1、實驗九二相BPSK（DPSK調制解調實驗實驗九 二相BPSK（DPSK調制解調實驗實驗內容1. 二相BPSK調制解調實驗2. 二相DPSK調制解調實驗3. PSK解調載波提取實驗實驗目的1. 掌握二相BPSK（ DPSK調制解調的工作原理及電路組成。2. 了解載頻信號的產生方法。3. 掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法。實驗電路工作原理（一）調制實驗：在本實驗中，絕對移相鍵控（PSK是采用直接調相法來實現的，也就是用輸入的基帶信號直接控制已輸入載波相位的變化來實現相位鍵控。圖9-1是二相PSK（ DPSK調制器電路框圖。圖 9-2是它的電原理圖。PSK調制在數字通信系統中是一種極重要的調制方式

2、，它的抗干擾噪聲性能及通頻帶 的利用率均優先于 ASK移幅鍵控和FSK移頻鍵控。因此，PSK技術在中、高速數據傳輸中 得到了十分廣泛的應用。下面對圖9-2中的電路作一分析。1. 載波倒相器模擬信號的倒相通常采用運放作倒相器，電路由U304等組成，來自1.024MHz載波信號輸入到U304的反相輸入端2腳，在輸出端即可得到一個反相的載波信號，即相載波信號。為了使0相載波與 相載波的幅度相等，在電路中加了電位器 W3022. 模擬開關相乘器對載波的相移鍵控是用模擬開關電路實現的。0 相載波與 相載波分別加到模擬開關 1 : U302： A的輸入端（1腳）、模擬開關2: U302: B的輸入端（11

3、 腳），在數字基帶信號的信碼中，它的正極性加到模擬開關1的輸入控制端（13腳），它反極性加到模擬開關2的輸入控制端（12腳）。用來控制兩個同頻反相載波的通斷。當信碼為“ 1”碼時，模擬開關1的輸入控制端為高電平，模擬開關1導通，輸出0相載波，而模擬開關 2的輸入控制端為低電平，模擬開關2截止。反之，當信碼為“ 0”碼時，模擬開關1的輸入控制端為低電平，模擬開關1截止。而模擬開關 2的輸入控制端卻為高電平，模擬開關2導通。輸出 相載波，兩個模擬開關的輸出通過載波輸出開關K303合路疊加后輸出為二相 PSK調制信號，如圖9-3所示。在數據傳輸系統中，由于相對移相鍵控調制具有抗干擾噪聲能力強，在相同

4、的信噪比 條件下，可獲得比其他調制方式（例如：ASK FSK）更低的誤碼率，因而這種方式廣泛應用在實際通信系統中。相對移相，就是利用載波相位的相對值來傳遞信息，也就是利用前后碼元載波相位的 相對變化來傳遞信息，所以也稱為“差分移相”。理論分析和實際試驗證明：在恒參信道下，移相鍵控比振幅鍵控、頻率鍵控，不但具有較高的抗干擾性能，而且可更經濟有效地43實驗九二相BPSK(DPSK調制解調實驗UU利用頻帶。所以說它是一種比較優越的調制方式，因而在實際中得到了廣泛的應用。出輸制調7HWAT2u3出輸號信字數的制調量增至來相加器3O0RSWAPP4關開2L關器相反A話31路電換轉碼對相與碼對絕3碼偽H2

5、波載相冗2UST器相反波載入鐘時JH2波載甫<>230AT波方的917asA3SHNkQfiEHiynwuaadjrwlQAyaI9H1D/W3yfcrdAyv/vnso§Q-§£xld 乙QMdaeqNk - 9Q0OC3/brnssrQKWG6LdQbk oopsubGH OOPEEE=di60/3NncftsvQ&cadM./fc3ur/vnsuydsrdotsyt6X0EQ61- r - 1G nwvksz3EokLnndxdEok/feduydtL8i>o£u>zodskLa£u9y69LQUffla0

6、- 3 dMSMWW 刼 wwsffl觀逅醸搦陽矽SdEMSd日出二”觀逅實驗九二相BPSK（DPSK調制解調實驗49TP302B相載波TP307U1出TP303n相載波0U2入TP305信碼01 1 1 0 0 T0 T-tTP308TP309J1U2出!| 1| I圖9-3模擬開關相乘器工作波形DPSK調制是采用碼型變換法加絕對調相來實現，既把數據信息源（如偽隨機碼序列、 增量調制編碼器輸出的數字信號或脈沖編碼調制PCM編碼器輸出的數字信號）作為絕對碼序列an，通過差分編碼器變成相對碼序列bn，然后再用相對碼序列 bn，進行絕對移相鍵控，此時該調制的輸出就是 DPSKB調信號。按鍵SW30

