數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)報告 (10)

1、福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：數(shù)據(jù)通信原理姓 名：系：電子信息工程專 業(yè)：電子信息工程年 級： 學(xué) 號：指導(dǎo)教師：薛嵐燕職 稱：講師2012年 12月3日實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目列表序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱成績指導(dǎo)教師1實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字信號源實(shí)驗(yàn)薛嵐燕2實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制實(shí)驗(yàn)薛嵐燕3實(shí)驗(yàn)三 2ASK、2FSK數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)薛嵐燕4實(shí)驗(yàn)四 2DPSK數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)薛嵐燕5實(shí)驗(yàn)五 數(shù)字基帶通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)薛嵐燕67891011121314151617181920福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報告系： 電子信息工程 專業(yè)： 電子信息工程 年級： 2010 姓名： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)課程：數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)室

2、號：_ 田C405 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號： 4 實(shí)驗(yàn)時間： 11.21 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字信號源實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點(diǎn)。2、掌握集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。3、掌握數(shù)字信號源電路組成原理。2實(shí)驗(yàn)原理本模塊是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中數(shù)字信號源，即發(fā)送端，其原理方框圖如圖1-1所示。本單元產(chǎn)生NRZ信號，信號碼速率約為170.5KB。幀長為24位，其中首位無定義，第2位到第8位是幀同步碼（7位巴克碼1110010），另外16位為2路數(shù)據(jù)信號，每路8位。圖1-1 數(shù)字信源方框圖（1）分頻器 74161進(jìn)行13分頻，輸出信號頻率為341kH

3、z；74193完成÷2、÷4、÷8、÷16運(yùn)算，輸出BS、S1、S2、S3等4個信號；40160是一個二一十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，預(yù)置在7狀態(tài)，完成÷3運(yùn)算，在Q0和Q1端分別輸出選通信號S4、S5。（2）八選一采用8路數(shù)據(jù)選擇器4512，它內(nèi)含了8路傳輸數(shù)據(jù)開關(guān)、地址譯碼器和三態(tài)驅(qū)動器，（3）三選一三選一電路原理同八選一電路原理。（4）倒相與抽樣倒相與抽樣電路就是為了滿足輸入的絕對碼信號的上升沿及下降沿與輸入的位同步信號的上升沿對齊而設(shè)計(jì)的，它們使NRZ-OUT及BS-OUT信號滿足碼變換電路的要求。 3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ

4、）、幀同步信號（FS）、位同步時鐘（BS）。2、用示波器觀察NRZ、FS、BS三信號的對應(yīng)關(guān)系。3、學(xué)習(xí)電路原理圖。4主要儀器設(shè)備示波器、通信原理實(shí)驗(yàn)箱5實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉信源模塊的工作原理。2、打開電源開關(guān)及模塊電源開關(guān)，用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號波形。3、用同軸電纜將FS輸出與示波器外同步信號輸入端相連接，把FS作為示波器的外同步信號，進(jìn)行下列觀察：（1）示波器的兩個通道探頭分別接NRZ-OUT和BS-OUT，對照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（1碼對應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對應(yīng)的發(fā)光管熄）；（2）用撥碼K1產(chǎn)生代碼×1110010（×為任意代碼

5、，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實(shí)驗(yàn)給定的集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點(diǎn)。6實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （1）通道探頭分別接NRZ-OUT和BS-OUT相應(yīng)圖如下 撥碼K1產(chǎn)生代碼相應(yīng)圖如下輸入的K1為01110010 10110010 01010000 7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 <1>通過實(shí)驗(yàn)得出NRZ與RZ在波形上有區(qū)別，NRZ在一個碼元周期內(nèi)電位維持不變，而RZ在一個碼元周期內(nèi)，高電位只維持一段時間就返回零位。 <2>通過對NRZ，F(xiàn)S，BS三個波形的分析得出NRZ是由幀同步嗎和數(shù)據(jù)共同決定的，BS是信源位同步，與碼元周期同步，F(xiàn)

