.5 解调出的基带信号的眼图
从解调器出来的基带信号，会直接经过抽样判决器。抽样是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续信号变成时间上离散信号。经过抽样信号包含原信号的所有信息，它能无失真地恢复出原模拟信号。根据设计要求，抽样时间min 40=Ts ，抽样频率Ts fs /1=，抽样值出现是等间隔的，抽样脉冲的幅度随模拟信号的变化而变化。因为模型库中没有现成的抽样判决模块可以选用，笔者编写了一个相应的S 函数。对抽样后的信号进行比较、判决，将输入的2DPSK 信号还原成相对码。再由差分译码器(1-⊕=bn bn an )把相对码转换成绝对码。恢复出的信号与信号源输出信号存在一定的单位延时，波形基本一致。以31位伪随机码为例，其部分输出波形如图3.6所示。
其中第一个波形为原始波形，其代表的数码为010011010111100010011；
第二个波形为经过差分移相后的波形，经过差分处理以后，数码变为110111001111101001000； 经过滤波润滑以后，差分波形被润滑成为调整后的波形；
通过抽样判决，调整后的波形被重新变为方波；
最后再经过一次差分移相键控，就恢复出了原始的基带信号。可以看出，当信号被恢复之后，会产生一定程度的时延，这些时延是伴随着调制解调而出现的，所以不会影响系统的仿真结果。
图3.6 31位伪随机码及其各部分输出波形
第3章结论
在利用Matlab中的Simulink完成的2DPSK调制解调系统仿真设计中，由于信道中引入了适当的高斯白噪声，还有接收端带通滤波器的参数设置问题，观察系统产生的眼图后就会发现码间干扰和噪声的影响，它使解调后的输出波形与信号源产生的波形相比有一定的畸变和时延。为了更好地改善系统的传输性能，在设置每个模块的参数时都须经过严密计算得出确切的值。此外，同步也是该通信系统中一个重要的研究问题。本设计中采用了相干解调的设计方式，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波，这样才能保证载波同步。解调出的基带信号要经过抽样判决器。抽样判决的时刻应位于每个码元的终止时刻，因此，在接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和码元接收的终止时刻应对齐，还应与系统输入的时钟信号相一致，这样就保证了系统的位同步。解决了以上几点问题后，系统的输出波形得以改善，误码率降低，信息传输的质量更为可靠，基本达到的设计要求。
参考文献
[1] 樊昌信,张甫翊,徐炳祥等.通信原理[M].第5版.北京:国防工业出版社,2002:12~13.
[2] 杜武林.高频电路原理与分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000:24~25.
[3] 张会生.现代通信系统原理[M].北京:高等教育出版社,2005:34~35.
[4] 胡庆.电信传输原理[M].北京:电子工业出版社,2004:32~33.
[5] 孙学军等.通信原理[M].北京:电子工业出版社,2003:35~36.
[6] 曹志刚等.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社,2000:12~13.
[7] 郭梯云等.移动通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000:27~28.
[8] 李宗豪.基本通信原理[M].北京:北京邮电大学出版社,2006:38~39.
[9] 张宇伟,王耀明.基于MATLAB的调制解调系统仿真设计.上海电机学院学报[N].2005:35~36.
[10] 徐明远,邵玉彬.MA TLAB仿真在通信与电子工程中应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005:45~46.
[11] 欧阳喜,葛临东.一种利用短时DFT分析实现全数字2DPSK接收机解调的新算法.电讯技术[J].2001:59~62.
[12] 樊昌信,张甫翊，徐丙祥等.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2001:8~11.
实验五BPSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握BPSK调制和解调的基本原理； 2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路； 3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4、熟悉BPSK调制载波包络的变化； 5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法； 二、实验器材 1、主控&信号源、9号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框 PSK调制及解调实验原理框图 2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明 基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一 BPSK调制信号观测（9号模块） 概述：BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。 （1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”； （2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。 （3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。 思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ 实验项目二 BPSK解调观测（9号模块） 概述：本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。 2、以9号模块测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。 3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。 4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。 思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？ 五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路经过差分编码控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制256KHz的载频。???解调采用锁相解调，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。? 2、分析BPSK调制解调原理。 调制原理是：基带信号先经过差分编码得到相对码，再根据相对码进行绝对调相， 即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK 调制输出。?
