实验七 振幅键控

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1、实验七振幅键控（ASK ）调制与解调实验一、实验目的1、掌握用键控法产生ASK信号的方法。2、掌握ASK非相干解调的原理。二、实验内容1、观察ASK调制信号波形2、观察ASK解调信号波形。三、实验器材】、信号源模块一块2、号模块一块3、号模块一块4、号模块一块5、60M双踪示波器一台6、连接线若干四、实验原理1、2ASK调制原理。在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制 基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1” 或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通一断键 控（OOK）。2ASK信号典型的时域波形如图7-1所示，

2、其时域数学表达式为：S （t） = a - Acospt式中，A为未调载波幅度，o为载波角频率a10111 0Ts2Ts3Ts4Tsr2A0-A图7-1 2ASK信号的典型时域波形2ASK信号的产生方法比较简单。首先，因2ASK信号的特征是对载波的“通 一断键控”，用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门，由二进制序列 S(t)控制门的通断，S(t)=1时开关导通；S(t)=0时开关截止，这种调制方式 称为通一断键控法。其次，2ASK信号可视为S(t)与载波的乘积，故用模拟乘法 器实现2ASK调制也是很容易想到的另一种方式，称其为乘积法。2、2ASK解调原理。2ASK解调有非相干解调(包络

3、检波法)和相干解调(同步检测法)两种方 法，相应的接收系统原理框图如图7-2所示：(。)非相十方式3)相十方式3、ASK调制电路在这里，我们采用的是通一断键控法，2ASK调制的基带信号和载波信号分 别从“ASK-NRZ”和“ASK载波”输入，其实验框图和电路原理图分别如图9-3、 图9-4所示。I图7-3 ASK调制实验框图图7-4 ASK调制原理图4、ASK解调电路图7-5 ASK解调实验框图我们采用的是包络检波法。实验框图如图7-5所示。ASK调制信号从 “ASKIN”输入，经C1和R1组成的耦合电路至半波整流器（由D4、D5组成），半波整流后的信号经低通滤波器U4（TL082）、电压比较

4、器U1（LM339） 与参考电位比较后送入抽样判决器进行抽样判决，最后得到解调输出的二进 制信号。电位器W1用来调节电压比较器U1的判决电压。判决电压过高，将 会导致正确的解调结果的丢失；判决电压过低，将会导致解调结果中含有大 量错码，因此，只有合理选择判决电压，才能得到正确的解调结果。抽样判 决用的时钟信号就是2ASK基带信号的位同步信号，该信号从“ASK-BS”输入， 可以从信号源直接引入，也可以从同步信号恢复模块引入。五、实验步骤ASK调制实验1、将信号源模块和模块3、4、7固定在主机箱上。双踪示波器，设置CH1 通道为同步源。2、关闭电源，按照下表进行实验连线:源端口目的端口连线说明信

5、号源：PN（8K）模块 3： ASK-NRZS4拨为1100，PN是8K伪随机序列，码型：111100010011010信号源：64K同步正 弦波模块3： ASK载波提供ASK调制载波，幅度为 2V3、打开电源，观察并记录ASK载波、ASK-NRZ（ASK基带信号输入）。CH1接ASK-NRZ信号做示波器的触发源，CH2接ASK-OUT输出波形（即为 PN码经过ASK调制后的波形）。图7-2 ASK调制输出波形CH1是8K伪随机码，CH2是ASK调制输出波形分析：ASK调制输出波形是PN与载波相乘后得到的，载波的振幅随着PN信号 而变化；信号源PN产生的波形与载波经过乘法器相乘后，再经过滤波就

6、形成了 ASK调制波形。ASK解调实验（包络）1、关闭电源。接着上面ASK调制实验继续连线：源端口目的端口连线说明模块 3： ASK-OUT模块 4： ASKINASK解调输入模块 3： ASK-OUT模块7： DIN锁相环法位同步提取信号输入模块7： BS模块4： ASK-BS提取的位同步信号2、打开电源，将模块7上的拨码开关S2拨为“ASK-NRZ”频率的16倍，如本例“ASK-NRZ”选8K时，S2应选128K，即拨“ 1000”。观察模块4上信号输出点“ASK-DOUT”处的波形，把电位器W3逆时针拧到最大，并缓慢调节电 位器W1（改变判决门限），直到在“ASK-DOUT”处观察到稳定

7、的PN码。图7-3提取的位同步信号CH1是8K伪随机码，图7-4非相干解调检波-低通输出CH1是ASK，CH2是半波整流输出CH2是提取的位同步信号分析：由图7-4可知半波整流就是在交流电的半个周期有电流输出，另半个周 期没有电流，即只有半个周期的波形。半波整流利用二极管单向导通特性，在 输入为正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。图7-5稳定的ASK解调比较输出波形图7-6解调判决输出波形CH1是8K伪随机码，CH1是8K伪随机码，CH2是稳定的ASK解调-比较输出波形。CH2是恢复的基带信号。分析：ASK-NRZ与OUT1在波形上基本一样，相位上有一点偏移，幅度上有差

8、别， 可能是由于量化误差引起的。本实验采用的是包络检波法，ASK调制信号从“ASKIN”输入，经C1和R1组成的耦合电路至半波整流器，半波整流后的信号 经低通滤波器、电压比较器与参考电位比较后送入抽样判决器进行抽样判决， 最后得到解调输出的二进制信号。实验九 移相键控(PSK/DPSK )调制与解调实验实验目的1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。2、掌握用键控法产生PSK/DPSK信号的方法。3、掌握PSK/DPSK相十解调的原理。4、掌握绝对码波形与DPSK信号波形之间的关系。二实验内容1、观察绝对码和相对码的波形和转换关系。2、观察PSK/DPSK调制信号波形。3

