实验二(1)数字调制 一、实验目的 1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2、掌握用健控法产生2ASX、2FSK、2DPSK信号的方法。 3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DSK信号波形之间的 关系。 1、了解2ASK、2FSX、2DPSX信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系 二、 实验内容 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSR信号的频谱。 三、基本原理 本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号 (NRZ码)和位同步信号BS(已在实验电路板上连通，不必手工接线)。调制模块将输入的 绝对码AK(NRZ码)变为相对码BK、用键控法产生2ASK、2SK、2DPSK信号。调制模块内 部只用+5V电压。 数字调制单元的原理方框图如图2-1所示，电原理图如图2-2所示（见附录） 士2PSK调制 随20P 阁图 CAR/2 2k调制2, N BK 2As求湖间24 图2-1数字调制方框图 本单元有以下测试点及输入输出点： ·CAR 2DPSX信号载波测试点 .BK 相对码测试点 ·2DPSK 2DPSK信号测试点/输出点，V>0.5V 。2FSK 2FSX信号测试点/输出点，V>0.5V ·2ASK 2ASK信号测试点，V->0.5V
实验二（1） 数字调制 一、 实验目的 1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2、掌握用键控法产生 2ASK、2FSK、2DPSK 信号的方法。 3、掌握相对码波形与 2PSK 信号波形之间的关系、绝对码波形与 2DPSK 信号波形之间的 关系。 1、了解 2ASK、2FSK、2DPSK 信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。 二、 实验内容 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及 2ASK、2FSK、2DPSK 信号的频谱。 三、 基本原理 本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号 （NRZ 码）和位同步信号 BS（已在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的 绝对码 AK（NRZ 码）变为相对码 BK、用键控法产生 2ASK、2FSK、2DPSK 信号。调制模块内 部只用+5V 电压。 数字调制单元的原理方框图如图 2-1 所示，电原理图如图 2-2 所示（见附录）。 晶振 放大器 ÷2 (A) 滤波器 2PSK 调制 射随器 CAR ÷2 (B) 滤波 器 2FSK 调制 码变换 2ASK 调制 BK 2ASK 2FSK NRZ BS AK 2DPSK CAR CAR/2 图 2-1 数字调制方框图 本单元有以下测试点及输入输出点： • CAR 2DPSK 信号载波测试点 • BK 相对码测试点 • 2DPSK 2DPSK 信号测试点/输出点，VP-P>0.5V • 2FSK 2FSK 信号测试点/输出点，VP-P>0.5V • 2ASK 2ASK 信号测试点，VP-P>0.5V
用2-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对 应关系如下： ·+2(A) U8:双D触发器74LS74 。÷2(B) 9:双D触发器74LS74 。滤波器A V6:三极管9013，调谐回路 ·滤波器B V1:三极管9013，调谐回路 。码变换 U18:双D触发器74LS74:U19:异或门74LS86 ·2ASK调制 U22:三路二选一模拟开关4053 ·2FSK调制 U22:三路二选一模拟开关4053 ·2PSR调制 21:八选一模拟开关4051 ·放大器 V5:三极管9013 ·射随器 V3:三极管9013 将品振信号进行2分频、滤波后，得到2SX的载频2.2165M2。放大器的发射极和集 电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号就是2PSR、2DPSR的两个载波，2SR 信号的两个载波率分别为品振频率的1/2和1/4，也是通过分频和滤波得到的。 下面重点介绍2PSX、2DPSX。2PSK、2DPSK波形与信息代码的关系如图2-3所示。 信息代码 0 1 0 2PSK波形 才t 2DPSK波形△ →t 图2-32PSK、2DPSK波形 图中假设码元宽度等于载波周期的1.5倍。2SR信号的相位与信息代码的关系是：前 后码元相异时，2PSK信号相位变化180°，相同时2PSX信号相位不变，可简称为“异变同不 变”。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180° 码元为“0”时，2DPSX信号的相位不变，可简称为“1变0不变”， 应该说明的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信 号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。