电子科技大学中山学院电子工程系

学生实验报告

课程名称 通信原理实验 班级，分组 姓名，学号 实验名称 实验五-DFSK调制解调实验 实验时间 2016年11月14日 指导教师 报 告 内 容 何志红 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、实验原理和电路说明 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f(x)?X?X?1组成的五级线性移 2DPSK M序列发生器 差分编码 调 相 P2 P3 P6 P1 P5 晶 振 ÷10 ÷2 P 410MH2 图5.2 2DPSK调制部分框图 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。 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 00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0及180+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53为: m?(Uom?Uim)/(Uom?Uim)2．解调 2PSK系统的解调部分框图如图5.6所示，原理电路如图5.7所示。 Ud1 P7 P16 P17 MC1496 LF356 过 零 再生码 P13 鉴相器 低 通 检 测 判 决 P11 COS(ω0t+?2) P14 Ud Ud 压控振环路 摸拟 差 分 PS K入 荡器相乘器 P滤波器 译 码 9 74S124 MC1496 P12 Sin(ω0t+?1) P15 Ud2 MC1496 LF356 P8 鉴相器 低 通 图5.6 2PSK解调部分框图 同相正交环 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5.7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 锁相环 特性 环路工作频率 等效鉴相特性 解调能力 电路复杂程度 单片集成双平衡模拟相乘器MC1496/MC1596(F1496/F1596、XD--5202) (a)电路说明 MC1496/MC1596双平衡模拟相乘器习惯上又称为平衡调制 -- 解调器，它是单片集成双平衡模拟相乘器中有代表性的产品之一。国内同类产品有F1496/F1596、XD--5202等，国外同类产品还有0000LM1496/LM1596、SG1496/SG1596等。MC1496是0C一70C民用温度范围产品，MCl596是-55C--+125C军用温度范围产品。该产品具有极好的载波抑制能力(0.5MHZ时为一65dB；10MHZ时为-50dB)、高的共模抑制比(-85dB)，平衡输入、输出和方便的增益调整与信号处理等优点。其电路如图5-1所示，与改进的双平衡模拟相乘器相比较，电路是相同的，仅恒流源用晶体管Q7和Q8代替，二极管D与500Ω电平方环 f＝2f0 正弦 无 鉴相器 工作频率高 同相正交环 f＝f0 正弦 有 需用基带 模拟相乘器 逆调制环 f＝f0 近似距形 有 需用 二次调制器 判决反馈环 f＝f0 近似距形 有 需用基带 模拟调制器 阻构成Q7、Q8的偏置电路。负载电阻接在⑥、⑨两端，反馈电阻RY接在②、③两端，起展宽输入信号的线性动态范围和调整电路增益的作用。 (b)参数选择 1．载波电平Ux选择 因为载波抑制比与载波输入电平密切相关。小的载波电平不能完全打开上面的开关器件，结果信号增益较低，载波抑制亦较低。而高于最佳值的载波电平将产生不必要的器件和电路的载漏，同时也使戴波抑制特性恶化。 测试表明， 当载频为500KHZ时，用6Omv的正弦载波， 可获得 最佳载波抑制。当载频为10MHZ时，最佳载波约为16Omv。 频率较高时，为了使载漏最小，电路的设计要注意。为防止载波输人和输出之间的电容耦合，必须采用屏蔽措施。实际应用时，还可以在①、④之间接人载波调零电位器。当MC1496/MC1596用于同频鉴相时，如图5一12所示。可把两个相同频率的高电平信号分别加到两个输入端，则输出电压是两个输入信号相位差的函数，起到了鉴相作用。 传输畸变和眼图 数字信号经过非理想的传输系统必定产生畸变，为了衡量这种畸变的严重程序，一般都采用观察眼图的方式。眼图是示波器重复扫描所显示的波形，示波器的输入信号是解调后经低通滤波器恢复的未经再生的基带信号，同步信号是位定时。这种波形示意图如图5--13示。 图5.12 图5.13 眼 图 衡量眼图的几个重要参数有: (1)眼图开启度(U一2?U)/U 即最佳抽样点处眼图幅度的“张开”程度。无畸变眼图的开启度为100%。 (2)“眼皮”厚度2ΔU/U 即最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”厚度应为0。 (3)交叉点散度ΔT/TS 即眼图波形过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散为0。 (4)正、负极性不对称度|(U1-U2)|/ |（U1+U2）| 即最佳抽样点处眼图正、负幅度不对称的程度。无畸变眼图的极性不对称应为0。 如果传输信道不理想，产生传输畸变，就会很明显地由眼图的这几个参数反映出来。其后果可以看成有效信号的能量损失。可以推导出，等效信号信噪比的损失量ΔEb/N0与眼图开启度(U-2ΔU)/U有如下关系: ΔEb/N0=20log|(U-2ΔU)/U |(dB) 同样，交叉点发散度对信噪比损失的影响，也可以等效为眼图开启度对信噪比损失的影响，这里不再详述。 三、实验内容和数据记录 准备工作： 1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机； 2、把实验板电源连接线接好； 3、开机注意观察电流表 正电流 ＋I<280mA 负电流 －I<60mA 若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。 A.发送实验 开关位置 K1接1.2 1．测量载波P5振荡频率，观察记录P5波形、频率 2. 测量位同步P1信号频率，观察记录P1波形、频率 3. M序列发生器 设初始状态为10000，试列表写出 f(x)?x5?x3?1多项式，组成一个周期的M序列。把列表的结果与实验结果相比较。 示波器用P2触发，观察并记录P2的波形。以Pl比较，验证M序列的主要性质。 4．差分编码 示波器MODE（工作方式）置Chop（断续），观察并记录P3的波形，将P2和P3的波形进行比较，验证差分编码的规律。注意P3比P2有一位码时延。