现代通信技术实验平台说明书
图7-3 科斯塔斯特环电路方框原理如图
科斯塔斯特环解调电路的一般工作原理在《现代通信原理》第三版（电子工业出版社2009年）等教科书中有详细分析，这儿不多讲述。下面我们把实验平台具体电路与科斯塔斯特环方框原理图作一对比，讲述实验平台PSK解调电路的工作原理。
解调输入电路的输出信号被加到模拟门38U02C和38U02D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图7-3中的乘法器2，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。38U03A,38U03D及周边电路为低通滤波器。38U04，38U05为判决器，它的作用是将低通滤波后的信号整形，变成方波信号。PSK解调信号从38U05的7脚经38U07A.D两非门后输出。异或门38U06A起模2加的作用，38U07E为非门,若38U06A3两输入信号分别为A和B，因
A?B?A?B（A、B同为0除外，因A与B正交，不会同时为0）因此异或门与非门
合在一起，起乘法器作用，它相当于图8-3框图中的乘法器3。38U710为压控振荡器（VCO），74LS124为双VCO，本电路仅使用了其中一个VCO，环路滤波器是由38R20、38R21.38C17组成的比例低通滤波器，VCO控制电压经环路低通滤波器加到芯片的2脚，38CA01为外接电容，它确定VCO自然谐振频率。38W01用于频率微调，38D01，38E03用来稳压，以便提高VCO的频率稳定度。VCO信号从7脚经38C19输出至移相90o电路。
科斯塔斯特环中的90o移相电路若用模拟电路实现。则很难准确移相90o，并且相移随频率改变而变化。图8-2电路中采用数字电路实现。非门38U07F，D触发器38U08A.B及周围电路组成数字90o移相器。由于D触发器有二分频作用。所以VCO的锁定频率应为2fc，即VCO输出2048KHZ方波，其中一路直接加到38U08A D触发器，另一路经38U07F反相再加到38U08B D触发器，两触发器均为时钟脉冲正沿触发，由于38U08A的 ?与两D触发器的D端连接。而D触发器Q端输出总是为触发时钟到来前D端状态，根据触发器工作原理和电路连接关系，数字90o移相电路的相位波形图如7-4所示。
26
现代通信技术实验平台说明书
VCO输出38U08A?_频率为2048 KHz?频率为1024 KHz38U08B?
图7-4 90度数字移相器的波形图
从图看出，38U08B的?端输出波形超前38U08A的?端90度，并且频率为1024KHZ，因此38U08B的?端输出为同相载波，38U08A的?端输出为正交载波。
由于科斯塔斯特环存在相位模糊，解调器可能会出现反向工作。
在PSK解调时38K01.38K02置于的l、2位(插在左边)，分别把科斯塔斯特环提取的正交载波及同相载波接到两正交解调器；从而实现科斯塔斯特环的闭环控制。
当38K01.38K02置于的2.3位(插在右边)，将用于四相解调，将在下节讲述。 若38K01.38K02的挿塞均拔掉，则科斯塔斯特环处于开环状态，可用于开环检查，便于环路各部件故障压缩和分析。
四、各测量点及可调元件的作用
1. 信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块（底板A、B位）
2．PSK QPSK解调模块（底板C位）
38W01：载波提取电路中锁相环压控振荡器频率调节电位器。 38P01：PSK、QPSK待解调信号输入铆孔。
38K01：解调载波选择开关：插在左边为PSK正交载波，插在右边为QPSK正交载波（F9O） 38K02：解调载波选择开关：插在左边为PSK同相载波，插在右边为QPSK同相载波（FO） 38TP01：锁相环压控振荡器2.048MHz载波信号输出。建议用频率计监视该测量点上的
27
L01：指示调制状态，L01亮时，PSK,DPSK铆孔输出PSK调制信号； L02：指示调制状态，L02亮时，PSK,DPSK铆孔输出DPSK调制信号； JCLK：32K时钟输入端； JD：32K基带数据输出端；
基带输出：基带绝对码或相对码输出； PSK、DPSK：PSK或DPSK调制信号输出端； SW01：调制模式切换按钮。
现代通信技术实验平台说明书
信号频率，有偏差时可调节38W01，PSK解调时，当其准确而稳定地锁定在2.048MHz，则可解调输出数字基带信号。
38TP02：频率为1.024MHz的正交载波（方波）输出信号。 38TP03：频率为1.024MHz的同相载波（方波）输出信号。 38P02： PSK解调输出/QPSK解调I路输出铆孔。
PSK方式的科斯塔斯环解调时存在相位模糊问题，解调出的基带信号可能会出现倒相情况；DPSK方式解调后基带信号为相对码，相绝转换由下面的“复接/解复接、同步技术模块”完成。
38P03：QPSK解调Q路输出铆孔。
3．复接/解复接、同步技术模块（底板I位）
39SW01：功能设置开关。设置“0010”，为32K相对码、绝对码转换。 39P01：外加基带信号输入铆孔。
39P07：相绝码转换输出铆孔。
五、实验内容及步骤
1．插入有关实验模块
在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：
模块名称 时钟与基带数据发生模块 信道编码与ASK.FSK.PSK.QPSK调制 PSK.QPSK解调模块 噪声模块 复接/解复接 同步技术模块 口一致。 2．信号线连接
