振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調(diào)制實(shí)驗(yàn)(1)

1、實(shí)驗(yàn)4 振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調(diào)制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握絕對碼、相對碼的概念以及它們之間的變換關(guān)系和變換方式。2. 掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。3. 掌握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關(guān)系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關(guān)系。4. 掌握2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 觀察絕對碼、相對碼波形。2. 觀察2ASK、2FSK、2DPSK信號波形。3. 觀察2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜。三、實(shí)驗(yàn)儀器信號源模塊數(shù)字調(diào)制模塊頻譜分析模塊20M雙蹤示波器 一臺頻率計(jì) 一臺連接線 若干四、實(shí)驗(yàn)原理調(diào)制信號為二進(jìn)制序列的

2、數(shù)字頻帶調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)值調(diào)制。由于被調(diào)載波有幅度、頻率、相位三個獨(dú)立的可控參量，當(dāng)用二進(jìn)制信號分別調(diào)制這三種參量時，就形成了二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)、二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）、二進(jìn)制移相鍵控（2DPSK）三種最近本的數(shù)字頻帶調(diào)制信號，而每種調(diào)制信號的受控參量只有兩種離散變換狀態(tài)。1. 2ASK調(diào)制原理在振幅鍵控中載波幅度是隨著基帶信號的變化而變化的。使載波在二進(jìn)制基帶信號1或0的控制下通或斷，即用載波幅度的有或無來代表信號中的“1”或“0”，這樣就可以得到2ASK信號，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為通一斷鍵控（00K）。2ASK信號典型的時域波形如圖10-1所示，其時域數(shù)學(xué)代表式為： S2A

3、SK(t)=anAcoswct式中，A為未調(diào)載波幅度，wc為載波角頻率，an為符合下列關(guān)系的二進(jìn)制序列的第n個碼元： 0 出現(xiàn)概率為P an=1 出現(xiàn)概率為1-P2ASK信號的產(chǎn)生方法比較簡單。首先，因2ASK信號的特征是對載波的“通一斷鍵控”，用一個模擬開關(guān)作為調(diào)制載波的輸出通/斷控制門，由二進(jìn)制序列S（t）控制門的通斷，S(t)=1是開關(guān)導(dǎo)通；S（t）=0是開關(guān)截止，這種調(diào)制方式稱為通一斷鍵控法。其次，2ASK信號可視為S(t)與載波的乘積，故用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)2ASK調(diào)制也是很容易想到的另一種方式，稱其為乘積法。在這里，我們采用的是通一斷鍵控法，2ASK調(diào)制的基帶信號和載波信號分別從“AS

4、K基帶輸入”和“ASK載波輸入“輸入，其原理框圖和電路原理圖分別如圖10-2、圖10-3所示。2. 2FSK調(diào)制原理2FSK信號是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態(tài)的，被調(diào)載波的頻率隨二進(jìn)制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為f0時代表傳0，載頻為f1時代表傳1。顯然，2FSK信號完全可以看成兩個分別以f0和f1為載頻、以an和an為被傳二進(jìn)制序列的兩種2ASK信號的合成。2FSK信號的典型時域波形如圖10-4所示，其一般時域數(shù)學(xué)表達(dá)式為 S2FSK(t)= ang(t-nTs) cosw0t+ ang(t-nT) cosw1t 式中，w0=2圖 2FSK調(diào)制原理框圖2FSK信號的產(chǎn)生通常有兩種方

5、式：（1）頻率選擇法；（2）載波調(diào)頻法。這里，采用頻率選擇法，其調(diào)制原理框圖如圖10-5所示由圖可知，從“FSK基帶輸入”輸入的基帶信號分成兩路，一路經(jīng)U404（LM339）反相后接至U405B(4066)的控制端，另一路直接接至U405A(4066)的控制端。從“FSK載波輸入1”和“FSK載波輸入2”輸入的載波信號分別接至U405A和U405B的輸入端。當(dāng)基帶信號為“1”時，U405打開，U405B關(guān)閉，輸出第一路載波；當(dāng)基帶信號為“0”時，U405A關(guān)閉，U405B打開，此時輸出第二路載波，再通過相加器就可以得到2FSK調(diào)制信號。3. 2PSK(2DPSK)調(diào)制原理2PSK信號是用載波相

