内容发布更新时间 : 2024/12/25 1:29:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
实验中采用模拟开关作为正弦载波的输出通/断控制门,数字基带信号NRZ码用来控制门的通/断。当NRZ码为高电平时,模拟开关1导通,模拟开关2截止,0相位起始的正弦载波通过门1输出;当NRZ码为低电平时,模拟开关2导通,模拟开关1截止,π相位起始的正弦载波通过门2输出。门的输出即为2FSK调制信号,如下图13-3所示。
1NRZ输入1001PSK调制信号
图13-3 2PSK调制信号波形
2、2PSK解调
2PSK信号的解调通常采用相干解调法,原理框图如下图13-4所示。
调制输入相乘输出滤波输出判压输出解调输出相乘器LPF电压判决PSK/DPSK判决电压调节抽样判决载波输入BS输入
图13-4 2PSK解调相干解调法原理框图
设已调信号表达式为s(t)?A, 1?cos(?t??(t))(A1为调制信号的幅值)经过模拟乘法器与载波信号A2cos?t(A2为载波的幅值)相乘,得
1A1A2[cos(2?t??(t))?cos?(t)] 21可知,相乘后包括二倍频分量A1A2cos(2?t??(t))和cos?(t)分量(?(t)为时间的
2 e0(t)?函数)。因此,需经低通滤波器除去高频成分cos(2?t??(t)),得到包含基带信号的低频信号。
然后再进行电压判决和抽样判决。此时,“解调类型选择”拨位开关拨到“PSK”一端。 解调过程中各测试点波形如下图13-5所示。
NRZ输入0110010调制信号相乘输出滤波输出判决电平判压输出0110010解调输出0110010
图13-5 2PSK解调各测试点波形
五、实验步骤
1、将信号源模块、调制模块、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、信号源模块设置
(1)“码速率选择”拨码开关设置为8分频,即拨为00000000 00001000。
24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。
(2)调节“384K调幅”旋转电位器,使“384K正弦载波”输出幅度为3.6V左右。 4、2PSK调制(数字键控法) (1)实验连线如下:
信号源模块 调制模块
NRZ ———————— NRZ输入(数字键控法调制) 384K正弦载波————载波1输入(数字键控法调制)
(2)调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1001,即选择2PSK调制方式。 (3)以调制模块“NRZ输入”的信号为内触发源,示波器双踪观测“NRZ输入”和“调
制输出”测试点波形。
(4)改变信号源模块NRZ码的码型,观察2PSK调制信号波形的相应变化。 5、2PSK解调
(1)以上模块设置和连线均不变,增加连线如下:
调制模块 解调模块
调制输出(数字键控法)——调制输入(PSK/DPSK解调)
信号源模块 解调模块
384K正弦载波——————载波输入(PSK/DPSK解调) BS —————————— BS输入(PSK/DPSK解调)
(2)“解调类型选择”拨位开关拨到“PSK”一端。
(3)示波器观测“相乘输出”、“滤波输出”测试点波形。
(4)调节“PSK/DPSK判决电压调节”旋转电位器,示波器双踪观测“滤波输出”与
“判压输出”测试点波形,分析随判决电压值的不同,“判压输出”波形的变化。 (5)示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与解调模块PSK/DPSK解调“解调输出”测
试点码型,对比2PSK解调还原的效果。
(6)改变信号源模块NRZ码的码型,重复上述实验步骤。 6、2PSK调制与解调(模拟相乘法)
(1)信号源模块设置不变,拆除以上所有连线,实验重新连线如下:
信号源模块 调制模块
NRZ ———————— 单极性输入(NRZ变换)
384K正弦载波————载波输入(模拟相乘法调制)
调制模块内连线
双极性输出(NRZ变换)—— 基带输入(模拟相乘法调制)
(2)示波器双踪观测NRZ变换“单极性输入”与“双极性输出”测试点波形。
(3)以“基带输入”测试点信号为内触发源,示波器双踪观测“基带输入”和“调制
输出”测试点波形。
“调制输出”两不同起始相位的载波幅度如有不同,可通过调节“调制深度调节”旋转电位器P01,使“调制输出”信号幅度平坦。 说明:“基带输入”为正电平时,“调制输出”为π相位起始的384KHz正弦载波信号;
“基带输入”为负电平时,“调制输出”为0相位起始的384KHz正弦载波信号。
10TS011t2TS双极性NRZ3TS4TS0TS2TS3TS4TSt
(4)改变信号源模块NRZ码的码型,观察2PSK调制信号波形的相应变化。 (5)重复实验步骤5,相干解调2PSK调制信号。
调制输出六、课后扩展题
根据2PSK调制数字键控法原理框图,使用MC14066芯片自行设计一个数字键控法
2PSK调制电路,搭建硬件电路,通过实验调试检验实际效果。
有兴趣的同学请思考:三个硬件电路,数字键控法2ASK调制电路、数字键控法2FSK调制电路和数字键控法2PSK调制电路,在结构形式上有无相似之处?是否能“合并同类项”?
