【正文】 字信號，則并不影響話音的正常恢復，只是在相位發(fā)生跳變的瞬間，有噪聲出現(xiàn)。但如果傳輸?shù)氖怯嬎銠C輸出的數(shù)據(jù)信號，這將會使恢復的數(shù)據(jù)面目全非，為了克服這種現(xiàn)象，通常在傳輸數(shù)據(jù)信號時采用二相相對移相（DPSK）方式。DPSK是利用前后相鄰碼元對應的載波相對相移來表示數(shù)字信息的一種相移鍵控方式。圖388 PSK DPSK編碼波形絕對碼是以基帶信號碼元的電平直接表示數(shù)字信息的，如規(guī)定高電平代表“1”，低電平代表“0”。相對碼（差分碼）是用基帶信號碼元的電平與前一碼元的電平有無變化來表示數(shù)字信息的，如規(guī)定：相對碼中有跳變表示1，無跳變表示0。圖389是差分編碼器電路，可用模二加法器延時器（延遲一個碼元寬度Tb）來實現(xiàn)這兩種碼的互相轉換。圖389 差分編碼器電路圖 設輸入的絕對碼an為1110010碼，則經過轉碼器后輸出的相對碼bn為1110010，即圖3810是它的工作波形圖。 圖3810 差分編碼器的工作波形圖（二）PSK解調電路基本工作原理二相PSK（DPSK）解調器的總電路方框圖如圖391所示。二相PSK（DPSK），數(shù)字基帶信號的碼元速率為32bit/s。圖391 解調器總方框圖從圖391可見，該解調器由三部分組成：載波提取電路、位定時恢復電路與信碼再生整形電路。載波恢復和位定時提取，是數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。載波恢復的具體實現(xiàn)方案是和發(fā)送端的調制方式有關，以相位鍵控為例，有：N次方環(huán)、科斯塔斯環(huán)(Constas)、逆調制環(huán)和判決反饋環(huán)等。近幾年來由于數(shù)字電路技術和集成電路的迅速發(fā)展，又出現(xiàn)了基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)，并且已在實際應用領域得到了廣泛的使用。但是，為了加強學生基礎知圖392 同相正交環(huán)提取載波電原理方框圖識的學習及對基本理論的理解，我們從實際出發(fā)，選擇同相正交環(huán)解調電路作為基本實驗。圖392是電原理框圖，圖393是電原理圖。圖393 PSK移相鍵控解調實驗電原理圖二相（PSK、DPSK）信號輸入電路電路見圖394所示，由BG1（9013）組成射隨器電路，對發(fā)送端送來的二相（PSK、DPSK）信號進行前后級隔離，由U1（LM311）組成模擬信號放大電路，進一步對輸入小信號前二相（PSK、DPSK）信號進行放大后送外鑒相器Ⅰ與鑒相器Ⅱ分別進行鑒相。圖394 二相（PSK、DPSK）信號輸入電路同相正交環(huán)鎖相環(huán)提取載波電路從圖392電原理方框圖中可知，在這種環(huán)路里，誤碼信號是由兩個鑒相器提供的。VCO壓控振蕩器給出兩路互相正交的載波信號分別送至兩鑒相器，輸入的二相（PSK、DPSK）信號經過兩個鑒相器分別鑒相后，由低通濾波器濾除載波頻率以上的高頻分量，分別送入兩判決器后得到基帶信號Ud1與Ud2，其中Ud1中包含著碼元信息，但無法對VCO壓控振蕩器進行控制。只有將UdUd2 經過基帶模擬相乘器相乘后，就可以去掉碼元信息，得到反映VCO輸出信號與輸入載波間的相位差的誤碼控制電壓，從而實驗現(xiàn)了對VCO壓控振蕩器的控制。它們的實際電路見圖393所示。包括鑒相器1，鑒相器2，低通濾波器1，低通濾波器2，比較判決器1，比較判決器2，相乘器，環(huán)路濾波器，VCO壓控振蕩器，數(shù)字分頻移相器等電路組成。