6、位的變化表征被傳輸信息狀態(tài)的，通常規(guī)定0相位載波和相位載波分別代表傳1和傳0，其時域波形示意圖如圖10-6所示。設(shè)二進(jìn)制單極性碼為an，其對應(yīng)的雙極性二進(jìn)制碼為bn，則2PSK信號的一般時域數(shù)學(xué)表達(dá)式為：其中：2DPSK的調(diào)制原理與2FSK的調(diào)制原理類似，也是用二進(jìn)制基帶信號作為模擬開關(guān)的控制號輪流選通不同相位的載波，完成2DPSK調(diào)制，其調(diào)制的基帶信號和載波信號分別從“PSK基帶輸入”和“PAK載波輸入”輸入，差分變換的時鐘信號從“PSK-BS輸入”點(diǎn)輸入，其原理框圖如圖10-7所示：五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 將信號源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、頻譜分析模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。2. 插上

7、電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下三個模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2,對應(yīng)的發(fā)光二極管LED001、LED002、D400、D401、L1、L2發(fā)光按一下信號源模塊的復(fù)位鍵，三個模塊均開始工作。3. ASK調(diào)制實(shí)驗(yàn)將信號源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625KHZ的NRZ碼和64KHZ的正弦波（幅度為3V左右）分別送入數(shù)字調(diào)制模塊的信號輸入點(diǎn)“ASK基帶輸入”和“ASK載波輸入”。以信號輸入點(diǎn)“ASK基帶輸入”的信號為內(nèi)觸發(fā)源，用示波器雙蹤同時觀察點(diǎn)“ASK基帶輸入”和點(diǎn)“ASK調(diào)制輸出”輸出的波形。并將這兩點(diǎn)的信號送入頻譜分析模塊進(jìn)行分析，觀察其頻譜。改變送入的基帶信號，重復(fù)上述

8、實(shí)驗(yàn)。4. FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)信號源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625KHZ的周期性NRZ碼和32KHZ正弦波（幅度為3V左右）及64KHZ的正弦波（幅度為3V左右）分別送入數(shù)字調(diào)制模塊的信號輸入點(diǎn)“FSK基帶輸入”、“FSK在波輸入1”和“FSK載波輸入2”。以信號輸入點(diǎn)“FSK基帶輸入”的信號為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時觀察點(diǎn)“FSK基帶輸入”和點(diǎn)“FSK調(diào)制輸出”輸出的波形。并將這兩點(diǎn)的信號送入頻譜分析模塊進(jìn)行分析，觀察其頻譜。改變送入的基帶信號和載波信號，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。5. PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)將信號源模塊產(chǎn)生的碼速率為15.625 KHZ的周期性NRZ碼和64KHZ正弦波（幅度為3V左右）分別送入

9、數(shù)字調(diào)制模塊的信號輸入點(diǎn)“PSK(DPSK)基帶輸入”和“PSK(DPSK)載波輸入”。以信號輸入點(diǎn)“差分編碼輸出”的信號為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時觀察點(diǎn)“PSK基帶輸入”和點(diǎn)“差分編碼輸出”的波形。用雙蹤示波器同時觀察點(diǎn)“ “差分編碼” ”與“PSK調(diào)制輸出”的波形，并將這兩點(diǎn)的信號送入頻譜分析模塊進(jìn)行分析，觀察其頻譜。改變送入的基帶信號和載波信號，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。六、輸入、輸出點(diǎn)參考說明1. 信號輸入點(diǎn)參考說明ASK基帶輸入： ASK基帶信號輸入點(diǎn)。ASK載波輸入： ASK載波信號輸入點(diǎn)。FSK基帶輸入： FSK基帶信號輸入點(diǎn)。FSK載波輸入1： FSK第一路載波信號輸入點(diǎn)。FSK載波輸入2： FSK第二路載波信號輸入點(diǎn)。PSK/DPSK基帶輸入： PSK/DPSK基帶信號輸入點(diǎn)。PSK/DPSK載波輸入： PSK/DPSK載波信號輸入點(diǎn)。DPSK-BS輸入： PSK差分編碼時鐘輸入點(diǎn)。2. 信號輸出點(diǎn)參考說明ASK調(diào)制輸出： ASK調(diào)制信號輸出點(diǎn)。FSK調(diào)制輸出： FSK調(diào)制信號輸出點(diǎn)。PSK/DPSK調(diào)制輸出： PSK/DPSK基帶信號輸入點(diǎn)。差分編碼輸出： PSK基帶信號經(jīng)差分編碼后的信號輸出點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)思考題1. 分析2A