二相BPSK (DPSK)調(diào)制解調(diào)技術(shù)
掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.二相BPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)
2.二相DPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)
3.PSK解調(diào)載波提取實(shí)驗(yàn)
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.掌握二相BPSK(DPSK)調(diào)制解調(diào)的工作原理及電路組成。
2.了解載頻信號的產(chǎn)生方法。
3.掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法。
二. 實(shí)驗(yàn)電路工作原理
(一)調(diào)制實(shí)驗(yàn):
在本實(shí)驗(yàn)中,絕對移相鍵控(PSK)是采用直接調(diào)相法來實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)相位鍵控。
圖1是二相PSK(DPSK)調(diào)制器電路框圖。
PSK調(diào)制在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種極重要的調(diào)制方式,它的抗干擾噪聲性能及通頻帶的利用率均優(yōu)先于ASK移幅鍵控和FSK移頻鍵控。因此,PSK技術(shù)在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了十分廣泛的應(yīng)用。
1.載波倒相器
模擬信號的倒相通常采用運(yùn)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(gè)反相的載波信號,即p相載波信號。為了使0相載波與p相載波的幅度相等,在電路中加了電位器W302。
2.模擬開關(guān)相乘器
對載波的相移鍵控是用模擬開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)的。
0相載波與p相載波分別加到模擬開關(guān)1:U302:A的輸入端(1腳)、模擬開關(guān)2:U302:B的輸入端(11腳),在數(shù)字基帶信號的信碼中,它的正極性加到模擬開關(guān)1的輸入控制端(13腳),它反極性加到模擬開關(guān)2的輸入控制端(12腳)。用來控制兩個(gè)同頻反相載波的通斷。當(dāng)信碼為“1”碼時(shí),模擬開關(guān)1的輸入控制端為高電平,模擬開關(guān)1導(dǎo)通,輸出0相載波,而模擬開關(guān)2的輸入控制端為低電平,模擬開關(guān)2截止。反之,當(dāng)信碼為“0”碼時(shí),模擬開關(guān)1的輸入控制端為低電平,模擬開關(guān)1截止。而模擬開關(guān)2的輸入控制端卻為高電平,模擬開關(guān)2導(dǎo)通。輸出p相載波,兩個(gè)模擬開關(guān)的輸出通過載波輸出開關(guān)K303合路疊加后輸出為二相PSK調(diào)制信號,如圖8-3所示。
在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,由于相對移相鍵控調(diào)制具有抗干擾噪聲能力強(qiáng),在相同的信噪比條件下,可獲得比其他調(diào)制方式(例如:ASK、FSK)更低的誤碼率,因而這種方式廣泛應(yīng)用在實(shí)際通信系統(tǒng)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(shí)際試驗(yàn)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(jīng)濟(jì)有效地利用頻帶。所以說它是一種比較優(yōu)越的調(diào)制方式,因而在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。
(二)解調(diào)實(shí)驗(yàn):
二相PSK(DPSK)解調(diào)器的總電路方框圖如圖8-4所示。二相PSK(DPSK)的載波為1.024MHz,數(shù)字基帶信號的碼元速率有32Kbit/s。
從圖8-4可見,該解調(diào)器由三部分組成:載波提取電路、位定時(shí)恢復(fù)電路與信碼再生整形電路。載波恢復(fù)和位定時(shí)提取,是數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。載波恢復(fù)的具體實(shí)現(xiàn)方案采用同相正交環(huán)解調(diào)。
1.二相(PSK,DPSK)信號輸入電路
由BG701(3DG6)組成射隨器電路,對發(fā)送端送來的二相(PSK、DPSK)信號進(jìn)行前后級隔離,由U701(LM311)組成模擬信號放大電路,進(jìn)一步對輸入小信號的二相(PSK、DPSK)信號進(jìn)行放大后送至鑒相器1與鑒相器2分別進(jìn)行鑒相。
圖2 解調(diào)器總方框圖
2.同相正交環(huán)鎖相環(huán)提取載波電路
在這種環(huán)路里,誤差信號是由兩個(gè)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(jīng)過兩個(gè)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(jìn)行判決后得到基帶信號Ud1與Ud2,其中Ud1中包含著碼元信息,但無法對VCO壓控振蕩器進(jìn)行控制。只有將Ud1、Ud2經(jīng)過基帶模擬相乘器相乘后,就可以去掉碼元信息,得到反映VCO輸出信號與輸入載波間的相位差的誤差控制電壓,從而實(shí)現(xiàn)了對VCO壓控振蕩器的控制。見圖8-5所示。