具體工作過程如下：由U1（LM311）模擬運放放大后的信號分兩路輸出至兩鑒相器的輸入端，鑒相1與鑒相器2的控制信號輸入端的控制信號分別為0相載波信號與π/2相載波信號。這樣經過兩鑒相器輸出的鑒相信號再通過有源低通濾波器濾掉其高頻分量，再由兩比較判決器完成判決解調出數(shù)字基帶信碼，由U6A構成的相乘器電路，去掉數(shù)字基帶信號中的數(shù)字信息。得到反映恢復載波與輸入載波相位之差的誤差電壓Ud，Ud經過環(huán)路低通濾波器R1R1C12濾波后輸出了一個平滑的誤差控制電壓，去控制VCO壓控振蕩器74LS124。它的中心振蕩輸出頻率范圍從1Hz到60MHz，工作環(huán)境溫度在0~70。C，當電源電壓工作在+5V、頻率控制電壓與范圍控制電壓都為+2V時，74LS124的輸出頻率表達為：f0=194/Cext，在實驗電路中，調節(jié)精密電位器RW2（100KΩ）的阻值，使頻率控制輸入電壓（74LS124的2腳）與范圍控制輸入電壓（74LS124的3腳）基本相等，此時，當電源為+5V時，才符合：f0=594/Cext，再改變電容CA701。74LS124的6腳為使能端，低電平有效，它開啟壓控振蕩器工作；，此時可調節(jié)RW1和RW2，用頻率計監(jiān)視測量點TP4上的頻率值。 (247。4)電路：U9B與U10A（74LS74），并完成π/2相移相。由U10B的9腳輸出π/2相去鑒相器2的控制信號輸入端U2B（4066）的12腳，由U10A的5腳輸出0相載波信號去鑒相器1的控制信號輸入端U2A（4066）的第13腳。這樣就完成了載波恢復的功能。圖395是同相載波與正交載波波形。圖395 同相載波與正交載波波形圖396是同相正交解調環(huán)各點波形圖。圖396 同相正交解調環(huán)各點波形圖從圖中可以看出該解調環(huán)路優(yōu)點是：① 該解調環(huán)在載波恢復的同時，即可解調出數(shù)字信息。② 該解調環(huán)電路結構簡單，整個載波恢復環(huán)路可全部采用模擬和數(shù)字集成電路實現(xiàn)。但該解調環(huán)中缺點是：存在相位模糊。當解調環(huán)路中解調的數(shù)字信息與發(fā)端的數(shù)字信息相位反相時，即相干信號相位和載波相位反相，則按一下按鍵開關SW1，強迫使它的置“1”端送入高電平，使電路Q端輸出為“1”，Q端輸出為“0”，迫使相干信號的相位與載波信號相位同頻同相，以消除相位誤差。然而，在實際應用中，一般不用絕對移相，而應用相對移相，而用相位比較法克服相位模糊。TP1：PSK解調信號輸入波形TP2：PSK解調信號輸入波形（經過射極跟隨器）TP3：對PSK解調信號進行放大TP4：，用頻率計監(jiān)視測量點TP4上的頻率值有偏差時，此時，可調節(jié)W1和W2。TP5：TP6：TP7：PSK解調輸出信號，即數(shù)字基帶信碼四、實驗步驟本實驗需要準備數(shù)字信號發(fā)生模塊。（時鐘32K連接到NRZ3CLK）（一）PSK調制實驗（注：基帶信號由NRZ3連接到J3）二相BPSK調制器（注：必須把開關K2的1與2腳接通）（1）（即：時鐘1024K接到J1；開關K1的1與2腳接通）信號作輸入載波信號來觀察TP6~TP11各測量點的波形。（2）用內載波信號發(fā)生器產生的512KHz信號（即：時鐘512K接到J2；開關K1的2與3腳接通）作輸入載波信號來觀察TP6~TP11各測量點的波形。二相DPSK調制器（注：必須把開關K2的2與3腳接通；時鐘32K連接到J5用來產生相對碼）加入差分編碼器電路來傳輸二相DPSK信號，重做上述2的內容。測量點性質：（用20MHz雙蹤示波器同步觀察）TP1：輸入頻率為1024KHz的方波信號。