9、、观察PSK/DPSK解调信号波形。三、实验器材1、信号源模块一块2、号模块一块3、号模块一块4、号模块一块5、 60M双踪示波器一台6、 连接线若干实验原理1、2PSK/2DPSK调制原理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。PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相 位载波和兀相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图9-1所 示。4Ts2Ts3TsTsA0-A图9-1 2PSK信号的典型时域波形我们知道，2PSK信号是一种双边带信号，2PSK信号是用载波的不同相位直 接去表示

10、相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是 以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作 参考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息 完全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为2PSK的“倒n”现象，因此， 实际中一般不采用2PSK方式，而采用差分移相（2DPSK）方式。2DPSK方式即 是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。2DPSK的调制原理与2FSK的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为 模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制，其调制的 基带信号和载波信号分别从“PSK-N

11、RZ”和“PSK载波”输入，差分变换的时 钟信号从“PSK-BS”点输入，其原理框图如图11-4所示：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）作为绝对码序列气，通过差分编码器变成相对码序列bj，然后 再用相对码序列bj，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信 号。2、2DPSK解调原理(a)(b)（a）极性比较法（b）相位比较法图9-3 2DPSK解调原理框图2DPSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，这里采用的是 极性比较法对2DPSK信号进行解调，原理框图如

12、图9-3（a）所示。2PSK 调制信号从“PSKIN”输入，位同步信号从“PSK-BS”输入，同步载波从 “载波输入”点输入。调制信号经过U11（MC1496）与载波信号相乘后， 去掉了调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到 包含基带信号的低频信号，对此信号进行抽样判决（抽样判决器由U15 （74LS74）构成，其时钟为基带信号的位同步信号），将K1的2、3脚 相连，即可得到基带信号，对于2DPSK信号，将K1的1、2脚相连，即 将PSK解调信号再经过逆差分变换电路（由U15（74LS74）、U13（74LS86）组成），就可以得到基带信号了五、实验步骤PSK/DPSK调制实

13、验1、将信号源模块和模块3、4、7固定在主机箱上，双踪示波器，设置CH1 通道为同步源。2、关闭电源。按照下表进行实验连线：源端口目的端口连线说明信号源：PN（32K）模块3： PSK-NRZS4 拨为 “1010”，PN 是 32K 伪 随机码信号源：128K同步正 弦波模块3： PSK载波提供PSK调制载波，幅度为4V3、打开电源，将开关K3拨到“PSK”端，观察PSK调制过程。图9-1 128K同步正弦波观察PSK调制波形，CH1接PSK-NRZ”的信号为内触发源，CH2接PSK- OUT”输出的波形。图9-2 PSK调制波形CH1是32 kb/s PN基带信号，CH2是PSK调制波形分

14、析：PSK调制波形的相位随基带信号发生变化，在下降沿或上升沿的地方相 位发生变化。4、关闭电源。不改变PSK调制实验连线。将开关K3拨到“DPSK”端，增 加连线：源端口目的端口连线说明信号源：CLK1（32K）模块 3： PSK-BSDPSK位同步时钟输 入5、打开电源，观察DPSK调制。图9-3 绝对码与相对码（CH1是绝对码，CH2是PSK相对码）分析：相对码就等于绝对码与它前一位的码异或得到的。图9-4 DPSK调制信号（CH1是相对码，CH2是DPSK调制信号） 分析：相对码的调制比绝对码多了一个差分编码器，其它的都一样。 二、PSK/DPSK解调实验（极性比较）1、关闭电源。恢复P

15、SK调制实验的连线，K3拨到“PSK”端，然后增加以 下连线：源端口目的端口连线说明模块3: PSK-模块4：PSK解调输入（32K伪随机码调制OUTPSKIN128K载波）模块3: PSK-OUT模块7：PSKIN载波同步提取输入模块3: PSK-OUT模块7： DIN锁相环法位同步提取信号输入模块7:载波输出模块4：载波输入提供同步解调载波模块7： BS模块3： PSK-BS提取的位同步信号2、打开电源，将模块7上的拨码开关S2选512k，拨为“0110”。观察模 块4上信号输出点“PSK-DOUT”（PSK解调信号经电压比较器后的信号）处的 波形。并调节模块4上的电位器W4 （逆时针拧到

16、最大），直到在该点观察到稳 定的 PSK-DOUT。CH1接PSK-NRZ信号做示波器的触发源，CH2接PSK-DOUT输出的波形。u ;.sra a ：心1 r itt 我wCH1是32K伪随机PN码，CH2是PSK解调时得到的稳定PN码3、观察PSK的极性比较法解调过程。用示波器CH1接CLK1， CH2接PSK-BS，观察比较并记录二者波形用示波器CH1接模块3 PSK-NRZ”，CH2接TH20，观察比较并记录二者波 形图9-6位同步时钟CH1是发端32K位同步时钟，CH2是收端提取的32K位同步时钟。用示波器CH1接模块3 “PSK-NRZ” 较并记录二者波形。图9-7低通滤波器输出的解调信号CH1是32K伪随机PN码，CH2是低通滤波器输出的PSK解调信号，CH2接模块4上的“OUT3”，观察比图9-8判决恢复的基带信号CH1是32K伪随机PN码，CH2是收端解调判决输出的基带信号分析：从图中看出恢复的基带信号与之前的PN码完全相反。出现了 PSK的“倒 n”现象。这是由于采用的二分频电路存在相位模糊，这里的载波的相位与本 地参考载波反相了，判决器输出的数字信息与发送码完全反相了。