-----实验三DPSK调制、解调实验

课程名称：通信原理实验

题目：实验三DPSK调制、解调实验

学生姓名：

专业：电子信息工程

班级：电信10-2班

学号：

指导教师：陈信

日期：2012 年11 月25 日

实验三DPSK调制、解调实验

一、实验目的

1. 加深对DPSK调制原理的理解及其硬件实现方法

2. 进一步了解DPSK解调原理各种锁相环解调的特性，掌握同相正交环的解调原理及其硬件实现方法

3. 加深对载波提取电路相位模糊度的理解

4. 加深对眼图几个主要参数的认识

二、实验内容

1. DPSK调制实验

1) 载波、时钟信号实验2) 伪随机基带信号源实验

3) 差分编码实验4) DPSK调制实验

2. DPSK解调实验

1) 同相正交环解调DPSK实验4) 基带信号解调、相位锁定实

验

2) 压控振荡器实验5) 基带信号判决实验

3) 载波900相移实验6) 差分译码实验

3. DPSK调制解调系统实验

1) 同步带测量实验2) 捕捉带测量实验

3) 载波提取锁相环相位模糊度实验4) DPSK调制解调眼图实验

4. 学生常犯的测量错误

三、实验原理和电路说明

1. 调制

2DPSK 系统的调制部分框图如图1所示。下面分几部分说明。

1.1 M 序列发生器

实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试方便，一般都是用M 序列发生器产生一个伪随机序列来充当数字基带信号源。按照本原多项式1)(35++=X X x f 组成的五级线性移位寄存器，就可得到31位码长的M 序列。码元定时与载波的关系可以是同步的，以便清晰观察码元变化时对应调制载波的相位变化；也可以是异步的，因为实际的系统都是异步的。本实验的M 序列由IC3、1C4、IC5、IC6产生，码元速率为lMb/s 。

3 P 6 P 1 P 5

图1 2DPSK 调制部分框图

1.2 相对调相和绝对移相

移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位

调制叫作绝对移相。以二进制调相为例:取码元为“1”时，调制后载波与未调载波反相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波同相；“1”和“0”时调制后载波相位差1800。 绝对移相的波形如图2所示。

在同步解调的PSK 系统中，由于收端载波恢复存在相位含糊的问题，即恢

复的载波可能与未调载波同相，也可能反相，以至使解调后的信码出现“0”、“1”倒置，发送为“1”码，解调后得到“0”码；发送为“0”码，解调后得到“1”码。这是我们所不希望的，为了克服这种现象，人们提出了相对移相方式。

图2 绝对移相的波形示意图

在一般情况下，相对移相可以通过对信码进行变换和绝对移相来实现。将信

码经过差分编码变换成新的码组一相对码，再利用相对码对载波进行绝对移相，使输出的己调载波相位满足相对移相的相位关系。

设绝对码为{a n }，相对码为{b n }，则二相差分编码的逻辑关系为:

1-⊕=n n n b a b (1)

差分编码的功能可由一个模二和电路和一级移位寄存器组成。本实验用IC6:

A 和IC8完成。

调相电路可由模拟相乘器实现，也可由数字电路实现。实验中的调相电路是

由数字选择器(74LS153)完成的。当2脚和14脚同时为高电平时，7脚输出与3脚输入的0相载波相同；当2脚和14脚同时为低电平时，7脚输出与6脚输入的π相载波相同。这样就完成了差分信码对载波的相位调制。图3示出了一个数字序列的相对移相的过程。

图3 绝对码实现相对移相的过程

对应于差分编码，在解调中有一差分译码。差分译码的逻辑为:

1-⊕=n n n b b C (2)

本实验由IC 9、IC 10完成。将(1)式代人(2)式，得

n

n n n n n a C b b a C =⊕⊕=--11 这样，经差分译码后就恢复了原始的发码序列。

1.3数字调相器的主要指标

在设计与调整一个数字调相器对，主要考虑的性能指标是调相误差和寄生调

幅。

（1）调相误差

由于电路不理想，往往引进附加的相移，使调相器输出信号的载波相位取值

为00及1800+ΔΦ，我们把这个偏离的相角ΔΦ称为调相误差。调相器的调相误差相当于损失了有用信号的能量。

(2)寄生调幅

理想的二相相位调制器，当数码取“0”或“1”时，其输出信号的幅度应

保持不变，即只有相位调制而没有附加幅度调制。但由于调制器的特性不均匀及脉冲高低电平的影响，使得“0”码和“1”码的输出信号的幅度不等。设“0”码和“1”码所对应的输出信号幅度分别为Uom 及Uim ，则寄生调幅为:

)/()(im om im om U U U U m +-=

2．解调

2.1 同相正交环

绝大多数二相PSK 信号采用对称的移相键控，因而在码元1、0等概条件下

都是抑载波的，即在调制信号的频谱中不含载波线谱，这样就无法用窄带滤器从调制信号中直接提取参考相位载波。对于PSK 而言，只要用某种非线性处理的方法去掉相位调制，就能产生与载波有一定关系的分量，恢复出同步解调所需要的参考相位载波，实现对被抑制掉的载波进行跟踪。

从PSK 信号中提取载波的常用方法是采用载波跟踪锁相环，如平方环、同

相正交环、逆调制环和判决反馈环等。这几种锁相环的性能特点列于表1中。

本实验采用同相正交环。同相正交环又叫科斯塔斯（Costas ）环。实验原

理如图3.7所示。在这种环路里，误差信号是由两个鉴相器提供的。压控振荡器(VCO)给出两路相互正交的载波到鉴相器。输入的2PSK 信号经鉴相后在由低通滤波器滤除载波频率以上的高频分量，得到基带信号Ud1、Ud2，这时的基带信号包含着码元信号，无法对压控振荡器(VCO)进行控制。将Ud1和Ud2经过基带模拟相乘器相乘，就可以去掉码元信息，得到反应VCO 输出信号与输入载波间相位差的控制电压。

表1 几种锁相环的性能特点