2PSK及2DPSK信號調(diào)制解調(diào)實驗

1/42PSK及2DPSK信號調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗目的1.掌握利用systemview進行仿真的方法；2.掌握2PSK調(diào)制解調(diào)的基本原理；3.掌握2DPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理。二、實驗儀器電腦，systemview5.0軟件三、實驗原理調(diào)制原理2PSK方式是載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式。就是根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個電平（或符號）使載波相位在兩個不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方法。兩個載波相位通常相差180度，此時成為反向鍵控（PSK），也稱為絕對相移方式。絕對相移方式存在一個缺點。我們看到，如果采用絕對相移方式，由于發(fā)送端是以某一個相位作基準的，因而在接收端也必須有這樣一個固定基準相位作參考。如果這個參考相位發(fā)送變化（0相位變π相位或π相位變0相位），則恢復得數(shù)字信息就會發(fā)送0變?yōu)?或1變?yōu)?，從而造成錯誤的恢復?？紤]到實際通信時參考基準相位的隨機跳變（溫度漂移或噪聲引起）是可能的，而且在通信過程中不易被發(fā)覺。比如，由于某種突然的干擾，系統(tǒng)中的分頻器可能發(fā)生狀態(tài)的轉移、鎖相環(huán)路的穩(wěn)定狀態(tài)也可能發(fā)生轉移。這時，采用2PSK方式就會在接收端得到完全相反的恢復。這種現(xiàn)象，常稱為2PSK方式的“倒π”現(xiàn)象。為此，實際中一般不采用2PSK方式，而采用一種所謂的相對（差分）移相（2DPSK）方式。2DPSK方式是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。即用前后兩個碼元之間的相差來表示碼元的值“0”和“1”。例如，假設相差值“π”表示符號“1”，相差值“0”表示符號“0”。因此，解調(diào)2DPSK信號時并不依賴于某一固定的載波相位參考值，只要前后碼元的相對相位關系不破壞，則只要鑒別這個相差關系就可正確恢復數(shù)字信息，這就避免了2PSK中的倒π現(xiàn)象發(fā)生。解調(diào)原理2PSK信號是恒包絡信號，因此2PSK信號的解調(diào)必須采用相干解調(diào)。但如何得到同頻同相的載波是個關鍵問題。由于2PSK信號是抑止載波的雙邊帶信號，不存在載波頻率分量，因而無法從已調(diào)信號中直接用濾波法提取本地載波。只有采用非線性變換才能產(chǎn)生新的頻率分量。常用的載波恢復電路有兩種。一種是平方環(huán)電路（如圖1（a）所示），另一種是圖1（b）所示的科斯塔斯（Costas）環(huán)。圖1PSK載波恢復電路平方環(huán)載波恢復電路中，2PSK信號經(jīng)平方后得到兩倍載頻的頻譜分量，用鎖相環(huán)（或者諧振回路）提取這一分量，然后經(jīng)2分頻得載頻分量?？扑顾弓h(huán)又稱同相—正交環(huán)。在此環(huán)路中，誤差信號是由兩路相乘及低通濾波器提供的。壓控振蕩器輸出信號直接供給一路相乘器，供給另一路相乘器的則是壓控振蕩器輸出經(jīng)90度移相后的信號。兩路相乘器的輸出均包含有調(diào)制信號，兩者相乘后可以消除調(diào)制信號的影響，經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與壓控振蕩器輸出和理想載波直接相位差有關的控制電壓，從而準確地對壓控振蕩器進行調(diào)整。乘法器的輸出包含有調(diào)制信號，因此只要經(jīng)過簡單的濾波器就可提取出想要的調(diào)制信號。平方環(huán)與科斯塔斯環(huán)有相同的鑒相特性，由于上述鎖相環(huán)的瞬時相位在等于nπ的各點都是穩(wěn)定平衡點。鎖相環(huán)在工作時可能鎖定在任何一個穩(wěn)定平滑點上，這意味著恢復出的相干載波可能與所需要的理想本地載波同相，也可能反相，“倒π”現(xiàn)象依然存在。無論是2PSK還是2DPSK都只能用相干解調(diào)的方法來恢復原始信號，可以用各種鑒相器來完成。只不過2DPSK信號解調(diào)后要將相對碼轉換成絕對碼。另一種2DPSK的解調(diào)方法如圖2所示稱為差分相干解調(diào)法。它是直接比較前后碼元的相位差而構成的，由于此時的解調(diào)已同時完成碼變換作用，故無需再使用碼變換器。這種解調(diào)方法由于無需專門的相干載波，故是一種很實用的方法。圖2DPSK差分相干解調(diào)電路四、實驗步驟根據(jù)2PSK和2DPSK的調(diào)制原理，畫出如圖3所示的2PSK和2DPSK調(diào)制的systemview仿真電路圖。圖中，相對碼變換電路是通過將輸出信號經(jīng)過一個單位碼元寬度延時后與原信號作“模2和”運算（異或運算，0保持、1反轉）來實現(xiàn)的。畫出該仿真電路圖，并記錄相關波形。圖32PSK和2DPSK調(diào)制的systemvi