实验二 数字调制实验
一、实验目的
1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。
2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法。 3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信
号波形之间的关系。
4、了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。
二、实验内容
1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。
2、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。
3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱。
三、实验设备
1、20MHZ示波器一台
2、实验模块：数字信号源模块（RC-ZHTX-01模块）、数字调制模块（RC-ZHTX-02模块） 四、基本原理
本实验使用数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供位同步信号和数字基带信号（NRZ码）。调制模块将输入的NRZ绝对码变为相对码、用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。 （A）二进制数字调制原理 一．2ASK 1．产生
8
信息代码2ASK10模拟法m(t)NRZeo(t)?m(t)co?sctco?sct键控法cos?ct电子开关m(t)eo(t)
2．频谱
Reo(?)?eo(t)eo(t??)?m(t)cos?c(t)m(t??)Cos?c(t??)
?m(t)m(t??)?cos?ctcos?c(t??)?Rm(?)cos?c??Rm(?)[e?j?c??ej?c?]
Peo(f)?1[Ps(f?fc)?Ps(f?fc)] 41214式中Ps(f)为m(t)的功率密度
ps(f) Peo(f) -fs 0 fs -fc 0 fc 谱零点带宽 B=2fs=2RB 发滤波器最小带宽可为fs(理论值) 也可将基带信号处理后再进行2ASK调制
1．产生
VCO 升余弦滚降滤波器 cosωct 升余弦滚降信号 发滤波器 滤除谐波 fc-fs/2 fc fc+fs/2
二．2FSK
eo(t)?Acos??ct?KFm(t)dt? ?????相位连续
cosωc1t cosωc2t 电子开关 m(t) 相位不连续
e0?t??m?t?cos?c1t?m?t?cos?c2t9
2．频谱
键控法2FSK
Peo(f)?[Ps1(f?fc1)?Ps1(f?fc2)]?[Ps2(f?fc1)?Ps2(f?fc2)]
式中ps1(f)是m(t)的功率谱，ps2(f)是m(t)的功率谱当p(1)=p(0)时，
ps1(f)=ps2(f) |fc1?fc2|?2fs
1
0
1414
|fc1?fc2|?2fs
fc2 fc2+fs fc1 fc1+fs
2FSK信号带宽B?|fc1?fc2|?2fs
fc2 fc1
或
fc2 fc1
三．2PSK（BPSK） （绝对调相）
?cos?ct,\1\eo(t)?m(t)cos?ct??
?cos?t,\0\c?m(t):BNRZ,2kTs?t?(2kt1)Ts
2PSK 1． 产生
m(t) BNRZ cosωct 180° cosωct 电子开关 m(t) NRZ 2PSK
信息代码?2PSK规律：信息代码1对应一种初相，信息代码0对应另外一种初相。从另外一个角度而言，为“异变同不变”，即本码元与前一码元相异时，
10
本码元内2PSK信号的初相相对于前一码元内2PSK信号的相位变化180°，相同时则不变。
2．频谱
1Peo(f)?[ps(f?fc)?ps(f?fc)] ，Peo(f)中无离散谱fc
4pe0(f) ps(f)为m(t)的频谱
当p(1)=p(0)时ps(f)中无直流， B=2fs 四．2DPSK（差分相位键控，相对调相） 1．产生 码变换—2PSK调制法
ak Ts bk 2PSK调制 2PSK(bk) 2DPSK(ak) fc-fs fc fc+fs bk-1 绝对码ak?相对码bk变化规律：“1变0不变”。bk=ak+bk-1，设bk初 始值为1，各点波形如图所示：
k: 0 ak bk bk-1 cosωct 2DPSK(ak) 2PSK(bk) 1 1 0 1 2 0 0 0 3 1 1 0 4 1 0 1 5 0 0 0 6 0 0 0
第一个码元内信号的初相可任意假设。
ak?2DPSK规律：“1变0不变”，即信息代码（绝对码）为“1”时，本码元内2DPSK信号的初相相对于前一码元内2DPSK信号的未相变化180°，信息代码为“0”时，则本码元内2DPSK信号的初相相对于前一码元内2DPSK信号的末相不变化。
2．频谱 同2PSK
（B）电路原理
数字调制单元的原理方框图如图2-1所示。
11
晶振 ÷2 (A) 滤波器A CAR 放大器 2PSK调制 射随器 2DPSK-OUT ÷2 (B) 滤波 器B 2FSK调制 2FSK-OUT NRZ-IN AK BS-IN 码变换 BK 2ASK调制 2ASK
图2-1 数字调制方框图
本单元有以下测试点及输入输出点：
? BS-IN ? CAR ? AK ? BK
位同步信号输入点 数字基带信号输入点 2DPSK信号载波测试点
绝对码测试点（与NRZ-IN相同） 相对码测试点
2FSK信号测试点/输出点，VP-P>0.5V 2ASK信号测试点，VP-P>0.5V
? NRZ-IN
? 2DPSK（2PSK）-OUT 2DPSK（2PSK）信号测试点/输出点，VP-P>0.5V ? 2FSK-OUT ? 2ASK-OUT ? ?2（A） ? ?2（B） ? 滤波器A ? 滤波器B ? 码变换
? 2ASK调制 ? 2FSK调制 ? 放大器 ? 射随器
图2-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元。主要元器件对应关系如下：
UM2：双D触发器74HC74 UM5：运放LF347，调谐回路 UM5：运放LF347，调谐回路
UM1：双D触发器74LS74；UM3：异或门74LS86
UM6：三路二选一模拟开关4053 UM6：三路二选一模拟开关4053
UM2：双D触发器74LS74
? 2DPSK（2PSK调制 ） UM6：三路二选一模拟开关4053
QM4：三极管9013 QM1：三极管9013
将晶振信号进行2分频、滤波后，得到2ASK的载频2.2165MHZ。放大器的发射极和集电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号就是2PSK、2DPSK的两个载波，2FSK信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，也是通过分频和滤波得到的。
下面重点介绍2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK波形与信息代码的关系如图
12