实际工程中，2PSK或2DPSK 信号规波烦率与码速率之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系。但不管是那种关系， 上述结论总是成立的。 本单元用码变换 一2PSK调制方法产生2DPSK信号，原理框图及波形图如图2-4所示 相对于绝对码AK、2PSX调制器的输出就是2DPSX信号，相对于相对码、2PSX调制器的输出 是2SK信号。图中设码元宽度等于载波周期，己调信号的相位变化与AK、BK的关系当然也 是符合上述规律的，即对于K来说是“1变0不变”关系，对于那来说是“异变同不变 关系，由AK到B的变换也符合“1变0不变”律」 图2-4中调制后的信号波形也可能具有相反的相位，B那也可能具有相反的序列即00100， 这取决于载波的参考相位以及异或门电路的初始状态。 2DPSX通信系统可以克服上述2PSK系统的相位模糊现象，故实际通信中采用2DPSX而
用 2-1 中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对 应关系如下： • ÷2（A） U8：双 D 触发器 74LS74 • ÷2（B） U9：双 D 触发器 74LS74 • 滤波器 A V6：三极管 9013，调谐回路 • 滤波器 B V1：三极管 9013，调谐回路 • 码变换 U18：双 D 触发器 74LS74；U19：异或门 74LS86 • 2ASK 调制 U22：三路二选一模拟开关 4053 • 2FSK 调制 U22：三路二选一模拟开关 4053 • 2PSK 调制 U21：八选一模拟开关 4051 • 放大器 V5：三极管 9013 • 射随器 V3：三极管 9013 将晶振信号进行 2 分频、滤波后，得到 2ASK 的载频 2.2165MHZ。放大器的发射极和集 电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号就是 2PSK、2DPSK 的两个载波，2FSK 信号的两个载波频率分别为晶振频率的 1/2 和 1/4，也是通过分频和滤波得到的。 下面重点介绍 2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK 波形与信息代码的关系如图 2-3 所示。 图 2-3 2PSK、2DPSK 波形 图中假设码元宽度等于载波周期的 1.5 倍。2PSK 信号的相位与信息代码的关系是：前 后码元相异时，2PSK 信号相位变化 180°，相同时 2PSK 信号相位不变，可简称为“异变同不 变”。2DPSK 信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK 信号的相位变化 180°。 码元为“0”时，2DPSK 信号的相位不变，可简称为“1 变 0 不变”。 应该说明的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信 号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。实际工程中，2PSK 或 2DPSK 信号载波频率与码速率之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系。但不管是那种关系， 上述结论总是成立的。 本单元用码变换——2PSK 调制方法产生 2DPSK 信号，原理框图及波形图如图 2-4 所示。 相对于绝对码 AK、2PSK 调制器的输出就是 2DPSK 信号，相对于相对码、2PSK 调制器的输出 是 2PSK 信号。图中设码元宽度等于载波周期，已调信号的相位变化与 AK、BK 的关系当然也 是符合上述规律的，即对于 AK 来说是“1 变 0 不变”关系，对于 BK 来说是“异变同不变” 关系，由 AK 到 BK 的变换也符合“1 变 0 不变”规律。 图 2-4中调制后的信号波形也可能具有相反的相位，BK也可能具有相反的序列即 00100， 这取决于载波的参考相位以及异或门电路的初始状态。 2DPSK 通信系统可以克服上述 2PSK 系统的相位模糊现象，故实际通信中采用 2DPSK 而
不用2PSK(多进制下亦如此，采用多进制差分相位调制MDPSK),此问题将在数字解调实验 中再详细介绍。 Ar 2DPSK(AK) ,2PSK调J 2PSK(BK) Bx- 0 1 0 BK 1 0 1 1 2 DPSK(AH0个 2PSK(BK) 图2-42DPSK调制器 2PSR信号的时域表达式为 s(t)=m(t)Cosot 式中m()为双极性不归零码2，当“0”、“1”等概时m()中无直流分最，S()中无载频 分量，2DPSK信号的频谱与2PSK相同. 2ASR信号的时域表达式与2PSK相同，但m(t)为单极性不归零码NRZ,NRZ中有直流分 量，故2ASK信号中有载频分量。 2FSK信号（相位不连续2FSX)可看成是AR与AK调制不同载频信号形成的两个2ASR 信号相加。时域表达式为 S(t)=m(t)coso I+m(t)coso 式中m(t)为NR2码. 2PSK (2DPSK) f fe featf 2FSK 图2-52ASK、2PSK(2DPSK)、2SK信号功率请 设码元宽度为Ts,5=1/T在数值上等于码速率，2ASR、2PSR(2DPSX)、2FSR的功率谱