《通信原理》实验报告 实验一：抽样定理和PAM调制解调实验 系别：信息科学与工程学院 专业班级：通信工程1003班 学生姓名：陈威 同组学生：杨鑫 成绩： 指导教师：惠龙飞 （实验时间：2012 年 12 月 7 日——2012 年 12 月28日） 华中科技大学武昌分校
1、实验目的 1对电路的组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方法的优缺点。 2.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。 2、实验器材 1、信号源模块 一块 2、①号模块 一块 3、60M 双踪示波器 一台 4、连接线 若干 3、实验原理 3.1基本原理 1、抽样定理 图3-1 抽样与恢复 2、脉冲振幅调制（PAM ） 所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。 自然抽样 平顶抽样 ) (t m ) (t T
图3-3 自然抽样及平顶抽样波形 PAM方式有两种：自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称为“曲顶”抽样，(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变已抽样信号m s 化的规律（如图3-3所示）。平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。在实际中，平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。 四、实验步骤 1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。双踪示波器，设置CH1通道为同步源。 2、观测PAM自然抽样波形。 （1）将信号源上S4设为“1010”，使“CLK1”输出32K时钟。 （2）将模块一上K1选到“自然”。 （3）关闭电源，连接 表3-1 抽样实验接线表 (5)用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在1V左右。在PAMCLK处观察被抽样信号。CH1接PAMCLK（同步源），CH2接“自然抽样输出”（自然抽样PAM信号）。
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
通信原理课程设计报告 一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，
Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。
图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 3. 2DPSK信号的解调原理 2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 (1) 2DPSK信号解调的极性比较法 它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。 码变换相乘 载波 s(t)e o(t) 相乘器低通滤波器抽样判决器2DPSK 带通滤波器 延迟T
PSK调制解调实验报告范文 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控
（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一）PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输
实验九QPSK/OQPSK 调制与解调实验 一、实验目的 1、了解用CPLD 进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK 调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。 二、实验内容 1、观察QPSK 调制的各种波形。 2、观察QPSK 解调的各种波形。 三、实验器材 1、信号源模块 一块 2、⑤号模块 一块 3、20M 双踪示波器 一台 4、 连接线 若干 四、实验原理 （一）QPSK 调制解调原理 1、QPSK 调制 QPSK 信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。 用调相法产生QPSK 信号的组成方框图如图12-1（a ）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a 和b ，每一对ab 称为一个双比特码元。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b ）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b ）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。 （a ） a(0)b(0) b(1) a(1) （b ） 图12-1 QPSK 调制 /并变换。串/并变换器将输入的二进制序列分为两个并行的双极性序列110010*********和