TP2：輸入頻率為512KHz的方波信號。TP3：輸入PN32K三級偽隨機碼TP4：K212，PN32K絕對碼；K193，PN32K相對碼TP5：32KHz方波輸入（產生相對碼時用）TP6：K112時，1024KHz正弦波，波形不好時可調節(jié)R5和C5 K123時，514KHz正弦波，波形不好時可調節(jié)R7和C9 TP7：波形同TP6TP8：波形同TP6，波形不好時可調節(jié)R11TP9：PSK調制第二路（π相）輸出波形，當開關K3都斷開時。TP10：PSK調制第一路（0相）輸出波形，當開關K3都斷開時。TP11：當開關K3都合上時，即K312相連、K334相連時，則為PSK調制信號輸出波形。（二）PSK解調實驗（在以上PSK調制實驗正常工作基礎上）（TP4），需用頻率計監(jiān)視測量點TP4上的頻率值，有偏差時，可調節(jié)RW1和R20。必要時，微調RW1和RW2，使其同頻同相。在實驗模塊的J1接上PSK調制波（BPSK絕對碼調制），在TP7用雙蹤觀察解調后的三級偽隨機碼波形。并觀察各測量點的波形。在實驗模塊的J1接上PSK調制波（DPSK相對碼調制），在TP7用雙蹤觀察解調后的三級偽隨機碼波形。并觀察各測量點的波形。五、實驗報告1．簡述BPSK調制電路的工作原理及工作過程。2．簡述DPSK調制電路的工作原理及工作過程。3．根據(jù)實驗測試記錄（波形、頻率、相位、幅度以及時間對應關系）依次畫出調制器各測量點的工作波形，并給以必要的說明。4．根據(jù)實驗結果，畫出BPSK（DPSK）相干解調電路的波形圖，在圖上標上相位關系。實驗八 數(shù)字同步技術（位同步）及眼圖實驗 一、實驗目的1．掌握數(shù)字基帶信號的傳輸過程。2．熟悉位定時產生與提取位同步信號的方法。3．學會觀察眼圖及其分析方法。二、實驗儀器與設備1．THEXZ2B型實驗箱、數(shù)字信號發(fā)生模板、PSK移相鍵控調制實驗、PSK移相鍵控解調（含載波提取）實驗、數(shù)字同步（位同步）實驗2．20MHz雙蹤示波器三、實驗原理所有數(shù)字通信系統(tǒng)能否有效地工作，在相當大的程度上依賴于發(fā)送端和接收端正確地同步。同步的不良將會導致通信質量的下降，甚至完全不能工作。在通信系統(tǒng)中，通常遇到的有三種同步方式：即載波同步、位同步和群同步。本次實驗系統(tǒng)主要是分析位同步的問題，載波同步和群同步不分析。實現(xiàn)位同步的方法有很多種，但基本上可以分為兩大類型：一種類型是外同步法，另一種類型是自同步法。所謂外同步法，就是在發(fā)送端除了要發(fā)送有用的數(shù)字信息外，還要專門傳送位同步信號，到了接收端得用窄帶濾波器或鎖相環(huán)進行濾波提取該信號作為同步之用。所謂自同步法，就是在發(fā)送端不專門向接收端發(fā)送位同步信號，而接收端所需要的位同步信號是設法從接收信號中或從解調后的數(shù)字基帶信號中提取出來。本次實驗中，位同步提取的方法是從二相PSK（DPSK）信號中，對解調出的數(shù)字基帶信息再直接提取恢復出位同步信號。圖401是位同步恢復與信碼再生電路方框圖，圖402是電原理圖。圖401 位同步恢復與信碼再生電路方框圖（一）帶通濾波與全波整流電路電路如圖403所示。圖402 位同步恢復與信碼再生電路電原理圖圖403 帶通濾波與全波整流電路圖設計該電路時，以數(shù)字基帶碼元速率為32KHz/s為例，數(shù)字基帶信號由測量點TP1輸出，經過電解電容E1與電阻R4進入該電路，帶通濾波器由U1B組成，測量點TP2為眼圖測量點，利用二蹤示波器的YB通道測量CLK板上的32K方波，YA通道測量TP2時，調節(jié)示波器相應的開關與旋鈕，就可以測量出眼圖信號來，關于眼圖的具體測量在后面進一步的介紹，由運算放大器U1C、U1D、D4和D5組成全波整流電路。