北交大通原实验实验九BPSK传输系统实验十二基带信号的频谱测试实验十三频带信号的频谱测试.doc

 实验九 BPSK传输系统 实验前的准备 预习本实验的相关内容。 熟悉实验指导书附录B和附录C中实验箱面板分布及测试孔位置；定义本实验相关模块的跳线状态。 实验前重点熟悉的内容 了解软件无线电的基本概念； 熟悉软件无线电BPSK调制和解调原理； 明确波形成形的原理； 明确载波提取原理； 明确位定时提取原理。 实验目的 熟悉软件无线电BPSK调制和解调原理； 掌握BPSK调制产生、传输和解调过程； 掌握BPSK正交调制解调的基本原理和实现方法； 了解数字基带波形时域形成的原理和方法； 掌握BPSK眼图的正确测量方法，能通过观察接收眼图判断信号的传输质量； 加深对BPSK调制、解调中现象和问题的理解； 加深对载波提取和位同步提取概念的理解。 实验仪器 ZH5001A通信原理综合实验系统 一台 20MHz双踪示波器 一台 基本原理 BPSK调制 二进制相移键控(BPSK)可以用幅度恒定，载波相位随着输入数字信号（1、0码）而变化的信号来表小，通常这两个相位相差180。BPSK信号可表 其中 BPSK已调信号、相对码、DPSK已调信号波形如图所示。调制电路原理框图如图所示。输入数字信号首先进行差分编码，差分编码的主要作用是解决载波相位含糊带来的问题，然后进行成形滤波。成形滤波的作用是解决FPGA模块完成。成形滤波后的数字信号分为完全相同的两路信号分别送到D/A转换器，将数字信号转变为模拟信号，然后经过低通滤波器，得到波形成形以后的数字信号。利用该信号分别对两个正交的载波进行相调相，可以得到两个相互正交的相调相信号，两个相互正交的相调相信号相加得到的仍然是一相调相信号。 图1 绝对码、BPSK已调信号、相对码、DPSK已调信号波形 图2 BPSK调制电路原理框图 由于二进制数字信号直接对载波信号进行调相，其相位存在180度跳变号，因此，信号所占据的带宽大，从而使这种调制方式在实际运用中。PSK信号的方法，而是要采用波形成形技术，从而可以使发送频谱在发端将受到限制，BPSK信号进行最佳接收；获得无码间串扰的信号传输。BPSK的调制工作过程如下。首先输入数据进行波形成形滤波，滤、Q两路支路。因为、Q两路信号完全相同，载波是两个频率90度相互正交的载波，所以经调制合路之后仍为BPSK信号。为了便BPSK波形均绘于图3。从BPSK信号无包络变化，BPSK信号有着明显的包络变换，其包络就是波形成形的结果，防止 图3 直接数据调制与波形成形信号调制波形 BPSK解调 接收的BPSK信号可以表示为 BPSK解调电路框图如图所示。由图可知，为了对接收信号进行正确的解 图4 BPSK解调方框图 BPSK的DSP解调方法A/D采样速率为4倍的码元4个样点。采样之后，进行平方根Nyquist匹配滤波。将匹配2个点送2个点进行位定时处理，根据误差信号对位定时进行2：1的样点抽取）。PLL环路滤波，控制VCO最 图5 发送信号眼图波形 可以看出发送端眼图较为清晰。 同相I支路和正交Q支路调制信号相平面矢量图测试 观察测量I支路TPi03和Q支路信号TPi04李沙育波形时，应将示波器设置在(xy)方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的合成矢量图。通过菜单选择不同的 图6 输入序列为m序列时的李沙育波形 输入序列为特殊码序列时： 图7 输入序列为特殊码序列时的李沙育波形 输入序列为0/1序列时： 图8 输入序列为0/1序列时的李沙育波形 以上三种情况的李沙育波形均为斜率为45度的直线，说明I支路与Q支路信号满足正交关系。 BPSK调制信号0/相位反转点的测量 KP02设置在T位置（右端），通过菜单选择输入调制数据为0/1TPK03，并选用该通道信号作为示波器TPK06或TPK07，以载波信号作0/1变化点0翻转情况。记录测试结果。 图9 BPSK调制信号0/π相位反转点的测量 如上图，两根竖线出，可以清晰的看出右侧波形相位与载波相同，而左侧波形与载波相位相差180度。 BPSK调制信号包络观察BPSK调制为非恒包络信号，已调信号的包络具有明显的过零点。测量前KP02设置在T位置（右端）。通过菜单选择0／1码作为调制输数据，观测已调信号输出测试点TPK03的TPi03的相 图10 BPSK已调信号包络观察 用特殊码序列重复步骤（1)实验。画下测量波形，并从已调信号载波的包络 图11 BPSK已调信号包络观察 由上图可知，特殊码序列的可能值为10110….. BPSK解调 接收端解调器眼图信号观测首先用中频电缆连接K002和JL02，建立中频通路。测量解调器同相I支路眼TPJ05（在A/D模块内）波形，用1作同步。将接收端与发送端眼图信号TPi203进行比较，说明接收眼图信号有何变化。 图12 接收端解调器