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1、第四次通信系统实验报告一二进制数字调制与位、帧同步信号提取一、实验目的1.1 了解数字调制与解调的概念1.2 掌握2ASK调制与解调的原理及实现方法1.3 掌握2FSK调制与解调的原理及实现方法1.4 掌握2PSK调制与解调的原理及实现方法1. 5掌握差分编码与差分译码的原理及实现方法1.6掌握DPSK调制与解调的原理及实现方法1. 7由“倒冗”现象分析DPSK调制方式二、实验内容2. 12ASK调制与解调实验2.22FSK调制与解调实验2. 32PSK调制与解调实验2.4DPSK调制与解调实验三、实验结果及分析3.1 2ASK调制与解调实验3.1.1说明实验中，设定码速率为8分频，初始NRZ
2、码为“000(HII100ooIIIlOooo始11”,并将“键控调制类型选择”拨成“1000”。3. 1.22ASK调制(1)以数字调制模块NRZ输入”为内触发源，双踪观测“NRZ输入”和“调制输出”波形，并测量“调制输出”频谱。结果如图1和图2所示，图1中“NRZ输入”信号在上,图1NRZ输入和调制输出”信号图图2“调制输出”信号的频谱图分析：对比图1和实验指导书上的波形，可以看到实验结果是正确的。从图2可看出，调制后频谱在372KHz、384KHZ和396KHZ三个频点上幅度较大，且呈现关于384KHZ点对称的结果。这是由于XRZ输入”的频率在12KHZ左右，数字键控法会产生混频的效果。
3、(2)改变NRZ码为“000011110101010100001111”，观察2ASK调制信号波形的相应变化。结果如图3所示，图3中“NRZ输入”信号在上。图3改变后NRZ输入”和“调制输出”信号图图5 aASK-INw和“0UT2”信号图MpOR 柳OJWMEASURE图4 “ASK-IN”和“0UT1”信号图2S-NOV-14 1*44CHI W3. 1.32ASK解调(1)示波器双双观测“ASK-IN”、“0UT1”、“OUT2”和“0UT3”的波形。结果如图4,图5和图6所示，三幅图中均是“ASK-IN”信号在上。峰瑜216VCHI频率?OQ峰-修值MOmVCK2频率CHI三图6“AS
4、K-IN”和“0UT3”信号图(2)调节ASK判决电压调节”旋转电位器使判决电压由小到大变化，示波器双踪观测“OUT3”和“0UT4”波形，结果如图7、图8、图9和图10所示，“0UT3”信号在上。aM TritdTk TriTdM PM am WiIEMUK J图7 “OUT3”和“0UT4”信号图（小）图9 “OUT3”和“OUT4”信号图（偏大）CM 无tttrr,w? IZOOOlkHzCHl SOOrnV Cl 5,d6v M SaOjUf 26-NoVT4 1*47CHI峰中值IMxCHI频率12X?W ： ：. -Q一” TT峰搀寸5WM凝WmureCWl*峰值IAhCHI频率,
5、wyw -5.6OV-Ttt频率IlMM?CW无2S-MOV-1414120000Mz图8 “0UT3”和a0UT4w信号图（适中）MPMMNl VMEMUK CHII I L峰中值n iMM Mg M MM MM 9nv&：1I c;.-i.i.j.j!峰-峰值,一 一 - 一,：频率：； lGBhi m 6 W M jijii b2 .？Sr 2S-N0V-14 1*491。H图10 “0UT3”和“0UT4”信号图（大）（3）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与数字解调模块ASK-OUT”波形,对比还原效果。结果如图11所示，输入“NRZ”信号在上。图 11 aNRZw 和 “ASK-O
6、UT”信号图（4）改变NRZ码为“000011110101010100001111，重复上一步骤。结果如图12所示,输入“NRZ”信号在上。5.36V3. 2. 2 2FSK 调制(1)以数字调制模块NRZ输入”为内触发源，双踪观测“NRZ输入”和“调制输出” 波形，测量“调制输出”频谱。结果如图13和图14所示，图13中“NRZ输入”信号在上。图13 NRZ输入”和“调制输出”信号图图M “调制输出”信号的频谱图TkJLswpMmTrao*measureCH1峰-峰值3.68V图12“NRZ和ASK-OUT信号图(改变后)分析：综合图11和图12,可见MRZ码的还原效果是理想的。3.22FS
