二相BPSK(DPSK)调制实验

2024年1月23日发(作者：)

实验九 二相BPSK(DPSK)调制实验

实验九 二相BPSK(DPSK)调制实验

实验内容

1.二相BPSK调制实验

2.二相DPSK调制实验

一. 实验目的

1.掌握二相BPSK（DPSK）调制的工作原理及电路组成。

2.了解载频信号的产生方法。

3.掌握二相绝对移相与相对移相的转换方法。

二. 实验电路工作原理

在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。

图9-1是二相PSK（DPSK）调制器电路框图。图9-2是它的电原理图。

数字相位调制又称为移相键控。它是利用载波相位的变化来传递数字信息的。通常又可把它分成绝对相移与相对相移两种方式。绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。那么，怎样才能让载波不同相位的绝对值来传递信息呢？如果让所传输的数字基带信号控制载波相位的改变，而载波的幅度和相位都不变，那么就得到载波相位发生变化的已调信号。这种调制方式称为数字相位调制。即移相键控PSK调制。

PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。

当传送的消息为一随机序列时，例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号，则传送的调相信号也相应的为一随机振荡序列，其相位与传送消息相对应，如图9-3所示。 下面对图9-2中的电路作一分析。

图9-3 二相PSK调制信号波形 63

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脚19的0130P7TK去K制出SP调输相加器器86理3240003373PP处0KTT3制PT13控央中12U关关器P开开相C反30波3P载T相25π20320波波相K31P载载反器346T相04031P0T3与PT码码路出对对电输4绝相换转号032K5信03字)13PT数码)码0码101M00入入011波波入23Δ(1K制波(方方钟13调方波zzHH时MKzH码量z方Hz42k21伪增KH8K0523z.H至24161K2来3KL路C电 64图框理原布分点量测及制调KSP

1-9图

TP3097K300PA+5R3111KD301LEDC306104TP30003IN24TP308PSKOUT实验九 二相BPSK(DPSK)调制实验

043P530K4-C1703P13T60035R1985R1R1R1013KABR0060-303K3016U4R1U46322F111F0u0u3737E4E456111340443B0P5C05ST8+5S141K0L0L-03S34346U763MPU76ULT230485304W12A0171215S+-0L4342U7328904043030C1C1NI1P640K2300R13K123456603PT203P5T033330C33KK2R18K124+16403P1T03L31AKG0N2B9PG3230I0K01S41B37

1320PR443-L3-03C3AWW33T6SSC3ID81cG7S1cKDI0LVL4C4D1U7DDH51CSu-02P1301DO40339A73-CLL653S0L52334011U738P116T033M5UL81+-300NW13I32KP313103KR1K23NS1PD031330C33PT24N0I3PK313201144F0E05S5S0L0L3434U7U73111K4K220115图理原电路电制调KSP

2-9图

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1.内载波发生器

图9-4 1.024MHz内载波发生器

电路如图9-4所示，来自信号发生器的1.024MHz或512KHz方波信号输入至开关K304，经过由U301等元件组成反相运算变换器，将方波信号变换成正弦波信号，调节W301可改变输出信号的幅度。由BG301等元件组成的是射随器电路，它起隔离作用。

2.载波倒相器

模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，如图9-2所示，电路由U304等组成，来自1.024MHz载波信号输入到U304的反相输入端2脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器W302。

3.信码反相器

由U305：C（74LS04）组成。

4.模拟开关相乘器

对载波的相移键控是用乘法器来实现的，常用的乘法器有环行调制器、模拟乘法器集成电路以及模拟开关电路等，本实验用的是模拟开关4066作乘法器，见图9-2右半部分。

TP302TP307U1入U1出

相载波θ

U1入U1出00tt

TP303TP308U2出U2入

π相载波U2出U2入

00tt

TP305U合TP309

信码

11100101信码输入00tt

图9-5 模拟开关相乘器工作波形

从图中可知，0相载波与π相载波分别加到模拟开关1：U302：A的输入端（1脚）、模 66

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拟开关2：U302：B的输入端（11脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的控制输入端（13脚），它反极性加到模拟开关2的控制输入端（12脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关1的控制端输入为高电平，模拟开关1导通，输出0相载波，而模拟开关2的控制端输入为低电平，模拟开关2截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关1的控制端输入为低电平，模拟开关1截止。而模拟开关2的控制端输入为高电平，模拟开关2导通。输出π相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出控制开关K303合路叠加后输出，即为二相PSK调制信号，如图9-6所示。

