二相移相键控实验报告
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二进制移相键控信号的时域表达式为
（8-1）
在2psk调制中，an应选择双极性，即
(8-2)
若g(t)是脉宽为TS，高度为1的矩形脉冲是，则有
(8-3)
由式（8-2）可看出，当发送二进制符号1时，已调信号S2PSK（t）取 相位源自文库当发送二进制符号0时，已调信号S2PSK（t）取 相位。若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有
4.学会利用数字示波器观察基带信号频谱、已调信号频谱及其传输频带的测量方法。
二、实验内容
1.在“数据入”端分别加入三种规则基带信号（1、0、1:1码）时，用示波器观察调制器及解调器各测试点上的时域波形，观察FFT频谱结构；
2.在“数据入”端加伪随机码（63位m序列）时，用示波器观察观察调制器及解调器各测试点上的波形和基带信号眼图--理想信道下的眼图。
（a）相乘法产生BPSK信号（b）相位选择法产生BPSK信号
图8.22PSK信号的调制原理图
对PSK信号的解调通常都是采用相干解调的方法，因而如何获得同频、同相的载频信号是一个关键性的问题。由于2PSK信号是抑制载频的双边带信号，在已调信号中不存在载波分量，因而无法从已调信号中直接获取本地载频。只有对已调信号进行非线性变换后才能恢复出载频。然而恢复出来的载波可能与未调制载波同相，也可能反相，以至于解调后的信码出现“0”、“1”倒置（亦即发送“1”码，被错解调为“0”，发送“0”码，被错解调为“1”）。这对于数据传输来说当然是不允许的。克服相位模糊度对于相干解调影响的有效办法是对调制器输入的数字基带信号进行差分编码——相对移相（2DPSK）
（8-4)
当数字基带信号与载波频率间有确定的倍数关系时，典型的波形如图8.1所示。
图8.1 2PSK信号的典型波形
二进制移相键控信号的产生方法主要有两种。如图8.2所示。第一种方法是相乘法，只要数字基带信号为双极性码，并不含直流分量，即能用该方法来产生；第二种方法是开关选通法，这种方法是产生一个载波的二重相位（对多相的移相键控应是单一载波的多重相位），以基带信号所代表的数值去选择这些相位。当然，也可以是利用被控制的延迟提供所需的载波相移量，然后由基带信号通过开关阵列来控制相移量的大小。
UZ-3噪声产生器或者自插噪声源一台
YWS-5210误码率测试仪一台
HFP-1有效值电压表一台
2PSK/2DPSK实验箱一套
四、实验原理
1.二进制移相键控（2psk/2dpsk）
二进制移相键控中，载波的相位随数字基带信号的“1”或“0”改变，信号码元的“1”或“0”通常用已调信号载波0o和180o分别表示。
2.二进制差分相位键控（2DPSK）
前面所讨论的2PSK信号，相位变化是以未调载波的相位作为参考基准的。由于它是利用载波相位的绝对数值来传递信息，因而又称其为绝对调相方式。另一种利用载波相位传递信息的方法为相对调相，它不是利用载波相位的绝对数值传递数字信息，而是利用数字基带信号前后码元的相对相位变化来传递数字信息。
2PSK/2DPSK实验系统的组成电路如图8.5所示，图8.6为实验箱的面板图。
图8.5 2PSK/2DPSK实验系统的电路图
图8.6 2PSK/2DPSK实验系统面板图
下面分别来介绍图8.5中的主要电路
1．2PSK/2DPSK调制器
调制器是由晶体振荡器、分频器、差分编码器和调相电路等组成。在图8.7（a）中，晶振荡器产生11.0592MHz的方波信号，该信号经分频电路后分别产生调制器和解调器所需的76.8kHz载波信号和19.2kHz的位定时信号。显然，本实验装置的码元速率是19.2kbit/s。
对数字基带信号进行差分编码可以由一个模二和电路与一级移位寄存器来实现。
设输入的二进制绝对码元序列为，移位寄存器输出的相对码元序列为{bi}，则二相差分编码的逻辑关系为
（8-5）
绝对码实现相对移相的过程以及典型的波形如图8.4所示。
图8.4绝对码实现相对移相的波形
对应于发端的差分编码，对接收端抽样判决器的输出信号必须进行码型的变换―差分编码。设差分解码的逻辑为
（8-6）
将式（8-5）代入式（8-6），有
因为 ，
所以 （8-7）
（8-7）式表明，经差分解码后恢复出了原始的数字信息。
五、实验方案
