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实用文档武汉大学教学实验报告电子信息学院**专业2016年**月**日实验名称数字调制解调实验指导教师***姓名***年级14级学号20143012*****成绩一、预习部分1.实验目的2.实验基本原理3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具)一.实验目的1.掌握FSK(ASK)调制器的工作原理及性能测试;2.掌握FSK(ASK)锁相解调器工作原理及性能测试;3.学习基于软件无线电技术实现FSK(ASK)调制、解调的实现方法。4.掌握PSKDPSK调制解调的工作原理及性能要求;5.进行PSKDPSK调制、解调实验,掌握相干解调原理和载波同步方法;6.理解PSK相位模糊的成因,DSPK实现方法。7.掌握多进制调制的方法;8.掌握QPSK调制特性,了解QPSK解调方法。二.实验基本原理实验一:ASK/FSK调制解调数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现,抗噪声和抗群时延性能较强,因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。(一)FSK调制电路工作原理FSK的调制模块采用了可编程逻辑器件和D/A转换器件的软件无线电结构模式,由于调制算法采用了可编程的逻辑器件完成,因此该模块不仅可以完成ASK,FSK调制,还可以完成PSK,DPSK,QPSK,OQPSK等调制方式。不仅如此,由于该模块具备可编程的特性,学生还可以基于该模块进行二次开发,掌握调制解调的算法过程。在学习ASK,FSK调制的同时,也希望学生能意识到,技术发展的今天,早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代,因此学习应该是一个不断进取的过程。图1FSK调制电路原理框图实用文档图1中,基带数据时钟和数据,通过JCLK和JD两个铆孔输入到可编程逻辑器件中,由可编程逻辑器件根据设置的工作模式,完成ASK或FSK的调制,因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件,因此调制后输出需要经过D/A器件,完成数字到模拟的转换,然后经过模拟电路对信号进行调整输出,加入射随器,便完成了整个调制系统。在二进制频移键控中,幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换(称为高音和低音,代表二进制的1和0)。通常,FSK信号的表达式为:其中Δf代表信号载波的恒定偏移。FSK的信号频谱如图2所示。图2FSK的信号频谱FSK信号的传输带宽Br,由Carson公式给出:,其中B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范围,矩形脉冲信号的带宽B=R。因此,FSK的传输带宽变为:。(二)FSK解调电路工作原理图3FSK锁相环解调器原理示意图FSK解调采用锁相解调,锁相解调的工作原理是十分简单的,只要在设计锁相环时,使它锁定在FSK的一个载频上,此时对应的环路滤波器输出电压为零,而对另一载频失锁,则对应的环路滤波器输出电压不为零,那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。FSK锁相环解调器原理图如图3所示。FSK锁相解调器采用集成锁相环芯片MC4046。其中,压控振荡器的频率是由5C2.5R3.5R4.5U3等元件参数确定,中心频率设计在32KHz左右,并可通过调节5U3电位器进行微调。当输入信号为32KHz时,环路锁定,经形成电路后,输出高电平;当输入信号为16KHz时,环路失锁,经形成电路后,输出低电平,则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。实验二:PSK/DPSK调制解调1.PSK、DPSK调制电路工作原理PSK/DPSK调制有“信道编码与频带调制”模块完成,该模块基于FPGA和DA芯片,采用软件无线电的方式实现频带调制。考虑到PSK调制存在相位模糊问题,模块可对输入的基带信号进行相对码和绝对码转换。PSK,DPSK调制原理框图如下如所示:实用文档图4PSK、DPSK调制电路原理框图图4中,基带数据JD和时钟JCLK,通过4P5和4P6两个铆孔输入到FPGA中,FPGA软件完成PSK和DPSK的调制后,再经DA数模转换即可输出相位键控信号。2.相位键控解调电路工作原理二相PSK(DPSK)解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调,其原理如图5所示。图5解调器原理方框图1)解调信号输入电路输入电路由射随器和比较器组成,射随器是为了发送(调制器)和接收(解调器)电路之间的隔离,从而使它们工作互不影响。比较电路是将正弦信号转换为脉冲信号,目的是便于控制科斯塔斯特环中的乘法器。由于跟随器电源电压为5V,因此输入的PSK已调波信号幅...

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