实验三 PSK移相键控试验 - 图文

汕 头 大 学 实 验 报 告

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实验三 PSK移相键控试验

一、 实验目的和要求

1、 学习了解PSK的调制信号； 2、 掌握PSK调制原理；

3、 熟悉PSK调制载波包络的变化； 4、 掌握PSK解调的基本原理； 5、 了解PSK解调数据反相的现象； 6、 掌握PSK数据传输过程。 二、 实验仪器

1、 ZH7001(II)通信原理基础试验箱 2、 20MHz双踪示波器 三、 实验原理

PSK的调制解调原理：

二进制相移键控（2PSK）就是根据数字基带信号的两个电平，使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。通常，两个载波相位相差π弧度，故有时又称为反相键控（PRK）。

如果被调制的二进制信号是用正负电平表示，那么，2PSK与双边带抑制载波调幅（DSB）是完全等效的。因此，PSK信号可以写成如下形式：

SPSK(t)=Aa(n)cos(?ct+?)

1.调制部分：

`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数据m（1、0码）而改变，通常这两个相位差????。如果每比特能量为Eb，则传输的BPSK信号为：

S(t)?2Ebcos(2?fc??c) 其中，?c??Tbm?0????m?1??

原理框图

2.解调部分

解调方式采用相干解调；

为了对接收信号中的数据进行正确的解调，要求在接收机端知道载波的相位和频率信息，同 时还要在正确时间点对信号进行判决。为提高所提取载波的治疗，一般采用锁相环来实现。 接收的BPSK信号可以表示成：R(t)?a(t)原理框图

2Ebcos(2?fc??) Tb

四、 实验内容

1、 准备工作：将KG01选择在下端测试数据位置，KG02置成3级m序列状态，数据时

钟选择开关KG03置于1-2状态，KG04置于a=0.4的升余弦响应。KP01置于左边相干解调位置。

2、 BPSK调制基带信号眼图观测：以发送时钟做同步，观测发送信号眼图（TPI03）的波

形。成型滤波器使用升余弦响应，a=0.4，判断信号观测结果。

3、 BPSK调制信号0/?相位测量：KG02设置测试序列为0/1码，使输入调制数据为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/?翻转。

4、 I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察（用0/1码和特殊码观察）

（1） 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，其相位矢量图应为聚焦成一条线状，否则，噪声和码间干扰严重，误码率高。通过菜单选择在0/1码和特殊码型下进行测量；结合BPSK调制器原理分析测试结果。

（2） 将KG04置于a=0.4的开根号升余弦响应，重复上述实验步骤。仔细观察和区

别两种方式下矢量图信号。

5、 BPSK调制信号包络观察：KG02设置输出测试序列为0/1码，使输入调制数据为0/1

码。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络变化与基带信号（TPi03）的相互关系。画下测量波形。 6、 接收端解调器眼图信号观测

（1） 准备：同步骤1，并用中频电缆连接KK03和JL02，建立中频自环（自发自收）。 （2） 测量解调器Q支路眼图信号测试点TPJ06（在A/D模块内）波形，观测时用

发时钟TPM01作同步。讲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（有噪声）。

7、 解调器失锁时的眼图信号观测

（1） 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。

（2） 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。

8、 接收端I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

（1） 准备：同步骤6，KL01设置在1-2位置

（2） 测量I支路（TPJ05）和Q支路信号（TPJ06）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TPJ05和TPJ06的合成图。