在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。

上面已对绝对相移作了分析，那么相对移相的含义是什么？

所谓相对移相，就是利用载波相位的相对值来传递信息，也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息，所以也称为“差分移相”。理论分析和实际试验证明：在恒参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经济有效地利用频带。所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广泛的应用。

DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列{an}，通过差分编码器变成相对码序列{bn}，然后再用相对码序列{bn}，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。图9-6是绝对与相对码转换电路。按键SW301，用来将D触发器Q端输出置“1”。

图9-6 绝对与相对码转换电路

在绝对相移方式中，由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的，因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0相变π相或π相变0相），则恢复的数字信息就会发生0变1或1变0，从而造成错误的恢复。在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。如，由于某种突然的骚动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现，但如果传输的是计算机输出的数据信号，将会使恢复的数 67

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据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。

DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。

TP305数字信息序列

00111001

t0

TP309

(绝对码)00111001

BPSK波形

t0

TP309(相对码)

DPSK波形

t

00101110基准相位载波0

图9-7 PSK DPSK编码波形

绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。

相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。

图9-8（a）是差分编码器电路，可用模二加法器作延时器（延时一个码元宽度Tb)来实现这两种码的互相转换。

设输入的相对码an为1110010码，则经过差分编码器后输出的相对码bn为1011100，即bn= an⊕ bn–1。 图9-8（b）是它的工作波形图。

TP305an

01110010tTP305TP306

+bn-1bn-100t01110

anbnt

延迟-码元bnTP3

tTbbn-1

当K3022-3时

图9-8（a） 差分编码器电路 图9-8（b） 工作波形

三. 实验内容

1.二相BPSK调制实验

用内载波发生器产生的信号作输入载波信号来观察TP301 ～ TP309各测量点的波形。

2.二相DPSK调制实验

加入差分编码器电路来传输二相DPSK信号，即将开关K301置成2脚与3脚相连，其它开关设置不变，重做上述内容。

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四. 实验步骤及注意事项

1.按下按键开关：K2、K3、K100、K300、K700。

2.按一下“开始”与“PSK”功能键，显示代码“5”。

3.跳线开关接通设置：

K304的1-2、K301的1-2、K302的1-2或K302的2-3或K302的4-5或K302的5-6、K303的1-2、K303的3-4。

4.跳线开关设置功能如下：

K302的1-2：伪随机码，码序列为1110010，速率为32KHz的绝对码。

K302的2-3：伪随机码，码序列为1110010，速率为32KHz的相对码。

K302的4-5：128KHz方波，码序列为1010码。

K302的5-6：64KHz方波， 码序列为1100码。

K304的1-2：1.024MHz方波，作为载波输入。

K304的2-3：512KHz方波， 作为载波输入。

5.做二相BPSK实验时，必须把开关K302的1脚与2脚相连接。

做二相DPSK实验时，必须把开关K302的2脚与3脚相连接。

五. 测量点说明

301：输入方波信号，K304的1与2相连，频率为1024KHz方波信号。

K304的2与3相连，频率为512KHz方波信号。

302：输入载波信号，K304的1与2相连，频率为1024KHz正弦波信号。

K304的2与3相连，频率为512KHz正弦波信号。

当输入载波信号波形不好时，可调节电位器W301。

303：波形同TP302，但波形反相，波形不好时，可调节电位器W302。

304：32KHz工作时钟信号。

305：数字基带信号绝对码输出波形，码型有：1110010码。

306：数字基带信号相对码输出波形，码型有：

a. 1110010码， K302的2与3相连

b. 1010码， K302的4与5相连

c. 1100码， K302的5与6相连

307：PSK的0相载波输出，当K303都断开时。

308：PSK的π相载波输出，当K303都断开时。

309：PSK调制信号输出波形，当K303都相连时，即1与2、3与4脚都相接。

六. 实验报告要求

1.简述DPSK调制电路的工作原理及工作过程。

2.根据实验测试记录（波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系）依此画出调制器各测量点的工作波形，并给以必要的说明。

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