振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調(diào)制實驗(1)

1、實驗4 振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調(diào)制實驗一、實驗目的1. 掌握絕對碼、相對碼的概念以及它們之間的變換關系和變換方式。2. 掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。3. 掌握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關系。4. 掌握2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜特性。二、實驗內(nèi)容1. 觀察絕對碼、相對碼波形。2. 觀察2ASK、2FSK、2DPSK信號波形。3. 觀察2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜。三、實驗儀器信號源模塊數(shù)字調(diào)制模塊頻譜分析模塊20M雙蹤示波器 一臺頻率計 一臺連接線 若干四、實驗原理調(diào)制信號為二進制序列的

2、數(shù)字頻帶調(diào)制稱為二進制數(shù)值調(diào)制。由于被調(diào)載波有幅度、頻率、相位三個獨立的可控參量，當用二進制信號分別調(diào)制這三種參量時，就形成了二進制振幅鍵控(2ASK)、二進制移頻鍵控（2FSK）、二進制移相鍵控（2DPSK）三種最近本的數(shù)字頻帶調(diào)制信號，而每種調(diào)制信號的受控參量只有兩種離散變換狀態(tài)。1. 2ASK調(diào)制原理在振幅鍵控中載波幅度是隨著基帶信號的變化而變化的。使載波在二進制基帶信號1或0的控制下通或斷，即用載波幅度的有或無來代表信號中的“1”或“0”，這樣就可以得到2ASK信號，這種二進制振幅鍵控方式稱為通一斷鍵控（00K）。2ASK信號典型的時域波形如圖10-1所示，其時域數(shù)學代表式為： S2A

3、SK(t)=anAcoswct式中，A為未調(diào)載波幅度，wc為載波角頻率，an為符合下列關系的二進制序列的第n個碼元： 0 出現(xiàn)概率為P an=1 出現(xiàn)概率為1-P2ASK信號的產(chǎn)生方法比較簡單。首先，因2ASK信號的特征是對載波的“通一斷鍵控”，用一個模擬開關作為調(diào)制載波的輸出通/斷控制門，由二進制序列S（t）控制門的通斷，S(t)=1是開關導通；S（t）=0是開關截止，這種調(diào)制方式稱為通一斷鍵控法。其次，2ASK信號可視為S(t)與載波的乘積，故用模擬乘法器實現(xiàn)2ASK調(diào)制也是很容易想到的另一種方式，稱其為乘積法。在這里，我們采用的是通一斷鍵控法，2ASK調(diào)制的基帶信號和載波信號分別從“AS

4、K基帶輸入”和“ASK載波輸入“輸入，其原理框圖和電路原理圖分別如圖10-2、圖10-3所示。2. 2FSK調(diào)制原理2FSK信號是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態(tài)的，被調(diào)載波的頻率隨二進制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為f0時代表傳0，載頻為f1時代表傳1。顯然，2FSK信號完全可以看成兩個分別以f0和f1為載頻、以an和an為被傳二進制序列的兩種2ASK信號的合成。2FSK信號的典型時域波形如圖10-4所示，其一般時域數(shù)學表達式為 S2FSK(t)= ang(t-nTs) cosw0t+ ang(t-nT) cosw1t 式中，w0=2圖 2FSK調(diào)制原理框圖2FSK信號的產(chǎn)生通常有兩種方

5、式：（1）頻率選擇法；（2）載波調(diào)頻法。這里，采用頻率選擇法，其調(diào)制原理框圖如圖10-5所示由圖可知，從“FSK基帶輸入”輸入的基帶信號分成兩路，一路經(jīng)U404（LM339）反相后接至U405B(4066)的控制端，另一路直接接至U405A(4066)的控制端。從“FSK載波輸入1”和“FSK載波輸入2”輸入的載波信號分別接至U405A和U405B的輸入端。當基帶信號為“1”時，U405打開，U405B關閉，輸出第一路載波；當基帶信號為“0”時，U405A關閉，U405B打開，此時輸出第二路載波，再通過相加器就可以得到2FSK調(diào)制信號。3. 2PSK(2DPSK)調(diào)制原理2PSK信號是用載波相