7、K调制与解调实验3.2.1说明实验中，设定码速率为8分频，初始NRZ码为“000(HlI100oOllIlOooO始11”,并将“键控调制类型选择拨成1010”。分析：对比图13和实验指导书上的波形，可以看到实验结果是正确的。从图14可看出，调制后频谱在192KHz和384KHz两个频点上幅度较大。但是仔细看的话，可以发现这两个频点附近有次高峰，但是由于频率相距较近，未能显示清晰。这是由于“NRZ输入”的频率在12KHZ左右，数字键控法会产生混频的效果。(2)改变NRZ码为“000011110101010100001111”，观察2FSK调制信号波形的相应变化。结果如图15所示，图15中“NR
8、Z输入”信号在上。M Pos； Iaoo 心MEASURECH1峰-峰值3,68VCH1频率47.83kHz?CH2峰-峰值_4硒CH2频率341.8kHz?Cf最小值-2.24VCH2.6ov,d*-20VM5jw4*tH1,Z,-3iJmV26-NOV-1414:57240072ICHZ图15改变后“NRZ输入”和“调制输出”信号图3.2.32FSK解调Iek JLStopM Po OOOOfWlHiI岫伽皿I耐Ii神MEASURf CHI 峰-雌 5.60V CHI 频率 懊.*fc?CH2 StopM Pos OOOOj蝌峰值50VCM2NMlmWMiMii啊 舞CHl 50 T3ai
9、9,MiWj,t：；： 1 6最小值I :：；:： i oovCHl 制KWM / ER26-NOV-14 1453受MWOCkHzKfASURECHI姬一峪g54)VCWI频率6.7kH:?CH2 峰-峰值 1.V CH2 频率 W? CH2WzaRwrtT26-NOV-M 1&0012000*HJ图 16 “ASK-IN” 和 “0UT1” 信号图图 17 aASK-INw 和 “0UT2” 信号图（2）调节FSK判决电压调节”使判决电压由小到大变化，示波器双踪观测”滤波输出”和“判压输出”波形，结果如图18、图19、图20和图21所示，“滤波输出”信号在上。Ik JL Trifld M(
10、MXMH MEASUREi 普1 WCK2,T17-,噂值Ml %N -6W R痂i.26-NOV-14 Isfl2j最小总12Q361M图18 “滤波输出”和“判压输出”信号图（小） 图19 “滤波输出和判压输出”信号图（偏小）（1）示波器分别观测“单稳输出1”和“单稳输出2、“过零检测”和“滤波输出”的波形。结果如图16,图17所示，图中均是前者信号在上。20“滤波输出”和“判压输出”信号图（适中）图21“滤波输出和判压输出”信号图（大）（3）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与数字解调模块FSK解调“解调输出”波形,对比还原效果。结果如图22所示，输入“NRZ”信号在上。图22 “NRZ
11、”和“解调输出”信号图（4）改变NRZ码为“000011110101010100001111，重复上一步骤。结果如图23所示,输入“NRZ”信号在上。MPorY000jw MEASURE CHI图23“NRZ”和“解调输出”信号图（改变后）分析：综合图22和图23,可见NRZ码的还原效果是理想的。3.32PSK调制与解调实验3.3.1说明实验中，设定码速率为8分频，初始NRZ码为“000(HlI100oOllIlOooO始11”,并将“键控调制类型选择”拨成“1001”。3.3.22PSK调制(数字键控法)(1)以数字调制模块NRZ输入”为内触发源，双踪观测“NRZ输入”和“调制输出”波形，测
12、量“调制输出”频谱。结果如图24和图25所示，图24中mNRZ输入”信号在上。图24NRZ输入”和“调制输出”信号图图25“调制输出”信号的频谱图分析：对比图24和实验指导书上的波形，可以看到实验结果是正确的。从图25可看出，调制后频谱在372KHz和396KHz两个频点上幅度较大。这是由于XRZ输入”的频率在12KHZ左右，数字键控法会产生混频的效果，而且混频的效果更明显。(2)改变NRZ码为“000011110101010100001111”，观察2FSK调制信号波形的相应变化。结果如图26所示，图26中“NRZ输入”信号在上。图26改变后“NRZ输入”和“调制输出”信号图3.3.32PS
13、K解调(数字键控法)3.3.3.1方式一(1)示波器双踪观测“相乘输出”和“滤波输出”的波形。结果如图27所示，图中“相乘输出”信号在上。BWdMPo(MMMh世 IUUlU IMl uu Mu m IWljLJUlILjllURJrWWUMEASURECHI峰-峰值320VCHI频率385.71Hz?CH2峰询值1&0VCH21 SXXJVM 涉“力tf7 226V26-NOV-MISMO240001kHzCH2最小值148V图27“相乘输出”和“滤波输出”信号图（2）调节PSK/DPSK判决电压调节”使判决电压由小到大变化，示波器双踪观测”滤波输出”和“判压输出”波形，如图28、图29、图
