通信原理实验二

实验二 数字调制

一、 实验目的

1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。

2、掌握用键控法产生2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号的方法。

3、掌握相对码波形与2PSK 信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK 信号波形之间的关系。

4、了解2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

二、实验内容

1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。

2、用示波器观察2ASK 、2FSK 、2PSK 、2DPSK 信号波形。

3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号的频谱。

三、实验步骤

本实验使用数字信源单元及数字调制单元。

1、熟悉数字调制单元的工作原理。接好电源线，打开实验箱电源开关。

2、用数字信源单元的FS 信号作为示波器的外同步信号，示波器CH1 接信源单元的(NRZ-OUT)AK ，CH2 接数字调制单元的BK ，信源单元的K1、K2、K3 置于任意状态（非全0），观察AK 、BK 波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。

图 2-1 AK 和BK 信号

结论：从图中结果，总结AK 信号和BK 信号的关系为：-1b =n n n a b ⊕，反过来，

-1=b n n n a b ⊕。由于异或1相当于取反，异或0相当于保持。所以当-1=0n b 时，b =n n a ，而当-1=1n b 时，b =n n a 。

最终的BK 波形由b n 的首个参考相位决定。

3、示波器CH1 接2DPSK，CH2 分别接AK 及BK，观察并总结2DPSK 信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK 信号相位变化与相对码的关系。

图 2-2 AK和2DPSK信号

结论：2DPSK信号在AK码元为“1”时反相。

图 2-3 BK和2DPSK信号

结论：2DPSK信号在BK信号的前后码元不一致时反相。

4、示波器CH1 接AK、CH2 依次接2FSK 和2ASK；观察这两个信号与AK 的关系。

图 2-4 AK信号和2FSK信号

结论: 2FSK信号中，在AK信号码元为“1”是，对应已调波有载波振幅，码元为“0”时，无已调载波波振幅。

图 2-5 AK 信号和2FSK 信号

结论：2FSK 信号在AK 信号码元为“0”和“1”时，分别有两种频率不同的载波振幅。

5、用频谱议观察AK 、2ASK 、2FSK 、2DPSK 信号频谱（条件不具备时不进行此项观察）

四、实验报告思考总结：

1、设绝对码为全1、全0 或1001 1010，求相对码。

1111100000100110100101010000011101100绝对码，，相对码，，

2、设信息代码为1001 1010，载频分别为码元速率的1 倍和1.5 倍，画出2DPSK 及2PSK 信号波形。

图 2-6 2DPSK 及2PSK 信号波形

3、总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。

① 绝对码至相对码的变换规律:

“1”变“0”不变，即绝对码的“1”码时相对码发生变化，绝对码的“0”

码时相对码不发生变化。——此为信号差分码。（参考码任意取，所以最终由两种相反的结果。）

②相对码至绝对码的变换规律:

相对码的当前码元与前一码元相同时对应的当前绝对码为“0”码，相异时对应的当前绝对码为“1”码。（同样，参考码任意取，所以最终由两种相反的结果。）

可行的电路：

4、总结2DPSK 信号的相位变化与信息代码(即绝对码)之间的关系以及2DPSK 信号的相位变化与相对码之间的关系（即2PSK 的相位变化与信息代码之间的关系）。

2DPSK 信号的相位变化与绝对码（信息代码）之间的关系是：“1 变0 不变”，即“1”码对应的2DPSK 信号的初相相对于前一码元内2DPSK 信号的末相变化180º，“0”码对应的2DPSK 信号的初相与前一码元内2DPSK 信号的相位相同。

2PSK 信号的相位变化与相对码（信息代码）之间的关系是：“异变同不变”，即当前码元与前一码元相异时则当前码元内2PSK 信号的初相相对于前一码元内2PSK 信号的末相变化180º，相同时则码元内2PSK 信号的初相相对于前一码元内2PSK 信号的相位无变化。

五、实验心得体会

在本次实验中我们进行学习了频移键控FSK的调制与解调。2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列

0、1状态而变化，即载频为0f时代表传0，载频为1f时代表传1。显然，

2FSK信号完全可以看成两个分别以0f和1f为载频、以na和na为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。它的产生可以选择频率选择法或载波调频法。同时我们可以看到由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。2FSK信号有多种方法解调，如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等。其中过零检测法对FSK调制信号进行解调是利用2FSK信号的过零点数随不同载频而异，由检出过零点数就可以得到关于频率的差异的基本思想来实现的。实验中我们还要注意，由于是电学实验，我们接线时一定要断开电源，接线完毕检查无误后再打开电源，以防烧毁电子元件。