数字调制解调实验

武汉大学教学实验报告

电子信息学院 ** 专业 2016 年 ** 月 ** 日

实验名称数字调制解调实验指导教师 *** 姓名 *** 年级 14级学号 20143012***** 成绩

图1 FSK调制电路原理框图

代表信号载波的恒定偏移。 FSK 的信号频谱如图2 所示。

图2 FSK 的信号频谱

公式给出：,其中B 为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主

FSK 的传输带宽变为：。

图3 FSK锁相环解调器原理示意图

锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，

此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。FSK锁相环解调器原理图如图3所示。FSK

。其中，压控振荡器的频率是由5C2.5R3.5R4.5U3等元件参数确定，中心频率设计在

电位器进行微调。当输入信号为32KHz时，环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为

失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

图4 PSK、DPSK调制电路原理框图

，通过4P5和4P6两个铆孔输入到FPGA中，FPGA软件完成

解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图5所示。

图5 解调器原理方框图

输入电路由射随器和比较器组成，射随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。比较电路是将正弦信号转换为脉冲信号，目的是便于控制科斯塔斯特环中的乘法器。由于跟随器电源电压已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。

）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图）

采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图6所示。

图6 科斯塔斯特环电路方框原理如图

解调输入电路的输出信号被加到模拟门5U6C和5U6D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图

，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。5U7A,5U7B周边电路为低通滤波器。

的作用是将低通滤波后的信号整形，变成方波信号。PSK解调信号从5U8的7脚经5U11B.C

,若5U10A两输入信号分别为A和B，因（A、B同为

5E2用来稳压，以便提高VCO的频率稳定度。VCO信号从7脚经5C21输出至移相90º90º移

根据触发器工作原理和电路连接关系，数字90º移相电路的相位波形图如7

图7 90度数字移相器的波形图

从图看出，载波一超前载波二90度，并且频率为1024KHZ，因此载波一为同相载波，载波二为正交载波。

由于科斯塔斯特环存在相位模糊，解调器可能会出现反向工作。

调制解调

图8 QPSK信号的矢量图表示

信号可以表示为：，其中I(t)称为同相分量，

正交调制器的方框图，如图9所示。

图9 QPSK系统调制器原理框图

调制器可以看作为两个BPSK调制器构成，输入的二进制信息序列经过串并转换，分成两路Q(t)，然后对cosωt和sinωt进行调制，相加后即可得到QPSK信号。经过串并变换之后的两个支路，一路为单数码元，另一路是偶数码元，这两个支路为正交，一个称为同相支路，即I支路，另一个称为正交支

图10 QPSK相干解调框图

）是另外一种四相相移键控。将QPSK调制框图中的正交支路信号偏移信号。将正交支路信号偏移TS/2 的结果是消除了已调信号中突然相移π的现象。每个

OQPSK信号的相位转移图如图11所示。

图11 相位转移图

调制后，相位转移图中的信号点只能沿着正方形四边移动，故相位只能发生π

QPSK 的好。

图12 OQPSK调制器和相干解调器框图

三．主要仪器设备

RZ9681实验平台

．实验模块：

主控模块●基带信号产生与码型变换模块A2

纠错译码与频带解调模块A5

a.基带数据设置与观测

b.ASK调制信号观测

c.载波频率为16kHz

d.载波频率为20kHz

e.载波频率为48kHz

f.全0时信号频率32kHz

g.全1时信号频率16kHz

h.FSK调制信号时域观测 i. FSK调制信号频域观测 j. FSK解调观测

实验二：PSK/DPSK调制解调

k.DPSK调制信号观测 l.DPSK解调 m.相位反转实验三：QPSK/OQPSK调制解调

n.QPSK调制相位观察 o.OQPSK调制相位观察

二．实验操作过程

* 测量点说明

1.主控模块 4.纠错译码与频带解调模块

2.基带产生与码型变换模块 5P1：解调信号输入

2P1：基带数据输出； 5P6：解调数据输出

2P3：基带时钟输出； 5TP3：本地载波输出

3.信道编码与频带调制模块 5. 信道编码与调制模块状态指示

4P5：调制数据输入； 6.纠错译码与解调模块状态指示

4P6：调制数据时钟输入；

4P9：FSK（ASK）调制输出；

实验一：ASK/FSK调制解调

1.实验模块在位检查

在关闭系统电源的情况下，确认下列模块在位：

●基带产生与码型变换模块A2；

●信道编码与频带调制模块A4；

●纠错译码与频带解调模块A5；

2.信号线连接：

用鼠标在液晶上选择“数字调制解调实验”中“ASK/FSK调制解调”，按图连线。

注：流程图中：

“基带设置”用于改变调制数据

“载波频率”用于改变FSK调制的中心频率，默认fc=24KHZ,；

“频率分离”用于改变FSK频偏，默认Δf=8KHZ；