6、S是信源幀同步，是與其幀周期同步。 8質(zhì)疑、建議、問題討論通過了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點(diǎn)，我掌握集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，掌握數(shù)字信號源電路組成原理。 福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報告系： 電子信息工程 專業(yè)： 電子信息工程 年級： 2010 姓名： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)課程：數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)室號：_ 田C405 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號： 13 實(shí)驗(yàn)時間： 11.22 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關(guān)系。 2、掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的方法。 3、掌

7、握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關(guān)系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關(guān)系。4、了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的頻譜與數(shù)字基帶信號頻譜之間的關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形。 2、用示波器觀察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號波形。 3、用頻譜儀觀察數(shù)字基帶信號頻譜及2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜。3. 實(shí)驗(yàn)原理（A）二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理一2ASK1產(chǎn)生 2頻譜 式中Ps(f)為m(t)的功率密度Peo(f)-fc0fcps(f)-fs0fs譜零點(diǎn)帶寬 B=2fs=2RB發(fā)濾波器最小帶寬可為fs(理論值)也可將基帶信號處理后再

8、進(jìn)行2ASK調(diào)制升余弦滾降濾波器發(fā)濾波器升余弦滾降信號fccosct濾除諧波fc-fs/2fc+fs/22二2FSK1產(chǎn)生VCO相位連續(xù)相位不連續(xù)cosc1tcosc2tm(t)電子開關(guān)102頻譜鍵控法2FSKfc2fc2+fsfc1fc1+fs 或fc2fc1fc2fc1式中是m(t)的功率譜，是的功率譜當(dāng)p(1)=p(0)時，= 2FSK信號帶寬三2PSK（BPSK） （絕對調(diào)相）電子開關(guān)180°°！°m(t)BNRZcosct2PSKcosctm(t)NRZ1 產(chǎn)生2PSK100110信息代碼cosct 2PSKcosct 2PSK 信息代碼2PSK規(guī)律：“

9、異變同不變”，即本碼元與前一碼元相異時，本碼元內(nèi)2PSK信號的初相相對于前一碼元內(nèi)2PSK信號的未相變化180°，相同時則不變。pe0(f)fc-fsfcfc+fs2頻譜 ，Peo(f)中無離散譜fc為m(t)的頻譜,當(dāng)p(1)=p(0)時ps(f)中無直流， B=2fs四2DPSK（差分相位鍵控，相對調(diào)相） 1產(chǎn)生 碼變換2PSK調(diào)制法2PSK調(diào)制Ts2PSK(bk)2DPSK(ak)akbkbk-1絕對碼ak相對碼bk變化規(guī)律：“1變0不變”。bk=ak+bk-1，設(shè)bk初始值為1，各點(diǎn)波形如圖所示： 第一個碼元內(nèi)信號的初相可任意假設(shè) ak2DPSK規(guī)律：“1變0不變”，即信息代

10、碼（絕對碼）為“1”時，本碼元內(nèi)2DPSK信號的初相相對于前一碼元內(nèi)2DPSK信號的未相變化180°，信息代碼為“0”時，則本碼元內(nèi)2DPSK信號的初相相對于前一碼元內(nèi)2DPSK信號的末相不變化。 2頻譜 同2PSK（B）電路原理 數(shù)字調(diào)制單元的原理方框圖及電路圖分別如圖2-1，圖2-2所示。圖2-1 數(shù)字調(diào)制方框圖下面重點(diǎn)介紹2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK波形與信息代碼的關(guān)系如圖2-3所示。圖2-3 2PSK、2DPSK波形圖中假設(shè)碼元寬度等于載波周期的1.5倍。2PSK信號的相位與信息代碼的關(guān)系是：前后碼元相異時，2PSK信號相位變化180°，相同時2PSK