14、30和图31所示，“滤波输出”信号在上。图28“滤波输出”和“判压输出”信号图（小）图29“滤波输出”和“判压输出”信号图（偏小）CHI 频率 2i5*tt? CH2 峰-峰值 10.0V CH2 频率9TekJkIWdMPKUWrKASURFCHI1.rLrWUTU,惘“CHl频率24OKf?CH2D峰峰值540V2LLL11J11JLj黛CMI旃S一.W7AIH30“滤波输出”和“判压输出”信号图（适中）图31“滤波输出和判压输出”信号图（大）（3）示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与数字解调模块PSK/DPSK解调“解调输出”波形，对比还原效果。结果如图32所示，输入“NRZ”信号在上。
15、TekJL三WJMPoK(U)OOf1WUWLMEASURECHI*峰值3L76VCHI频率1200Wz?CH2I-2.S2(-5.04v)峰峰值3CK2i频率17WV-OCJ三4jUH7iv图32“NRZ”和“解调输出”信号图(4)改变NRZ码为“010101010101010101010101”,重复上一步骤。结果如图33所示,输入“NRZ”信号在上。Tek几WdMPor0000$MEASURf.CHI峰-峰值,三三三三l1WOC峰-峰值5.44VCH2频率2X3TtHTCH2；最小值.：jTWmVM2XWZMSOOW前ZwV图33“NRZ”和“解调输出”信号图(改变后)分析：综合图32和
16、图33,可见MRZ码的还原效果是理想的。3.3.3.2方式二(1)解调所需“载波同步信号”由“频带同步提取模块”提取，“位同步”信号由“基带同步提取模块”提取。示波器双踪观测“384KHZ正弦载波”和“载波同步信号”的波形。结果如图34所示，图中“384KHZ正弦载波”信号在上。THlJLIWdMPwamrMECWlMAA置1CH2/崂-峰值132WjCH2；频率J383JkHz-CK2.总装M丽0TWHnMir2TtoV-Ml55，浏M：图34“384KHZ正弦载波”和“载波同步信号”图 TMd Tr,dMPorOtOOOsrwnorCH2 频率 12.00kHz? CH2： .最小值：:：
17、-200mVCH1 2。WFK侬 Mft飞钳乂泅26TOV*1805 12加OqHZMEASURf CH1 峰-峰值 3,68V CH1 频率 12.00kHz?CH2 峰-峰值 5,6OV（2）示波器双踪观测频带同步提取模块位同步提取“NRZ输入”与“BS输出”波形。结果如图35所示，“NRZ输入”信号在上。MWfcMoOr唧MNIfCHT峰尚值3MVCHI频率图35“NRZ”和“解调输出”信号图分析：由图35可见，BS信号的一周期对应着3个完整周期的NRZ码型信号。（3）改变NRZ码为rtOOOOll11000011110000111,双踪观测信号源模块“NRZ”与数字解调模块PSK/DP
18、SK解调“解调输出”波形。结果如图36所示，输入“NRZ”信号在上。图36“NRZ”和“解调输出”信号图（方式二）分析：很明显，NRZ码的还原效果仍然是理想的。3.3.42PSK调制与解调（模拟相乘法）（1）示波器双踪观测“NRZ输入”和“双极性NRZ”的波形。结果如图37所示，图中“NRZ输入”信号在上。TMlJVIWdMEMoMMMuRErwn三痂率图37NRZ输入”和“双极性NRZ”信号图(2)以“双极性NRZ”测试点为内触发源，示波器双踪观测“双极性NRZ”和“调制输出”测试点波形，结果如图38所示，其中“双极性NRZ”信号在上。此处仅给出NRZ信号的上升沿的对应波形，目的是更清楚地显
19、示调制输出信号的变化。图38“双极性NRZ”和“调制输出”信号图(3)改变NRZ码为“O1O1O1O1O1O1O1O1O1O1O1O1”，观察2PSK调制信号的相应变化。观测结果如图39所示，其中“双极性NRZ”信号在上。图39“NRZ”和“解调输出”信号图(4)相干解调2PSK调制信号。结果如图40所示，输入“NRZ”信号在上。图40“NRZ”和“解调输出”信号图(模拟相乘法)分析：可见NRZ码的还原结果虽然在相位上和原码不同，但波形的恢复效果是理想的。3.4DPSK调制与解调实验3.4.1说明实验中，设定码速率为8分频，初始NRZ码为“000(HlIlOOO(HIIloOoO始11”,并将
20、“键控调制类型选择”拨成“0101”。此实验中NRZ码设为“001制01型OIlooI100llOO11”。3.4.2DPSK调制(数字键控法)(1)示波器双踪观测“NRZ输入”与“差分输出”测试点码型，验证是否符合差分编码的规则。结果如图41所示，其中“N的输入”信号在上。kJLITrtTdMMMOiMMWRrwWLt2400kHz?；二：j最小值：“一二J-WmVcmM懒aw洞跖前八。2Mtov-141M3240000kHz图41NRZ输入”和“差分输出”信号图(2)以数字调制模块“差分输出”为内触发源，双踪观测“差分输出”和“调制输出”波形，测量“调制输出”频谱。结果如图42和图43所示