如前所述，2PSK和2DPSK就调制器和解调器而言，都是实现绝对调相和绝对调相信号的解调，2DPSK仅在调制前对绝对码进行差分编码及在解调后进行差分解码，因此，本实验方案将2PSK和2DPSK组合在一个实验箱内，实验者可以通过面板上引线的不同连接来改变调制及解调方式。考虑到数字信号的一些特点，2PSK/2DPSK的调制由数字电路来实现，解调则由带通滤波器、模拟乘法器、低通滤波器等模拟器件和数字电路结合来实现。此外为了观察实现系统的抗噪性能，实验箱中设置了噪声源，改变其框内的电位器，可以改变噪声强度。实验所需的信码、载波、时钟都由实验二（通信系统中的信号源）给出。
3.在“数据入”端加入噪声时，观察不同信噪比下基带信号的眼图和测量系统的误码率；
4.在“数据入”端加入63位伪随机码时观察调制信号、已调信号及带通滤波器输出端的FFT频谱结构,计算这种调制方式下所需的传输频带宽度。
三、实验仪器
TDS-2012数字示波器一台
HH4310型20MHz双踪示波器一台
LPS-305双路稳压电源一台
调制器采用了相位选择法。由图8.7（b）可见，对于2PSK信号的产生电路，数字基带信号不经差分编码，直接送到74LS153（双四选一数字选择器）用来实现对载波相位的选择，当2脚与14脚同时为高电平时，7脚输出与3脚输入的 载波同相；当2脚与14脚同时是低电平时，7脚输出与6脚输出的 载波同相，这样在6脚输出的便是2PSK信号。对于2DPSK信号的产生电路，数字基带信号经差分编码后输出的数字序列送给74LS153，这时 和 载波的选择由74LS74（双 触发器）输出的相对码的高电平或低电平来决定。74LS153的第7个管脚输出的信号为2DPSK
通信原理实验报告
实验三二相移相键控
011151班
李晓扬 01115003
2014年3月
一、实验目的
1.加深理解二相移相键控系统的基本工作原理与及其电路组成。
2.学会利用示波器观察系统各单元电路的工作过程、学会利用示波器检查系统的方法。
3.学会利用示波器观察基带信号眼图的方法，熟悉2DPSK的抗干扰性能。
以2DPSK为例，当一个码元取1时，它对应的载波相位与前一码元的载波同相；码元取0时，所对应的载波与前一码元所对应的载波反相，这种关系如图8.3所示。
图8.3 2DPSK信号相位关系
实现相对移相的最常用方法是：首先对数字基带信号进行差分编码，然后再利用差分码对载波进行绝对调相，使已调载波相位满足相对移相的相位关系。
（8-1）
在2psk调制中，an应选择双极性，即
(8-2)
若g(t)是脉宽为TS，高度为1的矩形脉冲是，则有
(8-3)
由式（8-2）可看出，当发送二进制符号1时，已调信号S2PSK（t）取 相位源自文库当发送二进制符号0时，已调信号S2PSK（t）取 相位。若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有
4.学会利用数字示波器观察基带信号频谱、已调信号频谱及其传输频带的测量方法。
二、实验内容
1.在“数据入”端分别加入三种规则基带信号（1、0、1:1码）时，用示波器观察调制器及解调器各测试点上的时域波形，观察FFT频谱结构；
2.在“数据入”端加伪随机码（63位m序列）时，用示波器观察观察调制器及解调器各测试点上的波形和基带信号眼图--理想信道下的眼图。
（a）相乘法产生BPSK信号（b）相位选择法产生BPSK信号
图8.22PSK信号的调制原理图
对PSK信号的解调通常都是采用相干解调的方法，因而如何获得同频、同相的载频信号是一个关键性的问题。由于2PSK信号是抑制载频的双边带信号，在已调信号中不存在载波分量，因而无法从已调信号中直接获取本地载频。只有对已调信号进行非线性变换后才能恢复出载频。然而恢复出来的载波可能与未调制载波同相，也可能反相，以至于解调后的信码出现“0”、“1”倒置（亦即发送“1”码，被错解调为“0”，发送“0”码，被错解调为“1”）。这对于数据传输来说当然是不允许的。克服相位模糊度对于相干解调影响的有效办法是对调制器输入的数字基带信号进行差分编码——相对移相（2DPSK）
（8-4)
当数字基带信号与载波频率间有确定的倍数关系时，典型的波形如图8.1所示。
图8.1 2PSK信号的典型波形
二进制移相键控信号的产生方法主要有两种。如图8.2所示。第一种方法是相乘法，只要数字基带信号为双极性码，并不含直流分量，即能用该方法来产生；第二种方法是开关选通法，这种方法是产生一个载波的二重相位（对多相的移相键控应是单一载波的多重相位），以基带信号所代表的数值去选择这些相位。当然，也可以是利用被控制的延迟提供所需的载波相移量，然后由基带信号通过开关阵列来控制相移量的大小。