6、位的變化表征被傳輸信息狀態(tài)的，通常規(guī)定0相位載波和相位載波分別代表傳1和傳0，其時域波形示意圖如圖10-6所示。設二進制單極性碼為an，其對應的雙極性二進制碼為bn，則2PSK信號的一般時域數(shù)學表達式為：其中：2DPSK的調(diào)制原理與2FSK的調(diào)制原理類似，也是用二進制基帶信號作為模擬開關的控制號輪流選通不同相位的載波，完成2DPSK調(diào)制，其調(diào)制的基帶信號和載波信號分別從“PSK基帶輸入”和“PAK載波輸入”輸入，差分變換的時鐘信號從“PSK-BS輸入”點輸入，其原理框圖如圖10-7所示：五、實驗步驟1. 將信號源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、頻譜分析模塊小心地固定在主機箱中，確保電源接觸良好。2. 插上

7、電源線，打開主機箱右側(cè)的交流開關，再分別按下三個模塊中的開關POWER1、POWER2,對應的發(fā)光二極管LED001、LED002、D400、D401、L1、L2發(fā)光按一下信號源模塊的復位鍵，三個模塊均開始工作。3. ASK調(diào)制實驗將信號源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625KHZ的NRZ碼和64KHZ的正弦波（幅度為3V左右）分別送入數(shù)字調(diào)制模塊的信號輸入點“ASK基帶輸入”和“ASK載波輸入”。以信號輸入點“ASK基帶輸入”的信號為內(nèi)觸發(fā)源，用示波器雙蹤同時觀察點“ASK基帶輸入”和點“ASK調(diào)制輸出”輸出的波形。并將這兩點的信號送入頻譜分析模塊進行分析，觀察其頻譜。改變送入的基帶信號，重復上述

8、實驗。4. FSK調(diào)制實驗信號源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625KHZ的周期性NRZ碼和32KHZ正弦波（幅度為3V左右）及64KHZ的正弦波（幅度為3V左右）分別送入數(shù)字調(diào)制模塊的信號輸入點“FSK基帶輸入”、“FSK在波輸入1”和“FSK載波輸入2”。以信號輸入點“FSK基帶輸入”的信號為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時觀察點“FSK基帶輸入”和點“FSK調(diào)制輸出”輸出的波形。并將這兩點的信號送入頻譜分析模塊進行分析，觀察其頻譜。改變送入的基帶信號和載波信號，重復上述實驗。5. PSK調(diào)制實驗將信號源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625 KHZ的周期性NRZ碼和64KHZ正弦波（幅度為3V左右）分別送入

9、數(shù)字調(diào)制模塊的信號輸入點“PSK(DPSK)基帶輸入”和“PSK(DPSK)載波輸入”。以信號輸入點“差分編碼輸出”的信號為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時觀察點“PSK基帶輸入”和點“差分編碼輸出”的波形。用雙蹤示波器同時觀察點“ “差分編碼” ”與“PSK調(diào)制輸出”的波形，并將這兩點的信號送入頻譜分析模塊進行分析，觀察其頻譜。改變送入的基帶信號和載波信號，重復上述實驗。六、輸入、輸出點參考說明1. 信號輸入點參考說明ASK基帶輸入： ASK基帶信號輸入點。ASK載波輸入： ASK載波信號輸入點。FSK基帶輸入： FSK基帶信號輸入點。FSK載波輸入1： FSK第一路載波信號輸入點。FSK載波輸入2： FSK第二路載波信號輸入點。PSK/DPSK基帶輸入： PSK/DPSK基帶信號輸入點。PSK/DPSK載波輸入： PSK/DPSK載波信號輸入點。DPSK-BS輸入： PSK差分編碼時鐘輸入點。2. 信號輸出點參考說明ASK調(diào)制輸出： ASK調(diào)制信號輸出點。FSK調(diào)制輸出： FSK調(diào)制信號輸出點。PSK/DPSK調(diào)制輸出： PSK/DPSK基帶信號輸入點。差分編碼輸出： PSK基帶信號經(jīng)差分編碼后的信號輸出點。七、實驗思考題1. 分析2A