11、信號相位不變，可簡稱為“異變同不變”。2DPSK信號的相位與信息代碼的關(guān)系是：碼元為“1”時，2DPSK信號的相位變化180°。碼元為“0”時，2DPSK信號的相位不變，可簡稱為“1變0不變”。 應(yīng)該說明的是，此處所說的相位變或不變，是指將本碼元內(nèi)信號的初相與上一碼元內(nèi)信號的末相進(jìn)行比較，而不是將相鄰碼元信號的初相進(jìn)行比較。實(shí)際工程中，2PSK或2DPSK信號載波頻率與碼速率之間可能是整數(shù)倍關(guān)系也可能是非整數(shù)倍關(guān)系。但不管是哪種關(guān)系，上述結(jié)論總是成立的。 本單元用碼變換2PSK調(diào)制方法產(chǎn)生2DPSK信號，原理框圖及波形圖如圖2-4所示。相對于絕對碼AK、2PSK調(diào)制器的輸出就是2DP

12、SK信號，相對于相對碼、2PSK調(diào)制器的輸出是2PSK信號。圖中設(shè)碼元寬度等于載波周期，已調(diào)信號的相位變化與AK、BK的關(guān)系當(dāng)然也是符合上述規(guī)律的，即對于AK來說是“1變0不變”關(guān)系，對于BK來說是“異變同不變”關(guān)系，由AK到BK的變換也符合“1變0不變”規(guī)律。圖2-4中調(diào)制后的信號波形也可能具有相反的相位，BK也可能具有相反的序列即“00100”，這取決于載波的參考相位以及異或門電路的初始狀態(tài)。2DPSK通信系統(tǒng)可以克服上述2PSK系統(tǒng)的相位模糊現(xiàn)象，故實(shí)際通信中采用2DPSK而不用2PSK（多進(jìn)制下亦如此，采用多進(jìn)制差分相位調(diào)制MDPSK），此問題將在數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)中再詳細(xì)介紹。圖2-4 2

13、DPSK調(diào)制器2PSK信號的時域表達(dá)式為 S(t)= m(t)Cosct式中m(t)為雙極性不歸零碼BNRZ，當(dāng)“0”、“1”等概時m(t)中無直流分量，S(t)中無載頻分量，2DPSK信號的頻譜與2PSK相同。2ASK信號的時域表達(dá)式與2PSK相同，但m(t)為單極性不歸零碼NRZ，NRZ中有直流分量，故2ASK信號中有載頻分量。2FSK信號（相位不連續(xù)2FSK）可看成是AK與AK調(diào)制不同載頻信號形成的兩個2ASK信號相加。時域表達(dá)式為式中m(t)為NRZ碼。圖2-5 2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK信號功率譜設(shè)碼元寬度為Ts，fS=1Ts在數(shù)值上等于碼速率，2ASK、2PSK（2

14、DPSK）、2FSK的功率譜密度如圖2-5所示?？梢?，2ASK、2PSK（2DPSK）的功率譜是數(shù)字基帶信號m(t)功率譜的線性搬移，故常稱2ASK、2PSK（2DPSK）為線性調(diào)制信號。多進(jìn)制的MASK、MPSK（MDPSK）、MFSK信號的功率譜與二進(jìn)制信號功率譜類似。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中m(t)是一個周期信號，故m(t)有離散譜，因而2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK也具有離散譜。4主要儀器設(shè)備示波器、通信原理實(shí)驗(yàn)箱5實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。2、連線：數(shù)字調(diào)制單元的CLKIN、BSIN、NRZIN分別連至信源單元CLKOUT、BSOUT、NRZOUT。打開電

15、源開關(guān)和模塊電源開關(guān)。3、用數(shù)字信源模塊的FS信號作為示波器的外同步信號，示波波CH1接AK，CH2接BK，信源模塊的KS1、KS2、KS3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對碼至相對碼變換規(guī)律以及從相對碼至絕對碼的變換規(guī)律。4、示波器CH1接2DPSK-OUT，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號相位變化與絕對碼的關(guān)系以及2DPSK信號相位變化與相對碼的關(guān)系（此關(guān)系即是2PSK信號相位變化與信源代碼的關(guān)系）。注意：2DPSK信號的幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。5、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK-OUT和2ASK-OUT；觀察這兩個信號與AK

