2.4 实验思考题
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，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）。
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实验3 模拟锁相环与载波同步
3.1 实验目的
1. 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。
2. 掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环环路滤波器的设计方法。
3. 了解2DPSK相干载波相位模糊现象产生的原因。
3.3 实验内容及实验步骤
本实验使用数字信源模块、数字调制模块和载波同步模块。
1.熟悉载波同步模块的工作原理。接好电源线，打开实验箱电源开关。
2.检查数字信源模块和数字调制模块是否工作正常（用示波器观察信源模块的NRZ-OUT(AK)信号和调制模块的2DPSK信号之间逻辑关系正确与否）。
3. 用示波器观察载波同步模块锁相环的锁定状态、失锁状态，测量环路的同步带、捕捉带。
环路锁定时Ud为直流、环路输入信号频率等于反馈信号频率（即VCO信号频率）。环路失锁时Ud为差拍电压，环路输入信号频率与反馈信号频率不相等。本环路输入信号频率等于2DPSK载频的两倍，即等于调制模块CAR信号频率的两倍。环路锁定时VCO信号频率等于相干载波信号CAR-OUT频率的两倍。所以环路锁定时调制模块的CAR和载波同步模块的CAR-OUT频率完全相等。
根据上述特点可判断环路的工作状态，具体实验步骤如下： （1）观察锁定状态与失锁状态
打开电源后用示波器观察Ud，若Ud为直流，则调节载波同步模块上的电位器CR34改变VCO的振荡回路电容，Ud随振荡回路电容减小而减小，随振荡回路电容增大而增大（为什么？请思考），这说明环路处于锁定状态。用示波器同时观察调制模块的CAR信号和载波同步模块的CAR-OUT信号，可以看到两个信号频率相等。若有频率计则可分别测量CAR和CAR-OUT的频率。在锁定状态下，向任一方向调节CR34，可使Ud由直流变为交流，CAR和CAR-OUT频率不再相等，环路由锁定状态变为失锁。
接通电源后Ud也可能是差拍信号，表示环路已处于失锁状态。失锁时Ud的最大值和最小值就是锁定状态下Ud的变化范围（对应于环路的同步范围）。环路处于失锁状态
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时，调节CR34使Ud的差拍频率降低，当频率降低到某一程度时Ud会突然变成直流，环路由失锁状态变为锁定状态。
（2）测量同步带与捕捉带
使环路处于锁定状态后，慢慢调整CR34，使Ud电平增大，直到Ud变为交流信号（上宽下窄的周期信号），环路失锁。记锁定状态下的Ud电平最大值为Ud1（此值不大于＋12v);反向改变CR34，Ud的频率逐渐变低，不对称程度越来越小，直至变为直流信号，环路锁定。记环路刚由失锁状态进入锁定状态时的Ud为Ud2;继续改变CR34，Ud减小，直至Ud变为交流信号（下宽上窄的周期信号），环路再次失锁。记锁定状态下的Ud最小值为Ud3（此值不小于OV）;再反向改变CR34，直至Ud变为直流信号，环路再次锁定。记环路再次刚由失锁定状态进入锁定状态时的Ud为Ud4。
令?V1=Ud1- Ud3，?V2=Ud2- Ud4，它们分别为同步范围内及捕捉范围内环路控制电压的变化范围，可以发现?V1＞?V2。设VCO的灵敏度为K0(Hz/V)，则环路同步带?fH及捕捉带?fP分别为：?fH =?V1K0/2 ，?fP =?V2K0/2 。
应说明的是，由于VCO是晶体压控振荡器，它的频率变化范围比较小，调节CR34时环路可能只能从一个方向由锁定状态变化到失锁状态，此时可用?fH =K0(Ud1-6）或?fH =K0(6-Ud3）、?fP =K0(Ud2-6）或?fP =K0(6-Ud4）来计算同步带和捕捉带，式中6为Ud变化范围的中值（单位为V）。
作上述观察时应注意：
? Ud信号的差拍频率低但幅度大，而CAR信号和CAR-OUT信号的频率高但幅度小，用示波器观察这些信号时应注意幅度旋钮和频率旋钮的调整。
? VCO输出信号的振幅随振荡频率的增大而减小，因此当在两个方向上改变CR34使环路失锁时，鉴相器输出电压Ud的幅度有大有小。
? 环路锁定时，Ud不一定是一个纯净的直流信号，在直流电平上可能叠加有一个很小的交流信号。这种现象是由于环路输入信号不是一个纯净的正弦信号所造成的。 4. 观察环路的捕捉过程
先使环路处于失锁定状态，细心慢慢调节CR34，使环路刚刚进入锁定状态后，断开电源，然后再接通电源，用示波器观察Ud，可以发现Ud由差拍信号变为直流的变化瞬态过程。Ud的这种变化表示了环路的捕捉过程：当|???|
使环路锁定，用示波器同时观察调制模块的CAR和载波同步模块的CAR-OUT信号，反复断开、接通电源可以发现这两个信号有时同相、有时反相。
3.4 实验思考题
1. 总结锁相环锁定状态及失锁状态的特点。
2. 设K0=18 Hz/V ，根据实验结果计算环路同步带?fH及捕捉带?fP 。
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3. 由公式?n?RCKdKo及??6811?n计算环路参数ωn和ζ，式中
2(R25?R68)C114
3
-6
Kd=6 V/rad，Ko=2π×18 rad//(s.V)，R25=2×10?，R68=2×10?，C11=2.2×10F 。 （fn应远小于码速率，ζ应大于0.5)。
4. 总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊现象产生的原因。
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实验4 数字解调与眼图
4.1 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。
4.3 实验内容及实验步骤
本实验使用数字信源模块、数字调制模块、载波同步模块、2DPSK解调模块及2FSK解调模块，它们之间的信号连接方式如图4.5所示,其中实线是指已在印刷电路板上布好的，虚线是在实验过程中由实验者自己连接的。实际通信系统中，解调器需要的位同步信号来自位同步提取模块。本实验中位同步信号直接来自数字信源。在做2DPSK解调实验时，位同步信号送给2DPSK解调模块，做2FSK解调实验时则送到2FSK解调模块。
数字 信源 NRZ-OUT(AK) 模块 BS-OUT BS-IN 数字 调制 模块 2FSK 2DPSK BS-IN 载波同步模块 CAR-OUT 2FSK解调模块 2DPSK解调模块
图4-5 数字解调实验连接图
1. 复习前面实验的内容并熟悉2DPSK解调模块及2FSK解调模块的工作原理，接通实验箱电源。将数字调制模块单刀双掷开关K7置于左方NRZ端。
2. 检查数字信源、数字调制及载波同步模块是否工作正常，载波同步模块的锁相环应处于锁定状态。 3. 2DPSK解调实验
（1）将数字信源模块的BS-OUT用信号连线连接到2DPSK解调模块的BS-IN处。将示波器置于外同步触发状态，以信源模块的FS信号作为示波器外同步触发信号。将示波器的CH1接数字调制模块的BK，CH2（建议使用示波器探头的x10衰减档）接2DPSK解调模块的MU。MU与BK同相或反相，其波形应接近图4.3所示的理论波形。
（2）示波器的CH2接2DPSK解调模块的LPF，可看到LPF与MU同相。当一帧内BK中“1”码和“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称。
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