通信原理实验指导书(5)

入插孔（伪随机序列区）；

5. 连接实验平台伪随机序列第一路输出插孔（伪随机序列区）和实验板序列输入插孔（2）（调制电路部分区）；

6. 连接实验板调制信号输出插孔（PSK OUT）（调制电路部分区）和解调信号输入插孔（PSK IN）（解调电路部分区）；

7. 将实验平台第一路伪随机序列设置开关M1-123置为“000”（设置开关的第7-9位）。

实验内容： 1. m序列发生器

以测试点1为同步信号，同时观察并记录测试点1、2的波形（调整示波器，显示出一个完

整周期的m序列波形）。

2. 差分编码

以测试点2为同步信号，同时观察并记录测试点2、3的波形，将2和3的波形进行比较，

验证差分编码的规律。

3. 数字调相电路

以测试点1为同步信号，观察并记录测试点1、5的波形，测量载波频率。分别以测试点2、

3为同步信号，观察并记录测试点6的数字调相，画出绝对调相和相对调相波形。

4. 提取载波

观察并记录利用同相正交环提取的载波信号：用示波器观测提取载波的频率并与发送端载波

频率进行比较 ；记录同相正交环输出的测试点8、测试点9波形，比较其相位关系。

5. 观察解调后未经再生的基带信号

以差分编码输出点3为同步信号，观察并记录解调后、差分译码前的测试点7未经再生的基

带信号波形。

6. 比较差分编码后、差分译码前信号

以差分编码输出点3为同步信号，或以测试点M1-P作为外触发信号，观察并记录差分编码

后和差分译码前（测试点14）的波形。

7. 差分译码

自己选择测试点，观察并记录差分译码前、后波形，验证差分译码逻辑关系。

8. 解调输出

用示波器观察并记录2DPSK系统发送端的m序列和解调输出的m序列，比较是否有误码。

9. 眼图

以码元定时12点作为同步信号，观察测试点7的眼图，利用示波器测量眼图的几个指标： ⑴眼图开启度（Ｕ－２△Ｕ）／Ｕ，其中Ｕ＝Ｕ＋＋Ｕ－ ⑵“眼皮”厚度２△Ｕ／Ｕ ⑶交叉点发散度△Ｔ／ＴＳ

⑷正、负极性不对称度│Ｕ＋－Ｕ－│／│Ｕ＋＋Ｕ－│

五、实验报告

1. 根据电路原理图写出一个周期的m序列，将列表结果与测试结果相比较。 2. 整理实验中的记录，用坐标纸画出相应的波形，注意各波形间相位关系。 3. 2DPSK系统由哪些部分构成？各部分作用是什么？

4. 设给定码组100110011100，画出对这一码组进行2DPSK的调制和解调的波形图。 5. 为什么利用眼图可大致估计系统性能的优劣？ 6. 简述同相正交环工作原理。 7. 通过本实验还有什么收获和体会？

实验五 移频键控（FSK）

一、实验目的

1. 掌握FSK调制原理及其实现方法 2. 掌握FSK解调原理及其实现方法 3. 掌握位同步的作用及其提取方法

4. 了解数据传输系统中不可缺少的一个环节——码再生

二、实验仪器

1. 双踪数字示波器 TDS 1002 2. 双踪模拟示波器 GOS-630FC 3. 数字万用表 DT9205 4. TCM-P实验平台 5. FSK实验扩展板

三、实验原理及电路

本实验系统为传输370波特基带信号的FSK实验。实现数字频率调制的方法很多，总括起来

有两类：直接调频法和移频键控法，本实验采用移频键控法。数字频率调制的解调一般有三种方法：鉴频法、过零检测法和差分检波法，本实验采用过零检测法进行解调，并从恢复的基带信号中直接提取码元定时（位同步）信号。

1. 多谐振荡器

本实验系统的时钟源为一多谐振荡器，提供FSK的载波和信码的定时信号，振荡频率为11800Hz。

信码由四级移位寄存器组成的m序列发生器提供，m序列发生器产生长度为2-1=15位的m

4

序列，其信码定时是方波源输出信号经32分频得到的，码率为370bit/s。

2. 调制器

调制器为全数字的可变分频比的分频链：当信码为“1”时，分频链做4分频，输出频率为

2950Hz；当信码为“0”时，分频链做8分频，输出频率为1475Hz。

由于调制输出的信号为方波，所含频率成分非常丰富，要占据较宽的信道频带，所以在实际

工程中为节省频带，在调制信号送入信道前，只取基频分量，所以在调制器后要接有一带通滤波器，中心频率为两个载波的平均值，而且要求滤波器的带通性能对称。如果带通滤波器的中心频率发生偏移或带通特性不平，都会给输出的FSK信号带来寄生调幅，应尽量使之减小。

在本实验系统中为了较直观的体现FSK调制采用不同频率的信号表示不同的基带信码的特

点，并没有对最后调制信号进行限带。

方波振荡器发送信号调制带通输出32分频m序列发生器（a） FSK发送部分框图接收信号过零检测判决位同步

抽样再生（b） FSK接收部分框图图5-1 FSK实验系统方框图

3. 过零检测

在实验系统的接收端对FSK信号的解调用过零检测法实现，其方框图及波形如图5-4所示。

图5-4 FSK信号过零检测法方框图及各点波形

数字调频波的过零点随载波而异。在本实验中，信码为“1”时，载频为2950Hz，过零点为

2950×2个/秒；信码为“0”时，载频为1475Hz，过零点为1475×2个/秒。因此只要检出过零点数就可以得到关于频率差异的信息，这就是过零检测的基本思路。

输入信号a经限幅放大后产生矩形波b，对矩形波进行微分得到c，对c整流形成与频率变

化相对应的脉冲序列d，这个序列就代表调频信号的过零点，将其变换成具有一定宽度的矩形波e，经过低通滤波器滤波高次谐波，能得到对应与原数字信号的基带脉冲信号f。

4. 位同步

在数据传输的接受端，位同步是码再生必须的信号。而在数字通信中，常常在发送信号中不发送导频或位同步信号，这就要求接收端必须从数字信号中提取位同步。本实验采用直接从数字信号中滤波提取位同步的方法来提取位同步信息。其原理框图及各点波形如图5-5所示。

图5-5 滤波法提取位同步的方框图及各点波形

一个归零的随机二进制序列没有线谱存在，所以不能直接从该序列中滤出位同步信号。但是

对该信号进行某种变换，例如变成归零码后，就有fs=1/Ts的位同步信号分量，经一窄带滤波器就可以滤出此信号分量，再将它经相位调整（移相器或延迟）就形成位同步脉冲。

5. 码再生

图5-6 码再生电路

从过零检测低通滤波器输出的信号必须进行码再生才能恢复出和发端相同的非归零的信码。码再