9、 解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察：

（1） 准备：同步骤7，KL01设置在2-3位置

（2） 解调器相干载波相环环路跳线开关KL01设置（右端），使环路失锁。观测接

收端失锁时I路和Q路的合成矢量图。分析测量结果。

10、 解调器相干载波相位模糊度观测

（1） 准备：同步骤6，KL01设置在1-2位置

（2） 通过KG02选择输入测试数据为较短的“特殊码序列”。

（3） 用双踪示波器同时测量发端调制载波(TPK06)和收端恢复相干载波（TPLZ06），

并以TPK06作为示波器的同步信号。反复的断开和接回中频自环电缆，观测两载波失步后在同步时之间的相位关系。

11、 解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测

（1） 准备：同步骤6

（2） 通过KG02选择输入测试数据为较短的“特殊码序列”。

（3） 用双踪示波器同时比较接收数据基带信号（TPJ06）和发送数据基带信号

（TPi03），并以TPi03作为示波器的同步信号。不断的断开和接回中频自环电缆，观测收发基带信号。分析接收时基带信号的电平极性发生反转的原因。

五、 实验数据与分析

1、BPSK调制基带信号眼图观测：

成型滤波器使用升余弦响应，a=0.4，实验图如下：

实验分析：眼图增量 ΔV=6V，由波形图可以看出，眼图张开较开，线也很分明，说明受到噪声干扰小，效果较好。

2、 BPSK调制信号0/?相位测量：

上面波形是成型信号，下面的波形是载波信号

实验分析：由图中的成型信号波形可以看出，在数据变化点出产生0/?的相位翻转。

3、 I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察： （1）输入码型为0/1码：

实验分析：由图可以看出，相位矢量图几乎聚焦成一条线状，可以认为此时相位相差接近90°，噪声和码间干扰小，误码率较小。

输入码为特殊码：

实验分析：由图可以看出，其相位矢量图也几乎聚焦成一条线状，可以认为此时相位相差接近90°，噪声和码间干扰小，误码率较小。

（2）KG04置于a=0.4的开根号升余弦响应： 输入为0/1码

输入为特殊码

实验分析：输入码为0/1码和特殊码时得到的图形和接近，相位差接近90°，噪声和码间干扰小，误码率较小。与（1）比较，当a=0.4时得到的两个相位矢量图的长度交（1）的短。

4、 BPSK调制信号包络观察：

5、 接收端解调器眼图信号观测

TPJ06观测图： TPi03观测图：

V=2.8V V=6V 实验分析：眼图张开，但是张开较小。相对TPi03得到的眼图，电位差小了，因为加了噪声，所以误码率比前者高。

6、解调器失锁时的眼图信号观测 （1）锁相环失锁，看不到眼图

7、接收端I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

实验分析：观测到斑图，星座图稳定，此时解调器未失锁，聚焦好，码间干扰小。

8、解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察：

实验分析：解调相位失锁，星座图不稳定，分散，大致成圆形，而且还会转动。此时码间串扰严重

9、解调器相干载波相位模糊度观测 TPK06和 TPLZ06

由图可知，相位同步。 断开再接回：

实验分析：两载波失锁后相位相差180°或相位相同，是随机出现的，有时同相有时反向。

10、解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测 上方为发送数据基带信号，下方为接受数据基带信号

未断开前： 断开后再接回：

分析：结果表明，未断开前接受数据基带信号的相位与发送数据基带信号相同，说明本地载波与发端相位相同；断开后再接回，相位同相反相是随机出现的。

六、 问题

1、 简述PSK的调制解调的原理 答：解：（1）、调制：相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和?分别表示二进制“0”和“1”。因此，2PSK信号的时域表达式为：S(t)?2Ebcos(2?fc??c) 其中，?c??Tbm?0????m?1??

（2）、解调：2PSK信号的解调通常采用相干解调法，2PSK信号首先经过带通滤波器，再经过相乘器与载波信号相乘，再经过低通滤波器和抽样判决器得到恢复出的发送的基带信号，

2.写出眼图正确的观测方法

答：用示波器一路输入端跨接在抽样判决器的输入端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元同步，然后再调整幅度，使得示波器上显示的正好是能辨别开来的眼图。

2、 为什么利用眼图可以大致估计系统的优劣？

答：数字信号经过非理想的传输系统必定产生畸变，为了衡量这种畸变的严重程度，一般都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 后经低通滤波器恢复的未经再生的基带信号，同步信号是位定时。

当存在码间串扰时，此时基带信号波形已经失真，示波器的扫描迹线就不完全重合，于是形成的眼图线迹杂乱，“眼睛”张开的较小，且眼图不端正；当存在噪声时，眼图的线迹变成了比较模糊的带状的线，噪声越大，线条越粗，越模糊，“眼睛”张开的越小。故可以从眼图上大致估计系统的优劣。

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