BPSK传输系统与频谱测试

实验九 BPSK传输系统

一、实验前的准备

1.预习本实验的相关内容.

2.熟悉本教材附录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.实验前重点熟悉的内容:

1)了解软件无线电的基本概念;

2)熟悉软件无线电BPSK调制和解调原理;

3)明确波形形成的原理;

4)明确载波提取原理;

5)明确位定时提取原理.

二、实验目的

1.熟悉软件无线电BPSK调制和解调的原理。

2.掌握BPSK调制产生、传输和解调过程。

3.掌握BPSL正交调制解调的基本原理和实验方法。

4.了解数字基带波形时域形成的原理和方法。

5.掌握BPSK眼图的正确测试方法，能通过观察接收眼图判断信号传输

的质量。

6.加深对BPSK调制，解调中现象的问题和理解。

7.加深对载波提取和位同步提取概念的理解.

三、实验仪器

1.ZH5001A通信原理综合实验系统

2. 20MHz 双踪示波器

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

00

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

BPSK调制原理框图如下

图

3.2-6

BPSK

实验方框图

BPSK解调原理框图如下:

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。

眼图效果较好

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

两路信号是相同的，所以李沙育图形是一条斜率为1的直线。

输入为全0码或全1码时李沙育图如下

两路信号是相同的，所以李沙育图形变成了一个点。

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。

如图，相位发生了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, 观察接收端眼图，眼皮较厚，质量没有发送端的好。

（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。

Q支路没有信号

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。