使用专用导线按照下表进行信号线连接： 源端 4P01（G） 4P02（G） 3P02（E） 目的端 JD（AB） 连线作用 为PSK调制输入32K的15位m序列； 将调制输出送入噪声模块，为PSK调制后信号加噪； 放置位号 G A、B C E I 对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆
JCLK（AB） 为PSK调制输入32K的基带时钟； 38P01（D） 将加噪后的调制信号送入PSK解调输入模块； 28
PSK、DPSK（AB） 3P01（E）
现代通信技术实验平台说明书 3．加电
打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 4．实验内容设置
拨码器“4SW02”（G）设置为“00001”，4P01产生32K的 15位m序列输出； 按动SW01（AB）按钮，使“L01”指示灯亮，“PSK DPSK”输出为PSK调制； 将“PSK QPSK解调模块”两个跳线（38K01和38K02）开关插到左侧，选择PSK解调模式。
（一）PSK调制/解调实验 1.PSK调制信号观测
用示波器通道1接JD（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分别观测32K基带信号数据和PSK调制信号，记录实验结果。分析PSK调制的相位情况。 2.PSK解调后信号观测： ? 无噪声PSK解调观测
（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的PSK调制信号不加入噪声。 （2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。
（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位器，调整锁相环输出同步载波，同时注意对比JD（AB）和38P02（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。分析相位模糊的原因，思考怎么解决？ ? 有噪声PSK解调观测
（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节3W01（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号波形是否还能保持正确。
（2）用示波器观察3P01（E）和3P02（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。 （二） DPSK调制/解调实验 1.DPSK调制解调设置
保持PSK调制解调设置及连线未修改的情况下，完成下面操作：
（1）按动SW01（AB）按钮，使“L02”指示灯亮，“PSK DPSK”输出为DPSK调制； （2）将“功能选择”（I）拨动开关设置为“0010”，则“复接/解复接、同步技术模块”工作在32K时钟下绝对码-相对码模式。
（3）使用导线连接“38P02”（C）和“39P01”（I），将解调数据送入绝对码-相对码转换单元。
29
现代通信技术实验平台说明书 1.DPSK调制信号观测
（1）用示波器同时观测“4P01”（G）和“基带输出”（AB），分别观察绝对码和相对码，分析相对码是否正确。
（2）用示波器通道1接“DATA”（AB），用示波器通道2接“PSK DPSK”（AB），分别观测相对码和PSK调制信号，记录实验结果。可见，DPSK是指在对基带数据进行PSK调制之前完成了绝对码到相对码的转换。 2.DPSK解调后信号观测 ? 无噪声DPSK解调观测
（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的DPSK调制信号不加入噪声。 （2）用示波器分别观测JD（AB）和38P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。
（3）缓慢调节解调模块上的VCO（C）电位器，调整锁相环输出同步载波，同时注意对比“DATA”（AB）和“38P02”（C）的信号是否相同或反向，相同则说明解调正确，反向则是出现了相位模糊（倒pi）的情况。
（4）在步骤（3）反向的情况下，用示波器分别观测“4P01”（G）和“39P07”（I），观察绝对码基带数据和解调转换后的绝对码数据是否相同。DPSK是否解决了PSK存在相位模糊的问题？ ? 有噪声DPSK解调观测
（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节“3W01”（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号是否还能保持正确。思考DPSK解调后，当前码元错误是否会对其他码元造成影响，分析DPSK解调的缺点。 （2）用示波器观察“3P01”（E）和“3P02”（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。 5.关机拆线
实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。
六、实验报告要求
1．根据连线关系，画出PSK、QPSK实验方框图。 2．简述PSK、DPSK调制解调电路的差异及工作原理。
3．根据实验测试记录画出调制解调器各测量点的信号波形，并给以必要的说明（波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系等）。
4．运用quartusII软件，verilogHDL语言或图形法设计产生绝相转换、相绝转换电路。写出你设计过程和仿真结果。
30