实验二十五 同步载波提取实验
一、实验目的
1、掌握用科斯塔斯(Costas)环提取同步载波的原理与实现方法。
二、实验内容
1、观察科斯塔斯环提取同步载波的过程。 2、提取数字调制信号的同步载波。
三、实验仪器
1、信号源模块 一块 2、调制模块 一块 3、同步提取模块 一块 4、20M双踪示波器 一台
四、实验原理
1、科斯塔斯环同步载波提取
同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干检测时,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。这个相干载波的获取就称为载波提取。
提取载波的方法一般分为两类:一类是在发送有用信号的同时,在适当的频率位置上,插入一个(或多个)称作导频的正弦波,接收端就由导频提取出载波,称为插入导频法;另一类是不专门发送导频,而在接收端直接从发送信号中提取载波,称为直接法。
图15-1是科斯塔斯(Costas)环提取同步载波原理框图。
V3V5LPFV1调制输入载波输出V7LPF 90о相移V2压控振荡器环路滤波器V4V6LPF图15-1 科斯塔斯环提取同步载波原理框图
上图科斯塔斯环环路中,加于两个相乘器的本地信号为压控振荡器输出的一对相位相差准90°的方波信号,展开为傅氏级数表示,有
v1?4?111?,n取1,3,5… sin?t?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...????35n?4?111?,n取1,3,5… cos?t?cos3?t?cos5?t?...?cosn?t?...???35n??2?,T为方波信号的周期。设输入的调制信号为m(t)cos?ct,则 Tv2?式中,??v3?m(t)cos?ct4?111? sin?t?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...????35n?
11?1??Am(t)cos?ctsin?t?Bm(t)cos?ct?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...?5n?3??
1Am(t)[si?nc(???)2?sin?(?B)m]tc??(c)ctos??tsin3??t?sin5??n...t??35n???111?sin.v4?m(t)cos?ct4?111? cos?t?cos3?t?cos5?t?...?cosn?t?...???35n??
11?1??Am(t)cos?ctcos?t?Bm(t)cos?ct?cos3?t?cos5?t?...?cosn?t?...?5n?3??111?1?Am(t)[cos(?c??)?cos(?c??)]?Bm(t)cos?ct?sin3?t?sin5?t?...?sinn?t?...? 25n?3?V3、V4分别经低通滤波器滤除高频分量,输出为:
11Am(t)sin(?c??)?Am(t)sin? 2211v6?Am(t)cos(?c??)?Am(t)cos?
22v5?上式中,θ即为压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差。 V5、V6相乘,得 v7?v5v6?当θ较小时, v7?122Am(t)sin2? 8
122Am(t)? 4可知,V7的大小与相位误差θ成正比,它就相当于一个鉴相器的输出。用V7去调整压控振荡器输出信号的相位,最后使稳定相位误差减小到很小的数值。这样压控振荡器的输出就是所需提取的载波。“频率调节”旋转电位器用来手调压控振荡器的压控信号的直流电平,增大接收端的时钟调节范围,使同步更容易。
五、实验步骤
1、将信号源模块、调制模块、同步提取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,