恢復出的眼圖信號經過全波整波電路即完成了對32KHz/2基頻的倍頻作用，即在該電路的輸出中已含有32KHz的頻率成分。在測量點TP3上可以測量出波形圖來。（二）位定時處理電路 電路如圖404所示。圖404 位定時處理電路從圖中可知，運算放大器U2（LM311）組成限幅放大電路。32KHz諧振電路由電阻R1R1R1電容CC諧振線圈L1組成。由運算放大器U1A（TL084）組成射隨跟隨電路。A/D模數(shù)轉達換電路由運算放大器U3（LM311）組成。TP5輸出32KHz時鐘。圖405 占空比調整電路占空比調整電路如圖405所示。從圖中可見，電路由單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器U4A（74LS123）、電位器R2電容C12組成。電路基本過程如下：由全波整流電路輸出的含有32KHz的頻率成份的信號，通過限幅放大變成數(shù)字信號后送入32KHz諧振電路，調諧后取出32KHz的正弦波信號，再經過射隨器電路進行隔離送至A/D模數(shù)轉達換電路變成32KHz的時鐘脈沖信號，再經過位定時占空比調整電路，調節(jié)R21，可改變32KHz的時鐘脈沖的占空比寬度，以進一步保證與發(fā)送端的時鐘信號同頻但不同相。再生時鐘的輸出是從U4A（74LS123）的Q端（第13引腳）上輸出。在測量點TP6上可以測出再生時鐘信號的波形來。(三) 信碼再生器與轉換器電路電路如圖406所示。圖406 信碼再生器與轉碼器電路信碼再生器電路比較簡單，由D觸發(fā)器U5A組成，數(shù)字基帶信碼從D端（第2引腳）輸入，再生時鐘信號從CLK端（第3引腳）輸入，利用恢復出來的再生時鐘數(shù)字基帶信碼進行重新取判決，使再生信碼與發(fā)送信碼保持準確的相位關系。因此，把D觸發(fā)器稱為信碼再生器。再生收信碼再生器。再生收信碼從觸發(fā)器的Q端（第5引腳）輸出。收端轉碼器電路由D觸發(fā)器U5B、模二加電路U6B、轉碼器開關K2組成。若信道傳輸?shù)氖窍鄬Υa，則要經過轉碼器變成絕對碼，若傳輸?shù)慕^對碼，則就不用進行轉碼了，直接從K2的第3腳輸出?？傊?，再生信碼通過K2的第2腳輸出。關于相對碼與絕對碼的轉換電路及波形如圖407所示。位定時恢復電路的各主要測量點波形如圖408所示。圖407 相對碼電路及其工作波形測量點說明：TP1：PSK解調輸出波形，即數(shù)字基帶信碼。TP2：眼圖觀察測量點或升余弦波形測量點。TP3：全波整流輸出測量點。TP4：32KHz的選頻輸出測量點，若沒有波形時，可調節(jié)電容C7的電容值大小，典型值2200p。TP5：32KHz的尖脈沖輸出測量點，若沒有波形時，可調節(jié)R19。TP6：位定時輸出測量點為32KHz的時鐘信號，它輸出到增量調制譯碼電路中的工作時鐘輸入J4，作為增量調制譯碼電路中的輸入工作時鐘。若沒有波形時，可調節(jié)R21。TP7：信碼再生輸出波形，即經過位定時提取與信碼再生整形后的數(shù)字基帶信碼。（四）眼圖及眼圖分析至此，我們對PSK和DPSK的原理有了一定的了解。那么，怎樣來衡量整個系統(tǒng)的質量呢？下面，我們再介紹用眼圖來衡量傳輸畸變和噪聲干擾的方法。我們知道，在實際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號經過非理想系統(tǒng)必定要產生畸變，信號通過信道后，也會引入噪聲和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間串擾的。在碼間串擾和噪聲同