111101*********。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，然后将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号。 2、QPSK 解调 图12-2 QPSK 相干解调器 由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK 信号的合成，故它可以采用与2PSK 信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK 信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。 （二）OQPSK 调制解调原理 OQPSK 又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK 的改进型，为了克服QPSK 中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK 中并行的I ，Q 两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK 为偏移QPSK 或OQPSK 。通过I ，Q 路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。 下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I 路，Q 路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。 若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK 与OQPSK 发送波形如图12-3所示。 1-1-11111-1-111-1111-11-111-11-1-111-11-1 基基基基I 基基Q P S K ,O Q P S K Q 基基 Q P S K Q 基基O Q P S K -1 图12-3 QPSK,OQPSK 发送信号波形 图12-3中，I 信道为U （t ）的奇数数据单元，Q 信道为U （t ）的偶数数据单元，而OQPSK 的Q 信道与其I 信道错开（延时）半个码元。 QPSK ，OQPSK 载波相位变化公式为 {}()33arctan ,,,()44 44j i j i Q t I t ππ?ππ? ????? =--???? ?????? ?@ QPSK 数据码元对应的相位变化如图12-4所示，OQPSK 数据码元对应相位变化如图 12-5所示
实验九Q P S K/O Q P S K调制与解调实验 一、实验目的 1、了解用CPLD进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。 二、实验内容 1、观察QPSK调制的各种波形。 2、观察QPSK解调的各种波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、⑤号模块一块 3、20M双踪示波器一台 4、连接线若干 四、实验原理 （一）QPSK调制解调原理 1、QPSK调制 QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。 用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图12-1（a）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a和b，每一对ab称为一个双比特码元。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。 （a） （b） 图12-1 QPSK调制 2、QPSK解调 图12-2 QPSK相干解调器 由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。（二）OQPSK调制解调原理 OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。 下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I路，Q路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。 若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK与OQPSK发送波形如图12-3所示。 图12-3 QPSK,OQPSK发送信号波形 图12-3中，I信道为U（t）的奇数数据单元，Q信道为U（t）的偶数数据单元，而OQPSK的Q信道
实验4 PSK(DPSK)及QPSK 调制解调实验 配置一：PSK(DPSK)模块 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一） PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输出π相载波，两个模拟开关输出通过载波输出开关37K02 合路叠加后输出为二相PSK 调制信号。另外，DPSK 调制是采用码型变换加绝对调相来实现，即把数据信息源（伪随机码序列）作为绝对码序列{a n}，通过码型变换器变成相对码序列{b n}，然后再用相对码序列{b n}，进行绝
0QPSK调制解调实验报告 一、实验目的 1．掌握0QPSK调制解调原理。 2．理解0QPSK的优缺点。 二、实验内容 1．观察0QPSK调制过程各信号波形。 2．观察0QPSK解调过程各信号波形。 三、预备知识 1．0QPSK调制解调的基本原理。 2. 0QPSK调制解调模块的工作原理及电路说明。 四、实验器材 1. 移动通信原理实验箱。 2．20M数字双踪示波器。 五、实验原理 0QPSK调制解调原理 0QPSK又叫四相相移键控，它通QPSK的不同之处是在正交支路引入了一个码元（Ts）的延时，这使得两个支路的数据错开了一个码元时间，不会同时发生变化，而不像QPSK那样产生±π的相位跳变，而仅能产生±π/2的相位跳变，如图4-1所示。 从图4-1星座图和相位转移图中看出对于1QPSK，±π相位的跳变消除了，所以1QPSK 信号的带限不会导致信号包络经过零点。0QPSK包络的变化小多了，因此对1QPSK的硬限幅或非线性放大不会再产生严重的频带扩展，0QPSK即使在非线性放大后仍能保持其带限的性质。0QPSK的调制方法和QPSK一样。 图4-1 QPSK和0QPSK的星座图和相位转移图
1) 六、实验步骤 1.A 方式的0QPSK 调制实验 （1）将“调制类型选择”拨码开关拨为00001000、0001，则调制类型选择为A 方式的0QPSK 调制。 （2）分别观察并说明NRZ 码经串并转换得到的‘DI ’、‘DQ ’两路的一个周期的数据波形。 CH1:NRZ CH2:DI CH1:NRZ CH2:DQ （3）双踪观察并分析说明‘DI ’与‘I 路成形’信号波形；‘DQ ’与‘Q 路成形’信号波形；