不用 2PSK（多进制下亦如此，采用多进制差分相位调制 MDPSK），此问题将在数字解调实验 中再详细介绍。 + 2PSK 调制 2DPSK(AK) 2PSK(BK) TS AK BK BK-1 图 2-4 2DPSK 调制器 2PSK 信号的时域表达式为 S(t)= m(t)Cosωct 式中 m(t)为双极性不归零码 BNRZ，当“0”、“1”等概时 m(t)中无直流分量，S(t)中无载频 分量，2DPSK 信号的频谱与 2PSK 相同。 2ASK 信号的时域表达式与 2PSK 相同，但 m(t)为单极性不归零码 NRZ，NRZ 中有直流分 量，故 2ASK 信号中有载频分量。 2FSK 信号（相位不连续 2FSK）可看成是 AK 与 AK 调制不同载频信号形成的两个 2ASK 信号相加。时域表达式为 S t m t t m t t c1 c2 ( ) = ( ) cosω + ( ) cosω 式中 m(t)为 NRZ 码。 fc-fs fc fc+fs f fc-fs fc fc+fs f f fc1-fs fc1 fc2 fc2+fs 2ASK 2PSK（2DPSK） 2FSK 图 2-5 2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK 信号功率谱 设码元宽度为 TS，fS =1／TS在数值上等于码速率，2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK 的功率谱
密度如图2-5所示。可见，2ASK、2PSK(2DPSK)的功率谱是数字基带信号m(t)功率谱的线 性搬移，故常称2ASK、2PSK(2DPSK)为线性调制信号。多进制的MASK、MPSK(MDPSK)、MFSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。 本实验系统中m(t)是一个周期信号，故m(t)有离散谱，因而2ASK、2PSK(2DPSK)、2FSK 也具有离散谱。 四、实验步骤 本实验使用数字信源单元及数字调制单元。 1、熟悉数字调制单元的工作原理。接通电源，打开实验箱电源开关。将数字调制单元 单刀双掷开关K7置于左方N(NRZ)端。 2、用数字信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号，示波器CH接信源单元的 (NRZ-OUT)AK(即调制器的输入)，CH2接数字调制单元的BK,信源单元的K、K、K置于任 意状态（非全O),观察AR、BK波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码 的变换规律。 3、示波器CH1接2DPSK,CH2分别接AK及，观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对 码的关系以及2DPSR信号相位变化与相对码的关系（此关系即是2PSK信号相位变化与信源 代码的关系)。注意：2DPS信号的幅度比较小，要调节示波器的幅度旋钮，而且信号本身 幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。 4、示波器C接AK、CH2依次接2SK和2ASK:观察这两个信号与AK的关系（注意“1" 码与“0”码对应的2SX信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的)。 5、用频谱议观察AK、2ASX、2FSK、2DPSK信号频谱（条件不具备时不进行此项观察） 五、实验报告要求 1、设绝对码为全1、全0或10011010，求相对码。 2、设相对码为全1、全0或10011010，求绝对码。 3、设信息代码为10011010，假定载频分别为码元速率的1倍和1.5倍，画出2DPSR 及2PSK信号波形。 4、总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码 至绝对码的变换电路。 5、总结2DPSK信号的相位变化与信息代码（即绝对码）之间的关系以及2DPSK信号的相 位变化与相对码之间的关系（即2PS的相位变化与信息代码之间的关系）
密度如图 2-5 所示。可见，2ASK、2PSK（2DPSK）的功率谱是数字基带信号 m(t)功率谱的线 性搬移，故常称 2ASK、2PSK（2DPSK）为线性调制信号。多进制的 MASK、MPSK（MDPSK）、MFSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。 本实验系统中 m(t)是一个周期信号，故 m(t)有离散谱，因而 2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK 也具有离散谱。 四、 实验步骤 本实验使用数字信源单元及数字调制单元。 1、熟悉数字调制单元的工作原理。接通电源，打开实验箱电源开关。将数字调制单元 单刀双掷开关 K7 置于左方 N（NRZ）端。 