16、的關(guān)系（注意“1”碼與“0”碼對應(yīng)的2FSK信號幅度可能不相等，這對傳輸信息是沒有影響的）。6、用頻譜議觀察AK、2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜（條件不具備時不進(jìn)行此項(xiàng)觀察）。應(yīng)該注明的是：由于示波器的原因，實(shí)驗(yàn)中可能看不到很理想的2FSK、2DPSK波形。6實(shí)驗(yàn)結(jié)果 AK、BK波形相應(yīng)圖如下 絕對碼至相對碼相應(yīng)圖如下2FSK-OUT和2ASK-OUT相應(yīng)圖如下7、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析<1>通過對2PSK和2DPSK示波器輸出的波形與信號源輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出2DPSK可以先通過對原始輸入數(shù)字信號進(jìn)行碼變換，在進(jìn)行PSK調(diào)制即可得到。<2>通過對在示波器

17、上同時顯示數(shù)字源信號和經(jīng)ASK調(diào)制好的信號，或者數(shù)字源信號和經(jīng)FSK調(diào)制好的信號來分析兩種調(diào)制的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)調(diào)制效果良好。8、質(zhì)疑、建議、問題討論 通過學(xué)習(xí)絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關(guān)系，掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的方法，我掌握了相對碼波形與2PSK信號波形之間的關(guān)系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關(guān)系，了解了2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的頻譜與數(shù)字基帶信號頻譜之間的關(guān)系。福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報告系： 電子信息工程 專業(yè)： 電子信息工程 年級： 2010 姓名： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)課程：數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)室號：_ 田C

18、405 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號： 4 實(shí)驗(yàn)時間： 11.28 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實(shí)驗(yàn)三 2ASK、2FSK數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握2ASK過零檢測解調(diào)原理。2. 掌握2FSK過零檢測解調(diào)原理。2實(shí)驗(yàn)原理（A）2ASK解調(diào)（1）包絡(luò)檢波BPF整流LPF抽樣判決位同步器x(t)r(t)cp(t)e0(t)x(t)r(t)cp(t)無碼間串?dāng)_實(shí)際系統(tǒng)中x（t）遲后于eo(t)，進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象時認(rèn)為系統(tǒng)是物理不可實(shí)現(xiàn)的，是否有碼間串?dāng)_決定于濾波器和信道的頻率特性。LPF用來濾除高頻，一般對碼間串?dāng)_無影響。（2） 相干解調(diào)BPFLPF抽樣判決位同步器x(t)r(t)cp(t)載波同步coscte0(t)

19、x(t)r(t)cp(t)無碼間串?dāng)_r（t）與（1）中不同，有正、負(fù)值，其它同（1）（3）過零檢測g限幅微分整流單穩(wěn)低通抽樣判決位同步器abcdefcp(t) 波形圖見P134圖6-7，但還要對f（t）進(jìn)行樣判決處理。f(t)cp(t)AB 判決準(zhǔn)則： （B）2FSK解調(diào)（1） 包絡(luò)檢波BPF1BPF2整流LPF整流LPF位同步抽樣判決fc1fc2a(t)b(t)條件：。 判決準(zhǔn)則： （2）相干解調(diào)BPF1BPF2LPFLPF位同步抽樣判決a(t)b(t)載波同步cosc1t載波同步cosc2t判決準(zhǔn)則同（1）（3）過零檢測g限幅微分整流單穩(wěn)低通抽樣判決位同步器abcdefcp(t) 波形圖見

20、P134圖6-7，但還要對f（t）進(jìn)行樣判決處理。f(t)cp(t)AB 判決準(zhǔn)則：（C）電路原理 2FSK信號的解調(diào)方法有：包絡(luò)括檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測法等。圖3-1 2FSK過零檢測解調(diào)方框圖本實(shí)驗(yàn)采用過零檢測法解調(diào)2FSK信號。圖3-1、圖3-2分別為解調(diào)器的方框圖和電路原理圖。 在實(shí)際應(yīng)用的通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的輸入端都有一個帶通濾波器用來濾除帶外的信道白噪聲并確保系統(tǒng)的頻率特性符合無碼間串?dāng)_條件。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中為簡化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，發(fā)端即數(shù)字調(diào)制的輸出端沒有帶通濾波器、信道是理想的，故解調(diào)器輸入端就沒加帶通濾波器。 2FSK解調(diào)器工作原理及有關(guān)問題說明如下：· 圖3-3