上海电力学院 实验报告 实验课程名称：通信原理 实验项目名称：FSK调制解调实验 姓名：杨琳琳学号：20111957 班级：2011072班实验时间：2013/11/12 成绩：
一：实验目的 1、熟悉 FSK 调制和解调基本工作原理； 2、掌握 FSK 数据传输过程； 3、掌握 FSK 性能的测试； 4、了解 FSK 在噪声下的基本性能； 二：实验设备 1．通信原理实验箱；一台 2． 20MHz 双踪示波器；一台 3．函数信号发生器；一台 4．误码仪，共用一台 三：实验原理 1．FSK 调制原理：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）。 产生 FSK 信号最简单的方法是根据输入的数据比特是 0 还是 1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种 FSK 信号称为不连续 FSK 信号。不连续的 FSK 信号表达式为： 其实现如图所示： 由于相位的不连续会造成频谱扩展，这种 FSK 的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不断发展，越来越多地采用连续相位 FSK 调制技术。 目前较常用产生 FSK 信号的方法是，首先产生 FSK 基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。因此，FSK 可表示如下： 应当注意，尽管调制波形 m（t）在比特转换时不连续，但相位函数θ（t）是与 m（t）的积分成比例的，因而是连续的，其相应波形如图所示：
FSK 的信号频谱如图所示。 FSK 信号的传输带宽 Br，由 Carson 公式给出：Br=2Δf+2B 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：Br=2（Δf+R）。 如果采用升余弦脉冲滤波器，传输带宽减为：Br=2Δf+（1+α）R （其中α为滤波 器的滚降因子）。 在通信原理综合实验系统中，FSK 的调制方案如下： 按照上述原理，FSK 正交调制器的实现为如图结构： 如发送 0 码，则相位累加器在前一码元结束时相位θ (n) 基础上，在每个抽样到达时刻相位累加 2πf1Ts ，直到该信号码元结束；如发送１码，则相位累加器在前一码元结束时的相位θ (n) 基础上，在每个抽样到达时刻相位累加 2πf 2Ts ，直到该信号码元结束。 在通信信道 FSK 模式的基带信号中传号采用 f H 频率，空号采用 f L 频率。在 FSK 模式下，不采用采用汉明纠错编译码技术。调制器提供的数据源有： 1、外部数据输入：可来自同步数据接口、异步数据接口和 m 序列； 2、全 1 码：可测试传号时的发送频率（高）； 3、全 0 码：可测试空号时的发送频率（低）； 4、 0/1 码：0101…交替码型，用作一般测试；
实验6 FSK（ASK）调制解调实验 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FSK（ASK）调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器： 2． FSK 解调模块，位号： C 位 3．时钟与基带数据发生模块，位号： G 位 4． 100M 双踪示波器 三、实验内容： 观测m序列（1，0， 0/1码）基带数据FSK （ASK）调制信号波和解调后基带数据信号波形。 观测基带数字和FSK（ASK）调制信号的频谱。 改变信噪比（S/N），观察解调信号波形。 四、实验原理： 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+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，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。下图为调制电路原理框图上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。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。 ASK/FSK 系统中，默认输入信号应该为 2K 的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到 JCLK 和 JD 输入端。标有 ASK.FSK 的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的 SW01 按钮，切换输出信号为 ASK 或 FSK，同时 LED 指示灯会指示当前工作状态。 （二） FSK 解调电路工作原理 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。下图为FSK 锁相环解调器原理示意图和电路图。 五、各测量点和可调元件的作用 1、数字调制电路模块接口定义： 信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块（A、B位） JCLK：2K时钟输入端； JD：2K基带数据输出端； ASK、FSK：FSK或ASK调制信号输出端； SW01：调制模式切换按钮； L01L02：指示调制状态。 2、FSK （ASK）解调模块接口定义： 17P01：FSK解调信号输入铆孔；
实验三ASK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握用键控法产生ASK信号的方法。 2、掌握ASK非相干解调的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、9号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 ASK调制及解调实验原理框图 2、实验框图说明 ASK M制是将基带信号和载波直接相乘。已调信号经过半波整流、低通滤波后，通过门限判决电路解调出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一ASK调制 概述：ASK调制实验中，ASK （振幅键控）载波幅度是随着基带信号的变化而变化。在本项目中，通过调节输入PN序列频率或者载波频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形，