當(dāng)74S124的第7腳輸出的中心振蕩頻率偏離4.096MHz時(shí),此時(shí)一方面可改變CA701中的電容值,另一方面也可調(diào)節(jié)W701和W702,用頻率計(jì)監(jiān)視測量點(diǎn)TP704上的頻率值,使其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地輸出4.096MHz的載波信號。
該4.096MHz的載波信號經(jīng)過分頻(÷4)電路:U709與U710(74LS74)兩次分頻變成1.024MHz載波信號,并完成π/2相移相。由U710∶B的9腳輸出π/2相去鑒相器2的控制信號輸入端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(fù)的功能。
圖8-6是該解調(diào)環(huán)各輸出測量點(diǎn)波形圖。
三. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.二相BPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)
用內(nèi)載波發(fā)生器產(chǎn)生的信號作輸入載波信號來觀察TP301~TP307各測量點(diǎn)的波形。
2.二相DPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)
加入差分編碼器電路來傳輸二相DPSK信號,即將開關(guān)K302置成2腳與3腳相連,其它開關(guān)設(shè)置不變,重做上述內(nèi)容。
3.二相BPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)
4.二相DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)
5.PSK解調(diào)載波提取實(shí)驗(yàn)
詳細(xì)內(nèi)容如下:
將實(shí)驗(yàn)中二相PSK(DPSK)的電路調(diào)整好后,再將本實(shí)驗(yàn)電路調(diào)整到最佳狀態(tài),逐一測量TP701~TP704各點(diǎn)處的波形,畫出波形圖并作記錄,注意相位、幅度之間的關(guān)系。
四. 實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)
1.按下按鍵開關(guān):K01、K02、K700。
2.跳線開關(guān)設(shè)置:
K3012–3、K3021–2或K3022–3或K3025–6或K3026–7、K3031-2與3-4、 K3042–3、K7012-3。
3.調(diào)節(jié)W301,使TP301約為VPP=2∽3V的正弦波。調(diào)節(jié)W302,使TP302為TP301的反相波形,兩者幅度相等,相位相反。
4.跳線開關(guān)設(shè)置功能如下:
K3011-2:輸入CVSD(ΔM)編碼的數(shù)字輸出信號;
K3012-3:32KB/s偽隨機(jī)碼,碼型為000011101100101。
K3021-2:偽隨機(jī)碼,碼序列為000011101100101,速率為32KHz的絕對碼。
K3022-3:偽隨機(jī)碼,碼序列為000011101100101,速率為32KHz的相對碼。
K3025-6:128KHz方波,碼序列為1010碼。
K3026-7:64KHz方波,碼序列為1010碼。
K303 :合路疊加開關(guān)。
K3042-3:1.024MHz方波,作為載波輸入。K3041-2:斷開。
K7012-3:輸入PSK調(diào)制信號。K7011-2:斷開。
5.做二相BPSK實(shí)驗(yàn)時(shí),必須把開關(guān)K302的1腳與2腳相連接。
做二相DPSK實(shí)驗(yàn)時(shí),必須把開關(guān)K302的2腳與3腳相連接。
6.PSK解調(diào)時(shí):
(1)首先要使PSK調(diào)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80Pf~120Pf之間。
五. 測量點(diǎn)說明
TP301:輸入載波信號,K304的2與3相連,頻率為1.024MHz方波信號。當(dāng)波形不
好時(shí),可調(diào)節(jié)電位器W301。
TP302:波形同TP301反相,波形不好時(shí),可調(diào)節(jié)電位器W302。
TP303:32KHz調(diào)制工作時(shí)鐘信號。
TP304:數(shù)字基帶信號偽隨機(jī)碼輸出波形,碼型有:
(1)K3021-2:偽隨機(jī)碼,碼元序列為000011101100101,速率為32KHz的絕對碼。
(2)K3022-3:偽隨機(jī)碼,碼元序列為000011101100101,速率為32KHz的相對碼。
(3)K3025-6:128KHz方波,碼元序列為1010碼。
(4)K3026-7:64KHz方波, 碼元序列為1010碼。
TP305:PSK的0相載波輸出,當(dāng)K303都斷開時(shí)。
TP306:PSK的π相載波輸出,當(dāng)K303都斷開時(shí)。
TP307:PSK調(diào)制信號輸出波形,當(dāng)K303都相連時(shí),即1與2、3與4腳都相接。
TP701:PSK解調(diào)信號輸入波形,當(dāng)K701的2與3相接。
TP702:壓控振蕩器輸出4.096MHz的載波信號,用頻率計(jì)監(jiān)視測量點(diǎn)TP704上的頻
率值有偏差時(shí),此時(shí)一方面可改變CA701中的電容值,另一方面也可調(diào)節(jié)W701
和W702,使其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地輸出4.096MHz的載波信號。
TP703:頻率為1.024MHz的0相載波輸出信號。
TP704:頻率為1.024MHz的π/2相載波輸出信號。
TP705:PSK解調(diào)輸出波形,即數(shù)字基帶信號。