3.数字解调 - 通信原理实验报告范文

专业：通信工程 年级/班级：2011级 2013—2014学年第二学期 课程名称 通信原理 指导教师 杨育捷 本组成员 学号姓名 实验地点 计科楼501 实验时间 周二5-6节 项目名称 数字解调 实验类型 验证性 一、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。

二、实验原理及方法

在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信道噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。在TX系列实验设备中为了简化实验设备，方便观察信号波形，数字调制的输出端没有带通滤波器，信道是理想的，解调器输入端也没有带通滤波器。 2DPSK解调模块上有以下信号测试点及输入输出点：  MU  LPF  VC  CM  BK

相乘器输出信号测试点

低通、运放输出信号测试点

比较器比较电压测试点 比较器输出信号测试点/输出点 解调输出相对码测试点 解调输出绝对码测试点/输出点 位同步信号输入点

 AK-OUT  BS-IN

2FSK解调模块上有以下信号测试点及输入输出点：  FD  LPF  CM  BS-IN

2FSK过零检测器输出信号测试点

低通滤波器输出信号测试点

比较器输出信号测试点/输出点 位同步信号输入点

解调输出信号的测试点/输出点

 AK-OUT

 相乘器

U29：模拟乘法器MC1496 R31；C2

U30：运算放大器UA741 U31：比较器LM311 U32:A：双D触发器7474

U32:B：双D触发器7474；U33:A：异或门7486 U34:A：反相器74HC04 U35:A：单稳态触发器74123 U35:B：单稳态触发器74123 U36：或门7432

U37：运算放大器LM318；若干电阻、电容 U34:B：反相器74HC04 U38:A：双D触发器7474

 低通滤波器  运算放大器  比较器  抽样器

 码反变换器  整形电路1

 单稳电路1  单稳电路2  相加器

 低通滤波器  整形电路2

 抽样器

2DPSK相干解调电路中的有关信号波形如图4.3所示，图中假设绝对码为，下面对一些具体问题加以说明。

 信源是周期为24bit的周期信号，当24bit的相对码BK中“1”码和“0”码个数不相等时，相乘器U29的输出信号MU及低通滤波器输出信号LPF是正负不对称的信号。在实际的2DPSK通信系统中，抽样判决器输入信号是一个均值为0且正负对称的信号，因此最佳判决电平为0。TX系列实验设备中，判决电平VC是可以调节的。当VC=0而相对码BK中“1”码和“0”码个数差别太大时，可能出现误判决，即解调器出现误码。因为此时LPF信号的正电平或负电平非常接近0电平，抽样脉冲（位同步信号）稍不理想就会造成误码。电位器R39用来调节判决电平，当BK中“1”码与“0”码个数差别比较大时出现误码时，可调节R39使VC接近LPF信号的中值。实际通信系统中的2DPSK相干解调器（或差分相干解调器）是针对随机信号，不需要调节判决电平。

 比较器的输出信号CM为TTL电平信号，它不能作为相对码直接送给码反变器，因为它并不是一个标准的单极性非归零码，其单个“1”码对应的正脉冲的宽度和单个“0”码对应的零电平的宽度可能小于码元宽度、也可能大于码元宽度。另外，当LPF中有噪声时，CM中还会出现噪声脉冲（由于在TX系列实验

设备中信道是理想的，接收机输入信号中无噪声，故实验时观察不到此脉冲噪声）。

 异或门74LS86输出的绝对码波形的高电平上叠加有小的干扰信号，经U34整形后即可去掉。

2DPSK相干解调波形示意图

2FSK解调器工作原理及有关问题说明如下。

 图4.4为2FSK过零检测解调器各点波形示意图，图中设“1”码载频等于码速率的两倍，“0”码载频等于码速率，信息代码为101。

 整形电路1和整形电路2的功能与比较器类似，在74HC04的输入端将均值为0的输入信号叠加在2.5V上。74HC04的状态转换电平约为2.5V，可把输入信号进行硬限幅处理。整形电路1将正弦2FSK信号变为TTL电平的2FSK信号。整形电路2和抽样电路共同构成一个判决电平为2.5V的抽样判决器。  单稳电路1、单稳电路2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器一起共同对TTL电平的2FSK信号进行微分、整流处理。电位器R43和R44决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度（它们应基本相等）。

 用R48可以调节滤波器的频率特性及LPF信号幅度，LPF不是TTL电平信号且不是标准的非归零码，必须进行抽样判决处理。

 低通滤波器是一个有源滤波器，具有低通滤波和倒相功能。  整形电路2对输入信号进行硬限幅和倒相处理。

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图4.4 2FSK过零检测解调器各点波形示意图

三、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

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。

（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。

（3）示波器的CH1接VC，调节电位器R39，使VC为LPF的中值电平（当BK中“1”与“0”等概时LPF的中值为0电平）。

（4）观察数字调制模块的BK与2DPSK解调模块的MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字信源模块中AK信号与2DPSK解调模块的MU、LPF、BK、AK-OUT信号之间的关系。

（5）断开、接通电源若干次，改变数字调制模块的CAR信号与载波同步模块的CAR-OUT信号的相位关系，重新进行步骤（4）中的观察。

4. 2FSK解调实验

将数字调制模块单刀双掷开关K7还原置于左方NRZ端。将数字信源模块的BS-OUT用信号连线换接到2FSK解调模块的BS-IN处，示波器探头CH1接数字信源模块中的AK，CH2分别接2FSK解调模块中的FD、LPF、CM及AK-OUT，观察2FSK过零检测解调器的解调过程（注意：低通滤波器及整形电路2都有倒相作用）。LPF的波形应接近图4.4所示的理论波形。

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四、实验过程及结果

1、2DPSK解调实验

（1）MU与BK信号示意如下：

（2）LPF与MU信号示意如下：

）AK信号与2DPSK解调信号示意如下：

教师签名：

年 月 河南师范大学计算机与信息工程学院

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日