观测每个码元对应的载波波形，验证ASK调制原理。
（2）将PN 序列输出频率改为 64KHZ ，观察载波个数是否发生变化。 1、关电，按表格所示进行连线。 源端口 目的端口 连线说明 信号源：PN 模块9: TH1（基带信号） 调制信号输入 信号源：128KHZ 模块9: TH14（载波1） 载波输入 模块9： TH4（调制输 出） 模块9: TH7（解调输入） 解调信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】T 【通信原理】T 【 ASK 数字调制解调】 将9号模块的S1拨为0000。 3、此时系统初始状态为： PN 序列输出频率 32KHZ ，调节128KHZ 载波信号峰峰值为 3V 。 4、实验操作及波形观测。 9号模块TH1和TH4，验证ASK 调制原理。 （1）分别观测调制输入和调制输出信号：以 9号模块TH1为触发，用示波器同时观测 RIGOL 200UE I 齐T 限旷 可 IX 尺- IB IV J 更流 卫 关刀 :n in Fi 旺也00 Cum F”萨Z1曲b 2 —一 —n ! 130k 曲 v 詔 OQQOOQOCus T i 0 n Dorv 丄
实验四常规双边带调幅与解调实验（AM ） 一、实验目的 1、掌握常规双边带调幅与解调的原理及实现方法。 2、掌握二极管包络检波法原理。 3、了解调幅信号的频谱特性。 4、了解常规双边带调幅的优缺点。 二、实验内容 1、完成常规双边带调幅，观测 AM 信号的波形及其频谱。 2、采用二极管包络检波法，解调 AM 信号。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、模拟调制模块一块 3、模拟解调模块一块 4、20M 双踪示波器一台 5、带话筒立体声耳机一副
五、实验步骤 1、将信号源模块、模拟调制模块、模拟解调模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3、AM 调幅 （1）信号源模块“DDS－OUT”测试点输出 2KHz 正弦波信号，调节“DDS 调幅”旋转电位器，使其峰峰值为 1V 左右。同时，调节“384K 调幅”旋转电位器，使“384K 正弦载波”输出峰峰值为 3.6V 左右。 （2）实验连线如下： （3）调节“调制深度调节 1”旋转电位器，用示波器观测“调幅输出”信号波形。这里也可采用“相乘调幅 2”电路完成同样过程。 （4）示波器双踪观测模拟调制模块“基波输入”与“调幅输出”信号时，将示波器两通道幅度单位调到同一档，例如均为“1V/格”档位，理解基波信号是 AM 调幅信号的“包络”这一概念。 4、AM 解调（包络检波法） 将 AM 调幅信号送入模拟解调模块中包络检波法“调幅输入”测试点，观测“检波输出”与“解调输出”测试点波形，并对比模拟信号还原的效果。 5、模拟语音信号 AM 调幅与解调 用信号源模块模拟语音信源输出的“T－OUT”话音信号代替 2K 正弦信号送入模拟调制模块中，模拟解调模块还原的“解调输出”信号送回信号源模拟语音信源“R－IN”测试点，耳机接收话筒语音信号，完成模拟语音信号 AM 调幅与解调的整个过程。 六、实验记录 1、波形图
实验一 MSK 调制解调实验报告 一、实验原理及工作过程 1、MSK 调制原理 MSK 称为最小移频键控，是移频键控（FSK ）的一种改进型。这里“最小”指的是能以最小的调制指数（即0.5）获得正交信号，它能比PSK 传送更高的比特速率。 二进制MSK 信号的表达式可写为： ()cos =t S MSK ?? ? ? ?++k k c t Ts a t ?πω2 kTs t Ts k ≤≤-)1( c ω——载波角频率； Ts ——码元宽度； k a ——第k 个码元中的信息，其取值为±1； k ?——第k 个码元的相位常数，它在时间kTs t Ts k ≤≤-)1(中保持不变； 当k a ＝＋1时，信号的频率为：2f ＝c f ＋Ts 41 当k a ＝－1时，信号的频率为：1f ＝c f －Ts 41 由此可得频率之差为：f ?＝2f －1f ＝Ts 21 那么MSK 信号波形如图2.1-1所示： 图2.1-1 MSK 信号波形 为了保持相位的连续，在t =kTs 时间内应有下式成立： k ?=1-k ?＋（1-k a －k a ）( 2 π （1-k ）) 即：当k a ＝1-k a 时，k ?=1-k ?；
当k a ≠1-k a 时，k ?=1-k ?±（1-k ）π； 若令0?＝0，则k ?＝0或±π，此式说明本比特内的相位常数不仅与本比特区间的输入有关，还与前一个比特区间内的输入及相位常数有关。 ()cos =t S MSK ?? ? ? ?++k k c t Ts a t ?πω2 =k ?cos ）（ t Ts 2cos π t c ωcos －k a k ?cos ）（t Ts 2sin π t c ωsin kTs t Ts k ≤≤-)1( 令k ?cos ＝k I ， －k a k ?cos ＝k Q 则：()t S MSK ＝k I ）（ t Ts 2cos π t c ωcos ＋k Q ）（ t Ts 2sin π t c ωsin kTs t Ts k ≤≤-)1( 为了便于理解如图2.1-2所示： 1 23 4 5 67 8 9101112131415161718192021222324 +1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1k a k ?k d k ?cos k k a ?cos cos a k k ?0 π0 πππ 0000 ππππππ 0000000+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 cos k ?k 图2.1-2 码元变换及成形信号波形图 根据上面描述可构成一种MSK 调制器，其方框图如图2.1-3所示：
