通信原理实验指导书(4)

率等方面，以相干PSK的性能最好，已在中、高速传输数据时得到广泛应用。

（一）调制

2DPSK系统的调制部分框图如图4-2，原理电路图如图4-3所示：

m序列发生器 差分编码 调相 2DPSK信号 K1 振荡器 异步 同步 K2 外载波 外载波 输入电路 外 内 10MHZ晶振

÷10 ÷2 图4-2 2DPSK系统的调制部分框图

1.m序列发生器

实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试方便，一般用m序列发生器产生一个伪随机

5

3

序列来充当数字基带信号源，按照本原多项式f(x)=X+X+1组成的五级线性移位寄存器，就可得到31位码长的m序列。码元定时与载波的关系可以是同步的，以便清晰观察码元变化时对应调制载波的相位变化；也可以是异步的，因为实际的系统都是异步的，码元速率约为1MHZb/s 。 2.相对移相和绝对移相

移相键控分为绝对移相和相对移相两种，以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移

相。以二进制调相为例，当码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；当码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相，“1”和“0”调制后的载波相位差180。绝对移相的波形如图4-4所示。

在同步解调的PSK系统中，由于接收端载波恢复存在相位模糊的问题，即恢复的载波可能与

0

未调载波同相，也可能反相，以至使解调后的信码出现“0”、“1”倒置，发送为“1”码，解调后得到“0”码； 发送为“0”码，解调后得到“1”码，这是不允许的，为了克服这种现象，人们提出了相对移相方式。

相对移相的调制规律是：每一个码元的载波相位是以相邻的前一个码元的载波相位来确定其

取值的，例如：当某一码元为“0”时，它的载波相位与前一码元的载波同相；当某一码元为“1”

时，它的载波相位与前一码元的载波反相。相对移相的波形如图4-5所示。

基带信号 未调载波

绝对移相

图4-4 绝对移相的波形

基带信号

相对移相

图4-5 相对移相的波形

一般情况下，相对移相可以先对信码进行变换再对变换后的码组进行绝对移相来实现，将信

码（绝对码）经过差分编码变换成新的码组——相对码，再利用相对码对载波进行绝对移相，使输出的已调载波相位满足相对移相的相位关系。

0

0

1

1

1

0

0

1

绝对码

0

0

1

0

1

1

1

0

相对码

相对移相

图4-6 绝对码实现相对移相的过程

设绝对码为ai,相对码为bi，则差分编码的逻辑关系为：

bi=ai bi-1??????????⑴

差分编码电路可由一个模二和电路和一级移位寄存器组成。调相电路可由模拟相乘器实现，

也可由数字电路实现，实验中的调相电路是由数字选择器（74LS153）完成的。当2脚和14脚同时为高电平时，7脚输出与3脚输入的0相载波同相；当2脚和14脚同时为低电平时，7脚输出与6脚输入的π相载波同相。这样就完成了差分码对载波的相位调制。图4-6示出了一个数字序列的相对移相的过程。

对应于差分编码，在解调电路中应有差分译码电路。差分译码的逻辑关系为：

Ci=bi bi-1??????????⑵ Ci=ai bi-1 bi-1

∵bi-1 bi-1=0 ∴Ci=ai 0= ai

将⑴式代入⑵，得：

这样，经差分译码后就恢复了原始的发码序列。 3.数字调相器的主要指标

在设计与调整数字调相器时，主要考虑的性能指标是调相误差和寄生调幅。

（1）调相误差

由于电路不理想，往往产生附加的相移，使调相器输出信号的载波相位取值为0°或180°+

△?，我们把这个偏离的相角△?称为调相误差。调相误差相当于损失了有用信号的能量。 （2）寄生调幅

当码元取“0”或“1”时，理想的二相相位调制器输出信号的幅度应保持不变，即只有相位

调制而没有附加的幅度调制。但由于相位调制器的特性不均匀及脉冲高低电平的影响，使得“0”码和“1”码的输出信号幅度不等。设“0”码和“1”码所对应的输出信号幅度分别为U0m和U1m，则寄生调幅为：

m=（U0m-U1m）/（U0m+U1m）??????????⑶

（二）解调

2DPSK系统的解调部分框图如图4-7所示，原理电路图如图4-8所示。

1.同相正交环

绝大多数二相PSK信号采用对称的移相键控，因而在码元取“0”或“1”等概率条件下都是

抑制载波的，即在调制信号的频谱中不含载波线谱，这样就无法用窄带滤波器从调制信号中直接提取参考相位载波。对PSK而言，只有用某种非线性处理的方法去掉相位调制，就能产生与载波有一定关系的分量，恢复出同步解调所需的参考相位载波，实现对被抑制掉的载波跟踪。

从PSK信号中提取载波的常用方法是采用载波跟踪锁相环，如平方环、同相正交环、逆调制

环和判决反馈环等，这几种锁相环的性能特点列于表1中。

鉴相器低通Ud1再生码Um2cos(?0??2)2DPSK入压控振荡器环路滤波器Ud模拟相乘器差分译码Um1cos(?0??1)鉴相器低通M序列输出Ud2 图4-7 2DPSK解调部分框图 表1 几种锁相环的性能特点

特 性 名 称 平方环 同相正交环 逆调制环 判决反馈环 环路工作性能 等效鉴相能力 解调能力 电路复杂程度 f?2f0 正弦 无 f?f0 正弦 有 f?f0 近似矩形 有 f?f0 近似矩形 有 要基带模拟调制器 鉴相器工作频率高 要基带模拟相乘器 要二次调制器 本实验采用同相正交环，同相正交环又叫科斯塔斯（Costas）环。原理框图如图4-9所示。在这种环路中，误差信号是由两个鉴相器提供的。压控振荡器（VCO）给出两路相互正交的载波到鉴相器，输入的2PSK信号经鉴相器后再由低通滤波器滤除载波频率以上的高频分量，得到基带信号Ud1、Ud2，这时的基带信号包含码元信号、无法对压控振荡器（VCO）进行控制，将Ud1和Ud2经过基带模拟相乘器相乘，就可以去掉码元信息，得到反映VCO输出信号与输入载波间相位差的控制电压。

2.集成电路压控振荡器（IC-VCO）

压控振荡器（VCO）是锁相环的关键部件，它的频率调节灵敏度和压控灵敏度决定了锁相环

的跟踪性能。

本实验采用集成压控振荡器74S124，它只要配以简单的外部元件并加以适当调整，即可得到

令人满意的结果。 3.传输畸变和眼图

数字信号经过非理想的传输系统必定会产生畸变，为了衡量这种畸变的严重程度，一般采用

观察眼图的方式。眼图是示波器重复扫描所显示的波形，示波器的输入信号是解调后经过低通滤

波器回复的未经再生的基带信号，同步信号是位定时。这种波形示意图如图4-10所示

鉴相器低通Ud1基带信号△UUm2cos(?0??2)2DPSK入压控振荡器环路滤波器Ud模拟相乘器U+U-Um1cos(?0??1)鉴相器低通Ud2最佳抽样点△TTs

图4-9 同相正交环原理框图 图4-10 眼图

衡量眼图的几个重要参数有： （1）眼图开启度（U-2△U）/U

指在最佳抽样点处眼图幅度的“张开”程度，无畸变眼图的开启度为100%。

（2）“眼皮”厚度2△U/U

在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅 …… 此处隐藏：1949字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……