21、為2FSK過零檢測解調(diào)器各點(diǎn)波形示意圖，圖中設(shè)“1”碼載頻等于碼速率的兩倍，“0”碼載頻等于碼速率。圖3-3 2FSK過零檢測解調(diào)器各點(diǎn)波形示意圖整形1和整形2的功能與比較器類似，在其輸入端將輸入信號疊加在2.5V上。74HC04的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電平約為2.5V，可把輸入信號進(jìn)行硬限幅處理。整形1將正弦2FSK信號變?yōu)門TL電平的2FSK信號。整形2和抽樣電路共同構(gòu)成一個判決電平為2.5V的抽樣判決器。· 單穩(wěn)1、單穩(wěn)2分別被設(shè)置為上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)，它們與相加器一起共同對TTL電平的2FSK信號進(jìn)行微分、整流處理。·LPF不是TTL電平信號且不是標(biāo)準(zhǔn)的非歸零碼，必須進(jìn)行抽樣

22、判決處理。UF1對抽樣判決輸出信號進(jìn)行整形。·必須說明一點(diǎn)，2FSK解調(diào)的信號碼不能為全0或全1，否則抽樣判決器不能正常工作。 3主要儀器設(shè)備示波器、通信原理實(shí)驗(yàn)箱4實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、載波同步模塊、2DPSK解調(diào)模塊及2FSK解調(diào)模塊，它們之間的信號連結(jié)方式如圖3-4所示。實(shí)際通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的位同步信號來自位同步提取單元，本實(shí)驗(yàn)中這個信號直接來自數(shù)字信源。圖3-4 數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)連接圖1、按圖5-4將五個模塊的信號輸出、輸入點(diǎn)連在一起。打開交流電源開關(guān)和各使用模塊的電源開關(guān)。2、檢查數(shù)字信源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊及載波同步模塊是否已在工作正常。3、2FSK解

23、調(diào)實(shí)驗(yàn)示波器探頭CH1接數(shù)字調(diào)制單元中的AK，CH2分別2FSK解調(diào)單元中的FD、LPF、NRZ（B）及NRZ-OUT，觀察2FSK過零檢測解調(diào)器的解調(diào)過程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形應(yīng)接近圖3-3所示的理論波形。4、2ASK解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方式與2FSK一樣5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 用示波器觀察2ASK過零檢測解調(diào)器各點(diǎn)波形。2. 用示波器觀察2FSK過零檢測解調(diào)器各點(diǎn)波形。6實(shí)驗(yàn)結(jié)果FD、LPF、NRZ（B）相應(yīng)圖如下 NRZ-OUT和2ASK相應(yīng)圖如下 7、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 通過對2ASK和2FSK兩種解調(diào)后的信號波形與信號源的NRZ的比較，發(fā)現(xiàn)解調(diào)的效果良好。福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)

24、與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報告系： 電子信息工程 專業(yè)： 電子信息工程 年級： 2010 姓名： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)課程：數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)室號：_ 田C405 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號： 4 實(shí)驗(yàn)時間： 11.29 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實(shí)驗(yàn)四 2DPSK數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆?DPSK相干解調(diào)原理。2實(shí)驗(yàn)原理（A）2PSK解調(diào)：只能用相干解調(diào)法BPFLPF抽樣判決抽樣判決 a bcp(t)載波同步cosctc-cosct設(shè)收發(fā)濾波器及信道對2PSK信號波形無影響，各點(diǎn)波形如下a(t)-cosctb(t)r(t)cp(t)c(t) 1 0a(t)cosctr(t)cp(t)c(t)b(t) 1 0 設(shè)用平方環(huán)