7、1用來將D觸發器Q端輸出置“ 1 ”。在絕對相移方式，由于發端是以兩個可能出現的相位之中的一個相位作基準的。因而在收端也必須有這樣一個相同的基準相位作參考，如果這個參考相位發生變化（0相變相或 相變0相），則恢復的數字信息就會發生0變1或1變0,從而造成錯誤的恢復。在實際通信時參考基準相位的隨機跳變是有可能發生的，而且在通信過程中不易被發現。女口,由于某種突然的騷動，系統中的觸發器可能發生狀態的轉移，鎖相環路穩定狀態也可能發 生轉移，等等，出現這種可能時，采用絕對移相就會使接收端恢復的數據極性相反。如果 這時傳輸的是經增量調制的編碼后話音數字信號，則不影響話音的正常恢復，只是在相位 發生跳變的

8、瞬間，有噪聲出現，但如果傳輸的是計算機輸出的數據信號，將會使恢復的數 據面目全非，為了克服這種現象，通常在傳輸數據信號時采用二相相對移相（DPSK方式。DPSK是利用前后相鄰碼元對應的載波相對相移來表示數字信息的一種相移鍵控方式。絕對碼是以寬帶信號碼元的電平直接表示數字信息的，如規定高電平代表“1”，低電平代表“ 0”。相對碼（差分碼）是用基帶信號碼元的電平與前一碼元的電平有無變化來表示數字信 息的，如規定：相對碼中有跳變表示1,無跳變表示0。圖9-5 （a）是差分編碼器電路，可用模二加法器延時器（延時一個碼元寬度Tb）來實現這兩種碼的互相轉換。設輸入的相對碼an為1110010碼，則經過差分

9、編碼器后輸出的相對碼bn為1011100,即bn= an bn-。 圖10-5 （ b）是它的工作波形圖。TP304數字信息序列TP307BPS波形0 0 1 1 1 , 0 0 , 1（絕對碼）TP307DPS波形（相對碼）基準相位載波o0 0 10 111 0圖9-4 PSK、DPSK編碼波形TP304TP304圖9-5 （a）差分編碼器電路TP304bn-1TP304（二）解調實驗：二相PSK（DPSK解調器的總電路方框圖如圖9-6所示。二相 PSK（DPSK的載波為1.024M Hz,數字基帶信號的碼元速率有32Kbit/s。從圖9-6可見，該解調器由三部分組成：載波提取電路、位定時恢

10、復電路與信碼再生 整形電路。載波恢復和位定時提取，是數字載波傳輸系統必不可少的重要組成部分。載波 恢復的具體實現方案是和發送端的調制方式有關的，以相位鍵控為例，有：N次方環、科斯塔斯環（Constas環）、逆調制環和判決反饋環等。近幾年來由于數字電路技術和集成電路的迅速發展，又出現了基帶數字處理載波跟蹤環，并且已在實際應用領域得到了廣泛的 使用。但是，為了加強學生基礎知識的學習及對基本理論的理解，我們從實際出發，選擇 同相正交環解調電路作為基本實驗。1. 二相（PSK，DPSK信號輸入電路由BG701（3DG6組成射隨器電路，對發送端送來的二相（PSK、DPSK信號進行前后級隔 離，由U701

11、（LM311）組成模擬信號放大電路，進一步對輸入小信號的二相 （PSK、DPSK信號進行放大后送至鑒相器 1與鑒相器2分別進行鑒相。圖9-6解調器總方框圖2. 同相正交環鎖相環提取載波電路在這種環路里，誤差信號是由兩個鑒相器提供的。VCO壓控振蕩器給出兩路互相正交的載波信號分別送至兩鑒相器，輸入的二相(PSK, DPSK信號經過兩個鑒相器分別鑒相后，由低通濾波器濾除載波頻率以上的高頻分量，分別送入兩判決器進行判決后得到基帶信號 Udi與Ud2,其中Udi中包含著碼元信息，但無法對VCC壓控振蕩器進行控制。只有將 5、Ud2經過基帶模擬相乘器相乘后，就可以去掉碼元信息，得到反映VCC輸出信號與輸

12、入載波間的相位差的誤差控制電壓，從而實現了對 VCC壓控振蕩器的控制。它們的實際電路見圖 9-7所示。包括鑒相器1鑒相器2低通濾波器1低通濾波器2比較判決器1比較判決器2相乘 器環路濾波器 VCC壓控振蕩器數字分頻移相器等電路組成。具體工作過程如下：由U701(LM311)模擬運放放大后的信號分兩路輸出至兩鑒相器的輸入端，鑒相器1與鑒相器2的控制信號輸入端的控制信號分別為0相載波信號與n /2相載波信號。這樣經過兩鑒相器輸出的鑒相信號再通過有源低通濾波器濾掉其高頻分量，再由兩比較判決器完成 判決解調出數字基帶信碼，由U706： A與U707： A構成的相乘器電路，去掉數字基帶信號中的數字信息。

