通信原理实验-BPSK传输

实验九 BPSK 传输系统

一、 实验前的准备

（1）预习帧成形及其传输电路的构成；预习自定义帧结构的帧同步系统电路的构成。

（2）熟悉实验指导书附录B 和附录C 中实验箱面板分布及测试孔位置，定义本实验相关模块的跳线状态。

（3）实验前重点掌握的内容： 了解软件无线电的基本概念；

熟悉软件无线电BPSK 调制和解调原理； 明确波形成形的原理； 明确载波提取原理； 明确位定时提取原理。

二、 实验目的

加深对PCM30/32系统帧结构、帧同步系统及其工作过程、系统话路、信令、帧同步和告警复用和分用过程的理解；

三、 实验仪器

（1）ZH5001A 通信原理综合实验系统一台

（2）20MHz 双踪示波器一台

四、 基本原理

理论上二进制相移键控（BPSK ）可以用幅度恒定，而其载波相位随着输入信号m （1、0码）而改变，通常这两个相位相差180°。如果每比特能量为E b ，则传输的BPSK 信号为：

)2cos(2)(c c b

b

f T E t S θπ+=

其中

⎩⎨⎧===1

180

000

m m c θ

一个数据码流直接调制后的信号如下图所示：

在“通信原理综合实验系统”中，BPSK的调制工作过程如下：首先输入数据进行Nyquist滤波，滤波后的结果分别送入I、Q两路支路。因为I、Q两路信号一样，本振频率是一样的，相位相差180度, 所以经调制合路之后仍为BPSK方式。

采用直接数据（非归零码）调制与成形信号调制的信号如下图所示：

Tb

归零码

载波

直接调制

成形调制

图

3.2-6

BPSK

实验方框图

BPSK调制原理框图如上

BPSK解调原理框图如上

五、实验内容

（一）BPSK调制

1.BPSK调制基带信号眼图观测

当通过选择菜单激活“匹配滤波”方式时，表示系统按匹配滤波最佳接收机组成，即发射机端和接收机端采用同样的开根号升余弦响应滤波器。当未激活“匹配滤波”方式时，系统为非匹配最佳接收机，整个滤波器滚降特性全部放在发射机端完成，但信道成型滤波器特性不变。

（1）通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式（未打勾），此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号眼图（TPi03）的波形。成型滤波器使用升余弦响应，ɑ=0.4。判断信号观察的效果。

2.I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察

测量I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的合成矢量图，通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。

输入为m序列，特数码序列，0/1码时李沙育图如下

输入为全0码或全1码时李沙育图如下

由图可知BPSK两路信号相同

3.BPSK调制信号0/π相位测量

选择输入调制数据为0／1码。用示波器的一路观察调制输出波形（TPK03），并选用该信号作为示波器的同步信号；示波器的一路连接到调制参考载波上（TPK06/或TPK07），以此信号作为观测的参考信号。仔细调整示波器同步，观察和验证调制载波在数据变化点发生相位0/π翻转。

4.BPSK调制信号包络观察

BPSK调制为非恒包络调制，调制载波信号包络具有明显的过零点。通过本测量让学生熟悉BPSK调制信号的包落特征。测量前将模拟锁相环模块内的跳线开关KP02设置在TEST位置（右端）。

（1）选择0/1码调制输入数据，观测调制载波输出测试点TPK03的信号波形。

调整示波器同步，注意观测调制载波的包落变化与基带信号（TPi03）的相

互关系。画下测量波形。

从此图也可以看出调制信号就是已调信号的包络波形

（2）用特殊码序列重复上一步实验，并从载波的包络上判断特列码序列。画

下测量波形。

由于包络的过零点只有在0变1或1变0时才会有，所以可能的序列为：1101010。也可能为：0010101

（二）BPSK解调

1.接收端解调器眼图信号观测

（1）首先用中频电缆连结KO02和JL02，建立中频自环（自发自收）。测量解调器I支路眼图信号测试点TPJ05（在A/D模块内）波形，观测时用发时

钟TPM01作同步。将接收端与发射端眼图信号TPi03进行比较，观测接收

眼图信号有何变化。

显然出现噪声

（2）观测正交Q支路眼图信号测试点TPJ06（在A/D模块内）波形，比较

与TPJ05测试波形有什么不同？根据电路原理图，分析解释其原因。

2.解调器失锁时的眼图信号观测

将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（开环），使环路失锁。观测失锁时的解调器眼图信号TPJ05，熟悉BPSK调制器失锁时的眼图信号（未张开）。观测失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06波形。

3.接收端I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

测量I支路（TPJ05）和Q支路信号（TPJ06）李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPJ05和TPJ06的合成矢量图。在解调器锁定时，其相位矢量图应为0、π两种相位。通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量，并说明其差异

波形都如上图所示，因噪声原来的线段平移成了矩阵

4.解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（右端），使环路失锁。观测接收端失锁时I路和Q路的合成矢量图。掌握解调器时I路和Q 路解调信号的相平面（矢量图）波形的变化，分析测量结果。

失锁后幅值不确定故形成圆形

5.解调器抽样判决点信号观察

选择输入测试数据为m序列，用示波器观察测试模块内抽样判决点（TPN04）的工作波形（示波器时基设定在2～5ms）。

此时虽然有噪音但仍可以分辨出0码1码

6.解调器失锁时抽样判决点信号观察