25、提取相干載波cos2ct平方鎖相環(huán)÷2帶通m(t)cosct2fccosct-cosct÷2cos2ctcosct-cosct ÷2電路有“1”和“0”兩個不同的初始狀態(tài)，故其輸出信號有0、兩個不同相位的信號。用其它方法（如castos環(huán)等）提取相干載波時也會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，此為相干載波相位模糊現(xiàn)象。由于有兩種相干載波，使解調(diào)輸出現(xiàn)兩種可能，即m(t)或。在2DPSK中,數(shù)字信息是用前后碼元已調(diào)信號的相位變化來表示的,因此用有相位模糊的載波進(jìn)行相干解調(diào)時并不影響相對關(guān)系.雖然解調(diào)得到的相對碼完全是0,1倒置,但經(jīng)過差分譯碼得到得絕對碼不會發(fā)生任何倒置的現(xiàn)象,從而克服

26、了相位模糊的問題。故工程上不用2PSK，而用2DPSK。 （B）2DPSK解調(diào) （1）相干解調(diào)cp(t)abcedfakbk-1 BPF載波同步LPF位同步抽樣判決TS2PSK解調(diào)碼反變換bk設(shè)收發(fā)濾波器及信道對2DPSK信號波形無影響，則各點(diǎn)波形如下a-af(t)e(t)cp(t)d(t)c(t)b(t)a(t)信息代碼（發(fā)ak）001110bk 1 1 0 0 1 0ak 0 0 1 0 1 1 此處設(shè)fc=RB，實(shí)際工作中并不要求載波與碼速率滿足某一關(guān)系。碼反變換輸出的第一位可任意選取。 （2）差分相干解調(diào)（相位比較法）BPFTsLPF抽樣判決位同步acdebcp(t) 當(dāng)碼元寬度Ts與

27、載波周期TC滿足一定關(guān)系時才能用此方法解調(diào)2DPSK001100011a(t)b(t)c(t)d(t)cp(t)e(t) 設(shè)TS=KTc 則判決規(guī)則為：若則判決規(guī)則為：（C）電路原理 可用相干解調(diào)或差分相干解調(diào)法（相位比較法）解調(diào)2DPSK信號。在相位比較法中，要求載波頻率為碼速率的整數(shù)倍，當(dāng)此關(guān)系不能滿足時只能用相干解調(diào)法。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，2DPSK載波頻率等碼速率的13倍，兩種解調(diào)方法都可用。實(shí)際工程中相干解調(diào)法用得最多。圖4-1 2DPSK相干解調(diào)方框圖本實(shí)驗(yàn)采用相干解調(diào)法解調(diào)2DPSK信號、采用過零檢測法解調(diào)2FSK信號。圖4-1、圖4-2分別為解調(diào)器的方框圖和電原理圖。 在實(shí)際應(yīng)用的通

28、信系統(tǒng)中，解調(diào)器的輸入端都有一個帶通濾波器用來濾除帶外的信道白噪聲并確保系統(tǒng)的頻率特性符合無碼間串?dāng)_條件。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中為簡化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，發(fā)端即數(shù)字調(diào)制的輸出端沒有帶通濾波器、信道是理想的，故解調(diào)器輸入端就沒加帶通濾波器。 下面對2DPSK相干解調(diào)電路中的一些具體問題加以說明。 · 比較器的輸出怕NRZ（B）為TTL電平信號，它不能作為相對碼直接送給碼反變器，因?yàn)樗⒉皇且粋€標(biāo)準(zhǔn)的單極性非歸零碼，其單個“1”碼對應(yīng)的正脈沖的寬度可能小于碼元寬度、也可能大于碼元寬度。另外，當(dāng)LPF中有噪聲時，CM-OUT中還會出現(xiàn)噪聲脈沖。 · 異或門74LS86輸出的絕對碼波形的高電平上疊加有

29、小的干擾信號，經(jīng)U34整形后即可去掉。 DPSK相干解調(diào)器模塊各點(diǎn)波形示意圖如圖4-3所示。圖中設(shè)相干載波為p相。圖4-3 2DPSK相干解調(diào)波形示意圖 2FSK解調(diào)器工作原理及有關(guān)問題說明如下：· 必須說明一點(diǎn)， 2DPSK解調(diào)的信號碼不能為全0或全1，否則抽樣判決器不能正常工作。 3主要儀器設(shè)備示波器、通信原理實(shí)驗(yàn)箱4實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、載波同步模塊、2DPSK解調(diào)模塊，它們之間的信號連結(jié)方式如圖4-4示。實(shí)際通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的位同步信號來自位同步提取單元。本實(shí)驗(yàn)中這個信號直接來自數(shù)字信源。圖4-4 數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)連接圖1、 按圖5-5將五個模塊的信號輸

