实验一 ASK调制与解调实验.doc

通信原理实验报告 学院：信息与通信工程学院专业 ：光电工程班级：12051041学号：12051041姓名时间 ：2014.11.21 实验一 ASK 调制与解调实验一 实验目的1.理解 ASK 调制的工作原理及电路组成2.理解 ASK 解调的原理及实现方法3.了解 ASK 信号的频谱特性二 实验内容1.观察 ASK 调制与解调信号的波形2.观察 ASK 信号频谱三 实验器材1.信号源模块 5.20M 双踪示波器一台2.数字调制模块 6.连接线若干3.数字解调模块 7.频谱分析仪4.同步提取模块四 实验原理1.2ASK 调制原理 ASK 基带信号经过电压比较器（LM339） ，输出高/低电平驱动模拟开关（74HC4066）导通/关闭，ASK 载波通过电压跟随电路（TL082）提高带负载能力，然后通过模拟开关电路选择通过/截止，最后得到 ASK 调制信号输出 2.2ASK 解调原理本实验采用的是包络检波法，ASK 调制信号经过 RC 组成的耦合电路，输出波形可从 OUT1 观察，然后通过半波整流器（由 1N4148 组成） ，输出波形可从 OUT2 观察，半波整流后的信号经过低通滤波器（由 TL082 组成） ，滤波后的波形可从 OUT3 观察，再经过电压比较器（LM339）与参考电位比较后送入抽样判决器（74HC74）进行抽样判决，最后得到解调输出的二进制信号。

标号为“ASK 判决电压调节” 的电位器用来调节电压比较器的判决电压判决电压过高，将会导致正确的解调结果的丢失；判决电压过低，将会导致解调结果中含有大量错码，因此，只有合理选择判决电压，才能得到正确的解调结果抽样判决用的时钟信号就是 ASK 基带信号的位同步信号五 实验步骤1.将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块、同步提取模块、频谱分析模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好 2.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的开关 POWER1、POWER2，对应的发光二极管 LED01、LED02 发光，按一下信号源模块的复位键，五个模块均开始工作 （注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3.ASK 调制实验 将信号源模块产生的码速率为 15.625KHz 的周期性 NRZ 码和 64KHz 的正弦波（幅度为 3V 左右）分别送入数字调制模块的信号输入点“ASK 基带输入”和“ASK 载波输入” 以信号输入点“ASK 基带输入”的信号为内触发源，用示波器双踪同时观察点“ASK 基带输入”和点“ASK 调制输出”输出的波形。

并将这两点的信号送入频谱分析模块进行分析，观察其频谱 改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验 4.ASK 解调实验 将信号源模块的位同步信号（BS）的频率设置为 15.625KHz，将信号源模块产生的NRZ 码设置为周期性码，将同步信号提取模块的拨码开关 SW01 的第一位拨上 用信号源模块产生的 NRZ 码为基带信号，合理连接信号源模块与数字调制模块，使数字调制模块的信号输出点“ASK 调制输出”能输出正确的 ASK 调制波形将“ASK 调制输出”的输出信号送入数字解调模块的信号输入点“ASK-IN” ，观察信号输出点“ASK-OUT”处的波形，并调节标号为“ASK 判决电压调节”的电位器，直到在该点观察到稳定的 NRZ 码为止将该点波形送入同步信号提取模块的信号输入点“NRZ-IN”,再将同步信号提取模块的信号输出点“位同步输出”输出的波形送入数字解调模块的信号输入点“ASK-BS” ，观察信号输出点“OUT1” 、 “OUT2”、“OUT3”、 “ASK 解调输出”处的波形，并与信号源产生的 NRZ 码进行比较改变信号源产生的 NRZ 码的设置，重复上述观察六 实验结果及分析ASK 调制1.基带信号（上）与 ASK 信号（下）： 2.基带信号的频谱：3、ASK 信号的频谱：ASK 解调4.ASK-OUT 波形： 5.基带信号（上）和 OUT1 波形（下）：6.基带信号（上）和 OUT2 波形（下）： 7.基带信号（上）和 OUT3 波形（下）：8.基带信号（上）和 ASK 解调输出（下）：实验分析：1.图 1 的基带信号为 NRZ 码，图 3 和图 4 分别为基带信号的频谱和 ASK 信号的频谱。

2.图 4 是 ASK 信号经过解调后得到的波形（未经同步判决） ，可见该波形和基带信号是基本一致的3.图 5 是 ASK 信号经耦合电路后得到的信号，幅度有所衰减，目的是隔离直流信号4.图 6 是 ASK 信号经过耦合电路后再经过二极管检波得到的波形5.图 7 是 ASK 信号检波后再经过低通滤波器得到的波形6.图 8 是 ASK-OUT 信号（OUT3 信号经电压比较器得到的输出信号）再经过同步判决得到的最终的 ASK 解调信号，此信号和原基带信号是完全一致的 实验二 频移键控 FSK 调制与解调实验一、 实验目的１、 掌握用键控法产生 FSK 信号的方法２、 掌握 FSK 过零检测解调的原理二、 实验内容１、 观察 FSK 调制信号波形２、 观察ＦＳＫ解调信号波形３、 观察ＦＳＫ过零检测解调器各点波形三、 实验器材１、信号源模块　　　　　　　　　　一块２、③号模块　　　　　　　　　　　一块３、④号模块　　　　　　　　　　　一块４、⑦号模块　　　　　　　　　　　一块５、２０Ｍ双踪示波器　　　　　　　一台６、连接线　　　　　　　　　　　　若干四、 实验原理1 ＦＳＫ调制原理２ＦＳＫ信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调制载波的频率随二进制序列０、１状态而变化，即频率为ｆ０时代表传０，载频为ｆ１时代表传１。