基于SystemView的二进制相位键控（2PSK）的键控调制、 相干解调的仿真实现及其性能分析 一、实验目的 1、了解2PSK系统的电路组成、工作原理和特点； 2、分别从时域、频域视角观测2PSK系统中的基带信号、载波及已调信 号； 3、熟悉系统中信号功率谱的特点。 二、系统仿真任务： 1. 码元传输速率：20kBd； 2. 设计一数字频带传输系统，并使用SystemView软件进行仿真； 3. 获取各点时域波形，波形、坐标、标题等要清楚；滤波器的单位冲击 相应和幅频特性曲线； 4. 获取主要信号的功率谱密度； 5. 获取不同信噪比下的眼图（至少5个）及星座图（星座图为选作内容）； 6. 测试不加噪声条件下的误码率，获取误码率曲线； 7.数据分析及心得体会要求手写； 8. 相干载波的提取为选作内容。 三、原理简介 1、2PSK的产生： 模拟法和数字键控法，就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。 而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。 图1、2psk信号键控调制产生 2PSK信号与2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ码组成，另一个由单极性NRZ码组成。因此，求2PSK信号的功率谱密度时，也可采用与求2ASK信号功率谱密度相同的方法。
2、2PSK的解调系统： 2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。2PSK相干解调系统框图及个测试行波形如下： 图2、2psk信号解调各点时间波形 四、系统组成框图及图符参数设置 4.1 2PSK信号的产生 图3、键控法产生2PSK信号框图 表1：2psk产生图符参数设置
FSK调制解调实验报告 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FSK（ASK）调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器： 1．信道编码与 ASK.FSK.PSK.QPSK 调制模块，位号： A,B 位 2． FSK 解调模块，位号： C 位 3．时钟与基带数据发生模块，位号： G 位 4． 100M 双踪示波器 三、实验内容： 观测m序列（1，0， 0/1码）基带数据FSK （ASK）调制信号波和解调后基带数据信号波形。 观测基带数字和FSK（ASK）调制信号的频谱。 改变信噪比（S/N），观察解调信号波形。 四、实验原理： 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+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，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。下图为调制电路原理框图 上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。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。 ASK/FSK 系统中，默认输入信号应该为 2K 的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到 JCLK 和 JD 输入端。标有ASK.FSK 的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模
PSK调制解调实验报告 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制，绝对移相键控是用输入的基带信号选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相
键控采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端、模拟开关B：CD4066 的输入端，在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关 A 的输入控制端，它反极性加到模拟开关 B 的输入控制端。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输出π相载波，两个模拟开关输出通过载波输出开关37K02 合路叠加
实验四FSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。 2、掌握FSK非相干解调的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、9号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 FSK调制及解调实验原理框图 2、实验框图说明 基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。
四、实验步骤 实验项目一FSK调制 概述：FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。 源端口目的端口连线说明 信号源：PN模块9：TH1(基带信号)调制信号输入 信号源：256KHz(载波)模块9：TH14(载波1)载波1输入 信号源：128KHz(载波)模块9：TH3(载波2)载波2输入 模块9：TH4(调制输出)模块9：TH7(解调输入)解调信号输入 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KH。 4、实验操作及波形观测。 （1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。 （2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。 实验项目二FSK解调