2、用数字信源单元的 FS 信号作为示波器的外同步信号，示波器 CH1 接信源单元的 (NRZ-OUT)AK（即调制器的输入），CH2 接数字调制单元的 BK，信源单元的 K1、K2、K3置于任 意状态（非全 0），观察 AK、BK 波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码 的变换规律。 3、示波器 CH1 接 2DPSK，CH2 分别接 AK 及 BK，观察并总结 2DPSK 信号相位变化与绝对 码的关系以及 2DPSK 信号相位变化与相对码的关系（此关系即是 2PSK 信号相位变化与信源 代码的关系）。注意：2DPSK 信号的幅度比较小，要调节示波器的幅度旋钮，而且信号本身 幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。 4、示波器 CH1 接 AK、CH2 依次接 2FSK 和 2ASK；观察这两个信号与 AK 的关系（注意“1” 码与“0”码对应的 2FSK 信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的）。 5、用频谱议观察 AK、2ASK、2FSK、2DPSK 信号频谱（条件不具备时不进行此项观察）。 五、 实验报告要求 1、设绝对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求相对码。 2、设相对码为全 1、全 0 或 1001 1010，求绝对码。 3、设信息代码为 1001 1010，假定载频分别为码元速率的 1 倍和 1.5 倍，画出 2DPSK 及 2PSK 信号波形。 4、总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码 至绝对码的变换电路。 5、总结 2DPSK 信号的相位变化与信息代码(即绝对码)之间的关系以及 2DPSK 信号的相 位变化与相对码之间的关系（即 2PSK 的相位变化与信息代码之间的关系）
实验二(2)数字解调与眼图 一、实验目的 1.掌握2DPSX相干解调原理。 2.握2SK过零检测解调原理， 二、实验内容 1.用示波器观察2DPSX相干解调器各点波形。 2.用示波器观察2℉S过零检测解调器各点波形。 3.用示波器观察眼图 三、 基本原理 可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSR信号。在相位比较法中，要 求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。本实验系统中， 2DSK载波率等码速率的13倍，两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用得最多 2SK信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。 2DPSK 抽样判决器 1比较C-0Ur抽样 器 变换 (a) BS-IN 样决器 -OU 整形CM抽样 单稳平 (b) BS-IN 图2-6数字解调方框图 (a)2DPSX相干解调(b)2FSR过零检测解调 本实验采用相干解调法解调2DPSX信号、采用过零检测法解调2FSK信号。2DPSK模块 内部使用+5V、+12V和-12V电压，2FSK模块内部仅使用+5V电压。图2-6为两个解调器的原 理方框图，其电原理图如图2-7所示（见附录）。 2DPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点： ·如 相乘器输出信号测试点
实验二（2） 数字解调与眼图 一、 实验目的 1. 掌握 2DPSK 相干解调原理。 2. 掌握 2FSK 过零检测解调原理。 二、 实验内容 1. 用示波器观察 2DPSK 相干解调器各点波形。 2. 用示波器观察 2FSK 过零检测解调器各点波形。 3．用示波器观察眼图。 三、 基本原理 可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调 2DPSK 信号。在相位比较法中，要 求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。本实验系统中， 2DPSK 载波频率等码速率的 13 倍，两种解调方法都可用。实际工程中相干解调法用得最多。 2FSK 信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。 相乘 器 低通滤 波器 运放 比较 器 抽样 器 码反 变换 AK CM-OUT BK -OUT VC BS-IN MU 2DPSK -IN CAR -IN LPF 抽样判决器 (a) 单稳 1 单稳 2 相加 器 低通滤 波器 整形 2 抽样 器 整形 1 2FSK -IN FD LPF CM AK -OUT BS-IN 抽样判决器 (b) 图 2-6 数字解调方框图 （a） 2DPSK 相干解调 （b）2FSK 过零检测解调 本实验采用相干解调法解调 2DPSK 信号、采用过零检测法解调 2FSK 信号。2DPSK 模块 内部使用+5V、+12V 和-12V 电压，2FSK 模块内部仅使用+5V 电压。图 2-6 为两个解调器的原 理方框图，其电原理图如图 2-7 所示（见附录）。 2DPSK 解调模块上有以下测试点及输入输出点： • MU 相乘器输出信号测试点