显然，２ＦＳＫ信号完全可以看成两个分别以ｆ０和ｆ１为载频、以ａｎ和 an 为被传二进制序列的两种 2ASK 信号的合成采用频率选择法产生 2FSK 信号，其调制原理框如下所示Uu 2、2FSK 解调原理单稳2位同步信号过零检测法（2FSK 解调原理框图）信号源CPLD128k同步正弦波PN8K64k 同步正弦波载波 A 输入FSK-NRZ基带信号输入载波 B 输入隔离电路倒相电路隔离电路模拟开关2模拟开关1相加器FSK-OUT整形单稳1相加器低通滤波器整形2抽样判决解调信号输出五、 测试点说明１、 输入点参考说明FSK 调制模块：FSK-NRZ：FSK 基带信号输入点FSK 载波 A：A 路载波输入点FSK 载波 B:B 路载波输入点FSK 解调模块：FSKIN： FSK 调制信号输入点FSK-BS：FSK 解调位同步时钟输入点２、 输出点参考说明FSK 调制模块：TH7：FSK-NRZ 经过反相后信号观测点FSK-OUT：FSK 调制信号输出点FSK 解调模块：TH7: FSK 调制信号经整形 1 后的波形观测点TH8：FSK 调制信号经单稳（U10A）的信号观测点TH9:FSK 调制信号经单稳（U10B）的信号观测点TH10：FSK 调制信号经两路单稳后相加信号观测点。

TN11:FSK 信号经低通滤波器后的输出信号FSK-DOUT：ＦＳＫ解调信号经电压比较器后的信号输出点（未经同步判决）ＯＵＴ２：ＦＳＫ解调信号输出点六、 实验步骤１、 将信号源模块和模块３，４，７固定在主机箱上，将黑色塑料螺钉拧紧，确保电源接触良好２、 按照下表进行实验连线：源端口 目的端口 连线说明信号源：ＰＮ８Ｋ 模块３：FSK-ＮRZ S4 拨为“１１００” ，ＰＮ是８ｋ伪随机码信号源：１２８ｋ同步正弦波模块３：载波Ａ 提供ＦＳＫ调制Ａ路载波，幅度为４Ｖ信号源：６４Ｋ同步正弦波 模块３：载波Ｂ 提供ＦＳＫ调制 B 路载波，幅度为 3 V ３、 将模块上拨码开关 S1 都拨上，一信号输入点”FSK-NRZ ”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“FSK-NRZ”和点“FSK-OUT”输出的波形４、 单独将 S1 拨为“01”或“10” ，在“FSK-OUT”出观测单独载波调制波形５、 通过信号源模块上的拨码开关 S4 改变 PN 码频率后送出，重复上述实验一） FSK 解调实验１、 接着上面 FSK 调制实验继续连线：源端口 目的端口 连线说明模块 3：FSK-OUT 模块 4：FSKIN FSK 解调输入模块 4：FSK-DOUT 模块 7：DIN 锁相环法位同步提取信号输入模块 7：BS 模块 4：FSK-BS 提取的位同步信号２、 将模块 7 上的拨码开关 S2 拨为“1000” ，观察模块 4 上信号输出点“FSK-DOUT”处的波形，并调节模块 4 上的电位器 W5（顺时针拧到最大） ，直到在该点观测到稳定的 PN 码。

３、 用示波器双踪分别观察模块 3 上的“FSK-NRZ”和模块四上的“OUT2”出的波形，将“OUT2”出 FSK 解调信号与信号源产生的 PN 码进行比较 实验三 PSK/DPSK 调制与解调一、实验目的1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法2.掌握用键控法产生 PSK/DPSK 信号的方法3、掌握 PSK/DPSK 相干解调的原理4、掌握绝对码波形与 DPSK 信号波形之间的关系二、实验内容1、观察绝对码和相对码的波形和转换关系2、观察 PSK/DPSK 调制信号波形3、观察 PSK/DPSK 解调信号波形 三、实验模块 1、通信原理 0 号模块 一块 2、通信原理 3 号模块 一块3、通信原理 4 号模块 一块4、通信原理 7 号模块 一块5、示波器 一台四、实验原理1、2PSK/2DPSK 调制原理PSK 调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于 ASK 移幅键控和 FSK 移频键控因此，PSK 技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用PSK 信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和 π 相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图11-1所示。

设二进制单极性码为 an，其对应的双极性二进制码为 bn，则2PSK 信号的一般时域数学表达式为：我们知道，2PSK 信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复这种现象常称为 2PSK 的“倒 π”现象，因此，实际中一般不采用 2PSK 方式，而采用差分移相（2DPSK）方式2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式例如，假设相位值用相位偏移 x 表示（x 定义为本码元初相与前一码元初相之差），并设图 11-2 为对同一组二进制信号调制后的 2PSK 与 2DPSK 波形从图中可以看出，2DPSK信号波形与 2PSK 的不同2DPSK 波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号这说明，解调 2DPSK 信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了 2PSK 方式中的“倒 π”现象发生。

同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK 与 2DPSK 信号是无法分辨的这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码。