PSK QPSK调制解调实验

课程名称 现代通信原理 实验序号 第4次实验 实验项目 PSK QPSK调制解调实验 实验地点 综B-703 实验学时 两学时 指导教师 闵笛

专 业 _________13网络工程

学 号 姓名 吴彩媚

2015年12月 10 日

成绩： 教师评语 指导教师签名： 批阅日期： 一、实验目的及要求 1. 掌握PSK QPSK调制解调的工作原理及性能要求； 2. 进行PSK QPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法； 3. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。 二、实验原理与内容 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8-2所示。 000000000000000PSK解调电路电原理图0图8-2 解调器原理方框图 1）解调信号输入电路 输入电路由晶体三极管跟随器和运算放大器38U01组成的整形放大器构成，采用跟随器是为了发送（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。放大整形电路输出的信号将送到科斯塔斯特环。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 PSK采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图8-3所示。 1低通解调输出环路滤波器VCO90°移相3低通2 图8-3 科斯塔斯特环电路方框原理如图 科斯塔斯特环解调电路的一般工作原理在《现代通信原理》第三版（电子工业出版社2009年）等教科书中有详细分析，这儿不多讲述。下面我们把实验平台具体电路与科斯塔斯特环方框原理图作一对比，讲述实验平台PSK解调电路的工作原理。 解调输入电路的输出信号被加到模拟门38U02C和38U02D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图8-3中的乘法器2，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。38U03A,38U03D及周边电路为低通滤波器。38U04，38U05为判决器，它的作用是将低通滤波后的信号整形，变成方波信号。PSK解调信号从38U05的7脚经38U07A.D两非门后输出。异或门38U06A起模2加的作用，38U07E为非门,若38U06A3两输入信号分别为A和B，因ABAB（A、B同为0除外，因A与B正交，不会同时为0）因此异或门与非门合在一起，起乘法器作用，它相当于图8-3框图中的乘法器3。38U710为压控振荡器（VCO），74LS124为双VCO，本电路仅使用了其中一个VCO，环路滤波器是由38R20、38R21、38C17组成的比例低通滤波器，VCO控制电压经环路低通滤波器加到芯片的2脚，38CA01为外接电容，它确定VCO自然谐振频率。38W01用于频率微调，38D01，38E03用来稳压，以便提高VCO的频率稳定度。VCO信号从7脚经38C19输出至移相90º电路。 科斯塔斯特环中的90º移相电路若用模拟电路实现。则很难准确移相90º，并且相移随频率改变而变化。图8-2电路中采用数字电路实现。非门38U07F，D触发器38U08A.B及周围电路组成数字90º移相器。由于D触发器有二分频作用。所以VCO的锁定频率应为2fc，即VCO输出2048KHZ方波，其中一路直接加到38U08A D触发器，另一路经38U07F反相再加到38U08B D触发器，两触发器均为时钟脉冲正沿触发，由于38U08A的 与两D触发器的D端连接。而D触发器Q端输出总是为触发时钟到来前D端状态，根据触发器工作原理和电路连接关系，数字90º移相电路的相位波形图如8-4所示。 频率为2048 KHzVCO输出38U08A_频率为1024 KHz38U08B 图8-4 90度数字移相器的波形图 从图看出，38U08B的端输出波形超前38U08A的端90度，并且频率为1024KHZ，因此38U08B的端输出为同相载波，38U08A的端输出为正交载波。 由于科斯塔斯特环存在相位模糊，解调器可能会出现反向工作。 在PSK解调时38K01、38K02置于的l、2位(插在左边)，分别把科斯塔斯特环提取的正交载波及同相载波接到两正交解调器；从而实现科斯塔斯特环的闭环控制。 当38K01、38K02置于的2、3位(插在右边)，将用于四相解调，将在下节讲述。 若38K01、38K02的挿塞均拔掉，则科斯塔斯特环处于开环状态，可用于开环检查，便于环路各部件故障压缩和分析。 三、实验软硬件环境 1．信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制，位号：A、B位 2．PSK/QPSK解调模块，位号：右面板C位 3．时钟与基带数据发生模块，位号： G位 4．复接/解复接、同步技术模块，位号：I位 5．示波器1台 6．小平口螺丝刀1只 7．信号连接线6根 四、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析） （一）PSK（DPSK）调制/解调实验 1．插入有关实验模块： 在关闭系统电源的条件下： 将“时钟与基带数据发生模块”放置到底板G位； 将“信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制”放置到底板A、B位； 将“PSK解调模块” 放置到底板C位； 将“复接/解复接 同步技术模块”放置到底板I位。 注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。 2．信号线连接： 绝对码调制（PSK）时的连接：用专用导线将4P01连接JD；4P02连接JCLK；PSK/DPSK连接38P01。 相对码调制（DPSK）时的连接：用专用导线将4P03连接JD；4P02连接JCLK；PSK/DPSK连接38P01；38P02连接39P01。 3．加电： 打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 4．实验内容设置： 拨码器4SW02设置为“0000”，4P01产生32K的 15位m序列输出； 4P03输出为4P01波形的相对码； 调制模式设置为“L01”指示灯亮，PSK/DPSK输出为PSK调制； 将“PSK QPSK解调模块”两个跳线接插到左侧，既选中PSK解调模式。 5.相位调制信号观察： （1）PSK调制信号观察：双踪示波器，触发测量探头测试4P01点，另一测量探头测试PSK/DPSK，调节示波器使两波形同步，观察BPSK调制输出波形，记录实验数据。 （2）DPSK调制信号观察：双踪示波器，触发测量探头测试4P03点，另一测量探头测试PSK/DPSK，调节示波器使两波形同步，观察DPSK调制输出波形，记录实验数据。 6．PSK解调参数调节： 调节38W01电位器，使压控振荡器工作在2048KHZ，同时可用频率计鉴测38TP01点。注意观察38TP02和38TP03两测量点波形的相位关系。 7．相位解调信号观测： （1）PSK调制方式 观察38P02点PSK解调输出波形，并作记录，并同时观察PSK调制端JD的基带信号，比较两者波形相近为准（可能反向，如果波形不一致，可微调38W01）。 （2）DPSK调制方式 “复接/解复接 同步技术模块”的拨码器39SW01设置为“0010”。 观察38P02和JD的两测试点，比较两相对码波形，观察是否存在反向问题；观察39P07和4P01的两测试点，比较两绝对码波形，观察是否还存在反向问题。作记录。 8. 关机拆线： 实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。 （二） QPSK调制/解调实验（选做） 1．模块放置和PSK（DPSK）的调制方式保持不变； 2．信号线连接： 将4P01（G位）连接JD（A、B位）； 将4P02（G位）连接JCLK（A、B）位； 将QPSK/OQPSK(A、B位)连接38P01（C位）； 按下SW01（A、B位）按钮，使L01小灯亮，则QPSK/OQPSK输出为QPSK信号。 将解调模块上的跳线开关38K01和38K02（C位）切换到右边位置，使其工作在QPSK解调模式。 4．使用示波器通道1测量调制前IQ基带信号DI，DQ（A、B位）的一路，使用另外 一个通道测量解调后I、Q两路基带信号38P02，38P03（C位），观察调制前和解调后信号是否相同，并记录波形。 5．尝试多进行几次调制同步（可以将38P01的线拔下然后插上），测试QPSK的相位模糊情况，并对比PSK的相位模糊，分析其差别。 3．将4SW02（G位）设置为01101，系统切换到QPSK调制模式； 五、测试/调试及实验结果分析 六、实验结论与体会 2015年 12 月 10 日