30、出、輸入點(diǎn)連在一起。打開交流電源開關(guān)和各使用模塊的電源開關(guān)。2、 信源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊及載波同步模塊是否已在工作正常，使載波同步模塊提取的相干載波CAR-OUT與2DPSK信號的載波CAR同相（或反相）。 2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)（1）.用數(shù)字信源的FS信號作為示波器外同步信號，將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK，CH2接2DPSK解調(diào)單元的MU。MU與BK同相或反相，其波形應(yīng)接近圖5-3所示的理論波形。（2）.示波器的CH2接LPF，可看到LPF與MU反相。當(dāng)一幀內(nèi)BK中“1”碼“0”碼個數(shù)相同時，LPF的正、負(fù)極性信號與0電平對稱，否則不對稱。（3）.斷開、接通電源若干次，使數(shù)字調(diào)制單元CA

31、R信號與載波同步單元CAR-OUT信號同相，觀察數(shù)字調(diào)制單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字調(diào)制單元中AK信號與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK、NRZ-OUT信號之間的關(guān)系。（4）.再斷開、接通電源若干次，使CAR信號與CAR-OUT信號反相，重新進(jìn)行步驟（3）的觀察。 在進(jìn)行上述各步驟時應(yīng)注意運(yùn)放是一個反相放大器。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用示波器觀察2DPSK相干解調(diào)器各點(diǎn)波形。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK，CH2接2DPSK解調(diào)單元的MU及CH2接LPF相應(yīng)圖如下 數(shù)字調(diào)制單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系相應(yīng)圖

32、如下 觀察數(shù)字調(diào)制單元中AK信號與2DPSK解調(diào)單元的NRZ-OUT信號相應(yīng)圖如下7、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 通過對2DPSK解調(diào)后的信號波形與數(shù)字信號源的NRZ的比較，發(fā)現(xiàn)解調(diào)的效果良好。福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報告系： 電子信息工程 專業(yè)： 電子信息工程 年級： 2010 姓名： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)課程：數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)室號：_ 田C405 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號： 4 實(shí)驗(yàn)時間： 12.1 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實(shí)驗(yàn)五 數(shù)字基帶通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.掌握時分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的基本原理及數(shù)字信號傳輸過程。2.掌握位同步信號抖動、幀同步信號錯位對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊憽?.掌握位同

33、步信號、幀同步信號在數(shù)字分接中的作用。4.用數(shù)字信源模塊、數(shù)字終端模塊、位同步模塊及幀同步模塊連成一個理想信道時分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)，使系統(tǒng)正常工作。5.觀察位同步信號抖動對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊憽?.觀察幀同步信號錯位對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊憽?.用示波器觀察分接后的數(shù)據(jù)信號、用于數(shù)據(jù)分接的幀同步信號、位同步信號。二、實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源模塊、數(shù)字終端模塊、位同步模塊及幀同步模塊。 1. 數(shù)字終端模塊工作原理： 原理框圖如圖5-1所示。它輸入單極性非歸零信號、位同步信號和幀同步信號，把兩路數(shù)據(jù)信號從時分復(fù)用信號中分離出來，輸出兩路串行數(shù)據(jù)信號和兩個8位的并行數(shù)據(jù)信號。兩個并行信號驅(qū)動16個

34、發(fā)光二極管，左邊8個發(fā)光二極管顯示第一路數(shù)據(jù)，右邊8個發(fā)光二極管顯示第二路數(shù)據(jù)，二極管亮狀態(tài)表示“1”，熄滅狀態(tài)表示“0”。兩個串行數(shù)據(jù)信號碼速率為數(shù)字源輸出信號碼速率的1/3。 在數(shù)字終端模塊中，有以下測試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)： · FS-IN幀同步信號輸入點(diǎn) · S-IN時分復(fù)用基帶信號輸入點(diǎn) · BS-IN位同步信號輸入點(diǎn) · SD 抽樣判決后的時分復(fù)用信號測試點(diǎn) · BD 延遲后的位同步信號測試點(diǎn) · FD-D 整形后的幀同步信號測試點(diǎn) · D1分接后的第一路數(shù)字信號測試點(diǎn) · B1第一路位同步信號測試點(diǎn)

