武汉理工-PSK通信系统课程设计教程文件

课程设计任务书

学生姓名：顾舰灵专业班级电信1102 班

指导教师：工作单位：信息工程学院

题目：PSK通信系统的设计

初始条件：

具备通信课程的理论知识；具备模拟与数字电路基本电路的设计能力；掌握通信电路的设计知识，掌握通信电路的基本调试方法；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、完成PSK移频数据传输电路的设计，实现基带信号的

PSK传输功能，收发波形一致。

2、完成系统中相关调制、传输以及解调模块电路的设计。

3、载波信号频率：256KHz、峰值：5V；基带信号为M序

列，峰值为1V的方波。

4、安装和调试整个电路，并测试出结果；

5、进行系统仿真，调试并完成符合要求的课程设计书。时间安排：

二十二周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试

指导教师签名年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

1 数字频带传输系统 (1)

2 PSK调制解调的基本原理 (2)

2.1 PSK调制原理 (2)

2.2 PSK解调原理 (4)

3 PSK通信系统模块设计与仿真 (6)

3.1 m序列发生电路 (6)

3.1.1 m序列电路设计 (6)

3.1.2 M序列仿真结果 (7)

3.2 PSK调制电路 (9)

3.2.1 PSK调制电路设计 (9)

3.2.2 PSK调制电路仿真 (10)

3.3 PSK解调电路 (10)

3.3.1 PSK解调电路设计 (10)

3.3.2 PSK解调器仿真 (12)

4 整体电路 (14)

5实物安装与调试 (17)

6 总结体会 (19)

参考文献 (20)

1 数字频带传输系统

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。 输入

输出

图 2.1 数字调制系统的基本结构

数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK 或DPSK)。

本课设重点设计二进制移相键控(2PSK)通信系统。

调制器

解调器

信道

噪声源

2 PSK 调制解调的基本原理

2.1 PSK 调制原理

相移键控是利用载波的不同相位来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK 中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“0”和“1”。因此，2PSK 信号的时域表达式为

()n c PSK t A t e ϕω+=cos )(2 （1） 其中，n ϕ表示第n 个符号的绝对相位：

时发送时

发送”“”“0１０n ⎩⎨

⎧=πϕ

（2）

因此，式（2）可以改写为

P

P t

A t

A t e c c PSK -⎩⎨

⎧-=1cos cos )(2概率为概率为ωω

（3）

由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK 信号一般可以表述为一个双极性（bipolarity ）全占空（100% duty ratio ）矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘，即

t c

t s t PSK e ωcos )()(2= （4）

其中

∑-=

n

s n nT t g a t s )

()(

（5）

这里，g(t)是脉宽为s T 的单个矩形脉冲，而n a 的统计特性为

P P a n -⎩⎨

⎧-=11

1概率为概率为

（6）

即发送二进制符号“0”时（n a 取＋1），

)

(2t e PSK 取0相位；发送二进制符号

“1”时（n a 取－1），取π相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图2.1所示：

图 2.1 二进制移相键控信号的时间波形

二进制移相键控信号的调制方法有模拟调制和键控法，如图2.2所示。

(a)模拟调制方法

(b)键控法

图2.2 PSK 信号的调制原理框图

2.2 PSK 解调原理

2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调， 解调器原理图如图3.9所示，在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK 信号同频同相的相干载波。

图2.3 PSK 信号的解调原理框图

带通滤波器的意义是让有用信号（已调信号）通过，滤除一部分噪声，所以有用信号在a 处得到信号为

()()cos c a t s t t ω=

假设相干载波的基准相位与2PSK 信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。所以得到下式

222211

()()cos ()cos ()()cos 222

PKS c c c c t e t t s t t s t s t t ωωω===

+ 通过低通滤波器后

2

1()()2

d t s t =

最后通过抽样判决器恢复出数字信号。

2PSK 信号相干解调各点时间波形如图 2.4 所示。但是，由于在2PSK 信号