21、，图42中wNRZ输入”信号在上。TkA.三TVJMPoUM皿，CWJ-崎-恪值Ofl等嶂瑞S图43 “调制输出”信号的频谱图MfCHI 沟-aFW-MW卅八点图42“差分输出”和“调制输出”信号图分析：对比图42和实验指导书上的波形，可以看到实验结果是正确的。从图43可看出，调制后频谱在350KHZ和420KHZ两个频点上幅度较大。可以发现，这两个点是关于384KHZ频点对称的，这是由于数字键控法的混频效应。.3. 4.3 DPSK解调(数字键控法)3. 4. 3. 1 方式一(1)观测“相乘输出”和“滤波输出”的波形。结果如图46, “相乘输出”信号在上。Tek JL stop MPgao
22、OOSITrrMEASURECHII峰-峰值1.96VCHI频率1472fcHz?CH2蝌峰值236VOQ频率CH2:最小值二；J ISOmV母的广%/ 15SV-Nov-14156240000tHz(3)改变NRZ码为wOOOOl1110000111100001Illw,观察DPSK调制信号波形的相应变化。结果如图44和图45所示，图44显示“NRZ输入”和“差分输出”，“NRZ输入”在上;图45显示“差分输出”和“调制输出”，“差分输出”在上。(2)调节PSK/DPSK判决电压调节”使判决电压由小到大变化，示波器双踪观测“滤波输出”和“判压输出”波形，如图47、图48、图49和图50所示，
23、“滤波输出”信号在上。Tkta n BTfITd MPmOOM- MEASURf飞ErW鲁 频率47.77?CH2峰舞Fdx 黛蹴值CHl 2WWM-aC7ir,0vIHlIH4UMKrVO 整 频率CWr ,护CH2图49“滤波输出”和“判压输出”信号图(偏大)图50“滤波输出和判压输出”信号图(大)(3)示波器双踪观测信号源模块“NRZ”与数字解调模块PSK/DPSK解调“解调输出”波形，对比还原效果。结果如图51所示，输入“NRZ”信号在上。2S-4tov-14 IMO IZOOOOkHzCHI峰-峰值 3.68V CH1 J频率图51“NRZ”和“解调输出”信号图(4)改变NRZ码为“
24、001100110011001100110011”,重复上一步骤。结果如图52所示,输入“NRZ”信号在上。Q T【igdMEAsURECH1峰峰值3.68VCH1频率图52“NRZ”和“解调输出”信号图(改变后)分析：综合图51和图52,可见NRZ码的还原效果是理想的。3.4.3.2方式二(1)解调所需“载波同步信号”由“频带同步提取模块”提取，“位同步”信号由“基带同步提取模块”提取。改变NRZ码为“000011110000111100001111，双踪观测信号源模块uNRZw与数字解调模块PSK/DPSK解调“解调输出”波形。结果如图53所示，输入“NRZ”信号在上。,anMEASURE
25、CHI峰中值360VCHI频率11.331Hz?CH2,Jmnffiirmi,s12.00kHz?CH1 2.00V CH2 5.00V7二:最小值:1-200mV26-Nov-1417712.0000kHz图53“NRZ”和“解调输出”信号图(方式二)分析：很明显，NRZ码的还原效果仍然是理想的。3.4.4DPSK调制与解调(模拟相乘法)(1)示波器双踪观测数字键控法调制“NRZ输入”与“差分输出”测试点码型，验证是否符合差分编码的规则。结果如图54所示，其中“NRZ输入”信号在上。MIJUWdMZm(MrkMBSURFJVWw12QokHz?CH2jmor小疝，显和,*”Ii峰中值5,WV
26、CH2频率4780k?：1tH2最小值J-20OmVCHI M 一 我显示肿F71.例图54NRZ输入和差分输出信号图(2)示波器双踪观测模拟相乘法调制“NRZ输入”和“双极性NRZ”的波形。在测试时,小组误将示波器通道1接至差分输出，故结果如图55所示，图中“差分输出”信号在上。M Poc (UNRTUl_TLn_HJlr MEASURECKI峰-峰值SMVCHI频率488k?CH2幡峰值IoIeV图55NRZ输入”和“双极性NRZ”信号图(3)以“双极性MRZ”测试点为内触发源，示波器双踪观测“双极性NRZ”和“调制输出”测试点波形，结果如图56所示，其中“双极性NRZ”信号在上。(4)观察DPSK调制信号的相应变化。观测结果如图57所示，其中“双极性NRZ”信号在上。图57NRZ”和“解调输出”信号图(改变后)(5)相干解调DPSK调制信号。经过多次调试，始终未能调出与NRZ输入相匹配的还原波形。但从前几步的实验结果来看，波形应该是能还原的，但小组确实无法调出理想波形。