35、83; F1第一路幀同步信號測試點(diǎn) · D2分接后的第二路數(shù)字信號測試點(diǎn) · B2第二路位同步信號測試點(diǎn) · F2第二路幀同步信號測試點(diǎn)圖5-1 數(shù)字終端原理方框圖 圖5-2為數(shù)字終端電原理圖。圖5-1中各單元與圖5-2中的元器件對的應(yīng)關(guān)系如下： · 延遲1單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 · 延遲2D觸發(fā)器· 整形單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、D觸發(fā)器 · 延遲3移位寄存器 · ÷3二進(jìn)制寄存器· 串/并變換八級移位寄存器 · 并/串變換八級移位寄存器 · 顯示 發(fā)光二極管 延遲1、延遲2、延遲3、整

36、形及÷3等5個單元可使串/并變換器和并/串變換器的輸入信號SD、位同步信號及幀同步信號滿足正確的相位關(guān)系，如圖9-3所示。移位寄存器把FD延遲7、8、15、16個碼元周期，得到FD-7、FD-15、FD-8（即F1）和FD-16（即F2）等4個幀同步信號。在FD-7及的作用下，串并轉(zhuǎn)換器將第一路串行信號變成第一路8位并行信號，在FD-15和作用下，串并轉(zhuǎn)換器將第二路串行信號變成第二路8位并行信號。在F1及B1的作用下，并串轉(zhuǎn)換器將第一路并行信號變?yōu)榇行盘朌1，在F2及B2的作用下，并串轉(zhuǎn)換器將第二路并行信號變?yōu)榇行盘朌2。B1和B2的頻率為位同步信號BS頻率的1/3，D1信號、D

37、2信號的碼速率為信源輸出信號碼速率的1/3。圖5-2 數(shù)字終端電原理圖 串并轉(zhuǎn)換器輸出的并行信號送給顯示單元。根據(jù)數(shù)字信源和數(shù)字終端對應(yīng)的發(fā)光二極管的亮熄狀態(tài)，可以判斷數(shù)據(jù)傳輸是否正確。串/并變換及并/串變換電路都有需要位同步信號和幀同步信號，還要求幀同步信號的寬度為一個碼元周期且其上升沿應(yīng)與第一路數(shù)據(jù)的起始時刻對齊，因而送給移位寄存器U67的幀同步信號也必須符合上述要求。但幀同步模塊提供的幀圖5-3 變換后的信號波形同步信號脈沖寬度大于兩個碼元的寬度，且?guī)矫}沖的上升沿超前于數(shù)字信源輸出的基帶信號第一路數(shù)據(jù)的起始時刻約半個碼元（幀同步脈沖上升沿略超前于位同步信號的上升沿，而位同步信號上升沿位于位同步器輸入信號的碼元中間，由幀同步器工作原理可得到上述結(jié)論），故不能直接將幀同步器提取的幀同步信號送到移位寄存器U67的輸入端。終端模塊將幀同步器提取的幀同步信號送到單穩(wěn)U64的輸入端，單穩(wěn)U64設(shè)為上升沿觸發(fā)狀態(tài)，其輸出脈沖寬度略小于一個碼元寬度，然后用位同步信號BD對單穩(wěn)輸出抽樣后得到FD，可通過電位器R2來改變BD的相位，從而得到兩種不同的FD信號FD1、FD2，如圖5-4所示。兩種FD的寬度均為一個碼元間隔，但FD1脈沖位于信號SD的數(shù)據(jù)1的第一位，而FD2脈沖位于信號SD的幀同步碼的最后一位。正確工作狀態(tài)下，BD上升沿應(yīng)處于終端模塊S-IN信號的碼元中間，F(xiàn)D應(yīng)為FD1，所