UZ-3噪声产生器或者自插噪声源一台
YWS-5210误码率测试仪一台
HFP-1有效值电压表一台
2PSK/2DPSK实验箱一套
四、实验原理
1.二进制移相键控（2psk/2dpsk）
二进制移相键控中，载波的相位随数字基带信号的“1”或“0”改变，信号码元的“1”或“0”通常用已调信号载波0o和180o分别表示。
2.二进制差分相位键控（2DPSK）
前面所讨论的2PSK信号，相位变化是以未调载波的相位作为参考基准的。由于它是利用载波相位的绝对数值来传递信息，因而又称其为绝对调相方式。另一种利用载波相位传递信息的方法为相对调相，它不是利用载波相位的绝对数值传递数字信息，而是利用数字基带信号前后码元的相对相位变化来传递数字信息。
2PSK/2DPSK实验系统的组成电路如图8.5所示，图8.6为实验箱的面板图。
图8.5 2PSK/2DPSK实验系统的电路图
图8.6 2PSK/2DPSK实验系统面板图
下面分别来介绍图8.5中的主要电路
1．2PSK/2DPSK调制器
调制器是由晶体振荡器、分频器、差分编码器和调相电路等组成。在图8.7（a）中，晶振荡器产生11.0592MHz的方波信号，该信号经分频电路后分别产生调制器和解调器所需的76.8kHz载波信号和19.2kHz的位定时信号。显然，本实验装置的码元速率是19.2kbit/s。
对数字基带信号进行差分编码可以由一个模二和电路与一级移位寄存器来实现。
设输入的二进制绝对码元序列为，移位寄存器输出的相对码元序列为{bi}，则二相差分编码的逻辑关系为
（8-5）
绝对码实现相对移相的过程以及典型的波形如图8.4所示。
图8.4绝对码实现相对移相的波形
对应于发端的差分编码，对接收端抽样判决器的输出信号必须进行码型的变换―差分编码。设差分解码的逻辑为
（8-6）
将式（8-5）代入式（8-6），有
因为 ，
所以 （8-7）
（8-7）式表明，经差分解码后恢复出了原始的数字信息。
五、实验方案
如前所述，2PSK和2DPSK就调制器和解调器而言，都是实现绝对调相和绝对调相信号的解调，2DPSK仅在调制前对绝对码进行差分编码及在解调后进行差分解码，因此，本实验方案将2PSK和2DPSK组合在一个实验箱内，实验者可以通过面板上引线的不同连接来改变调制及解调方式。考虑到数字信号的一些特点，2PSK/2DPSK的调制由数字电路来实现，解调则由带通滤波器、模拟乘法器、低通滤波器等模拟器件和数字电路结合来实现。此外为了观察实现系统的抗噪性能，实验箱中设置了噪声源，改变其框内的电位器，可以改变噪声强度。实验所需的信码、载波、时钟都由实验二（通信系统中的信号源）给出。
3.在“数据入”端加入噪声时，观察不同信噪比下基带信号的眼图和测量系统的误码率；
4.在“数据入”端加入63位伪随机码时观察调制信号、已调信号及带通滤波器输出端的FFT频谱结构,计算这种调制方式下所需的传输频带宽度。
三、实验仪器
TDS-2012数字示波器一台
HH4310型20MHz双踪示波器一台
LPS-305双路稳压电源一台
调制器采用了相位选择法。由图8.7（b）可见，对于2PSK信号的产生电路，数字基带信号不经差分编码，直接送到74LS153（双四选一数字选择器）用来实现对载波相位的选择，当2脚与14脚同时为高电平时，7脚输出与3脚输入的 载波同相；当2脚与14脚同时是低电平时，7脚输出与6脚输出的 载波同相，这样在6脚输出的便是2PSK信号。对于2DPSK信号的产生电路，数字基带信号经差分编码后输出的数字序列送给74LS153，这时 和 载波的选择由74LS74（双 触发器）输出的相对码的高电平或低电平来决定。74LS153的第7个管脚输出的信号为2DPSK
通信原理实验报告
实验三二相移相键控
011151班
李晓扬 01115003
2014年3月
一、实验目的
1.加深理解二相移相键控系统的基本工作原理与及其电路组成。
2.学会利用示波器观察系统各单元电路的工作过程、学会利用示波器检查系统的方法。
3.学会利用示波器观察基带信号眼图的方法，熟悉2DPSK的抗干扰性能。
以2DPSK为例，当一个码元取1时，它对应的载波相位与前一码元的载波同相；码元取0时，所对应的载波与前一码元所对应的载波反相，这种关系如图8.3所示。
图8.3 2DPSK信号相位关系
实现相对移相的最常用方法是：首先对数字基带信号进行差分编码，然后再利用差分码对载波进行绝对调相，使已调载波相位满足相对移相的相位关系。