二相BPSK (DPSK)調(diào)制解調(diào)技術(shù)

  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。