13、得到反映恢復載波與輸入載波相位之差的誤差電壓Ud, Ud經過環路低通濾波器R718、R719 C706濾波后，輸出了一個平滑的誤差控制電壓，去控制VCO壓控振蕩器 74S124。它的中心振蕩輸出頻率范圍從1Hz到60MHz工作環境溫度在 070C,當電源電壓工作在+5V、頻率控制電壓與范圍控制電壓都為+2V時，74S124的輸出頻率表達式為：f0 = 5 X 10-4/Cext，在實驗電路中，調節精密電位器W701(100KQ )的阻值，使頻率控制輸入電壓(74LS124的2腳)與范圍控制輸入電壓(74LS124的3腳)基本相等，此時，當 電源電壓為+5V時，才符合：fo = 5X 10-4/

14、Cext,再變改電容 CA701(80Pf110Pf),使74S124 的7腳輸出為4.096MHz方波信號。74S124的6腳為使能端，低電平有效，它開啟壓控振 蕩器工作；當74S124的第7腳輸出的中心振蕩頻率偏離4.096MHz時，此時一方面可改變 CA701中的電容值，另一方面也可調節W701和W702用頻率計監視測量點 TP704上的頻率值，使其準確而穩定地輸出 4.096MHz的載波信號。該4.096MHz的載波信號經過分頻(十4)電路：U709與U710(74LS74)兩次分頻變成1.024MHz載波信號，并完成n /2相移相。由U710： B的9腳輸出n /2相去鑒相器2的控

15、制信號輸入端 U302： D(4066)的6腳，由U710： A的5腳輸出0相載波信號去鑒相器 1的 控制信號輸入端 U302： C(4066)的5腳。這樣就完成了載波恢復的功能。圖9-8是該解調環各輸出測量點波形圖，從圖中可看出該解調環路的優點是： 該解調環在載波恢復的同時，即可解調出數字信息。 該解調環電路結構簡單，整個載波恢復環路可用模擬和數字集成電路實現。但該解調環路的缺點是：存在相位模糊。當解調出的數字信息與發端的數字信息相位反相時，即相干信號相位和載波相位反相，則按一下按鍵開關 SW701迫使它的置“ 1 ”端送入高電平，使電路 Q端輸出為“ 1 ”， 迫使相干信號的相位與載波信號

16、相位同頻同相，以消除相位誤差。然而，在實際應用中， 一般不用絕對移相，而用相對移相，采用相位比較法克服相位模糊。三實驗內容1. 二相BPSK調制實驗用內載波發生器產生的信號作輸入載波信號來觀察TP301TP307各測量點的波形。2. 二相BPSK解調實驗3. 二相DPSK解調實驗4. PSK解調載波提取實驗詳細內容如下：將實驗中二相 PSK(DPSK的電路調整好后，再將本實驗電路調整到最佳狀態，逐一測 量TP701TP704各點處的波形，畫出波形圖并作記錄，注意相位、幅度之間的關系。四.實驗步驟及注意事項1. 按下按鍵開關：K01、K02。2. 跳線開關設置：K301 向下撥動(V)、K302

17、向上撥動(V)或 K302向下撥動、K304向下撥動、K701 向下撥動。3. 跳線開關設置功能如下：K301向上撥動：輸入 CVSD(A M)編碼的數字輸出信號；K301 向下撥動：32KB/S偽隨機碼，碼型為 000011101100101。K302 向上撥動：絕對碼。(V)K302向下撥動：相對碼。K303 :跳線12接，34接。合路疊加開關。K304 向下撥動：載波輸入(V)。K304向上撥動：斷開。K701 向下撥動：輸入 PSK調制信號。K701向上撥動：斷開。4. 做二相BPSK實驗時，必須把開關 K302向上撥動相連接。 做二相DPSK實驗時，必須把開關 K302向下撥動相連接

18、。5 . PSK解調時：(1) 首先要使PSK調制電路正常工作。(2) 在CA701 上插上電容，使振蕩器工作頻率為4.096MHz，電容在80Pf120Pf之間。實驗九二相BPSK(DPSK調制解調實驗FUH0I30tt圖理原電路電調解 7-9圖 圖理原電路電調解7 一9圖rm8D Sl5KXTk2<3PT940FTQOUeKI 2LZK.4U17o/c40n&0304 .K2_.gA40SU4/OOO40SU4/COtoO5082awDKDNDCDDCDKKOCDcAT 800lei>-0KI5_T4nw 002a0:2366QH CCWDifT10k£4oaqak實驗九二相BPSK（DPSK調制解調實驗51TP705測量點說明0TP701+1V0-1VTP7030相載波0TP704n /2相載波 0TP301 :當波形不好時，可調節電位器 W301tttTP302 :波形同TP301反相，波形不好時，可調節電位器W302注意TP301和TP302兩點波形一般調節在反相不失真為好。 TP303:工作時鐘信號。TP304 :數字基帶信號偽隨機碼輸出波形，碼型