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通信原理实验报fsk

通信原理实验报告
FSK 传输实验

姓名:俞向荣 学号:201100120260 学院:信息学院

2013 年 12 月 20 日

一、实验目的
1、熟悉 FSK 调制和解调基本工作原理 2、掌握 FSK 数据传输过程 3、掌握 FSK 正交调制的基本工作原理与实现方法 4、掌握 FSK 性能的测试 5、了解 FSK 在噪声下的基本性能

二、实验仪器
6、ZH7001 通信原理综合实验系统 7、20MHz 双踪示波器 一台 8、ZH9001 型误码测试仪(或 GZ9001 型) 9、频谱分析仪 一台 一台 一台

三、实验步骤
(一)FSK 调制 1. FSK 基带信号观测

(1) TPi03 是基带 FSK 波形(D/A 模块内) 。通过菜单选择为 1 码输入数据信号,
观测 TPi03 信号波形,测量其基带信号周期。周期为 26.5us

(2) 通过菜单选择为 0 码输入数据信号,观测 TPi03 信号波形,测量其基带信号周
期。将测量结果与 1 码比较。

周期为 53.5us,频率比 0 码低。全一码的频率是全零码的 2 倍.

2 同相支路和正交支路信号时域波形观测 TPi03 和 TPi04 分别是基带 FSK 输出信号的同相支路和正交支路信号。 测量两信号的时 域信号波形时将输入全 1 码(或全 0 码) ,测量其两信号是否满足正交关系。 思考:产生两个正交信号去调制的目的。

解:如果只采一路同相 FSK 信号进行调制,会产生两个 FSK 频谱信号,这需 在后面采用较复杂的中频窄带滤波器,用两个正交信号去调制,可以提高频 带利用率。减少干扰。

3 发端同相支路和正交支路信号的李沙育(x-y)波形观测 将示波器设置在(x-y)方式,可从相平面上观察 TPi03 和 TPi04 的正交性,其李沙育 应为一个圆。 通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。 全 0 码或全 1 码:

0/1 码或特殊码型:

4 连续相位 FSK 调制基带信号观测 (1)TPM02 是发送数据信号(DSP+FPGA 模块左下脚) ,TPi03 是基带 FSK 波形。测 量时,通过菜单选择为 0/1 码输入数据信号,并以 TPM02 作为同步信号。观测 TPM02 与 TPi03 点波形应有明确的信号对应关系。并且,在码元的切换点发送波 形的相位连续。 思考:非连续相位 FSK 调制在码元切换点的相位是如何的。

不连续,当包含 N(N 为整数)个载波周期时,初始相位相同的相邻码元的 波形和瞬时相位是连续的,当不是整数时,波形和瞬时相位也是可能不连续 的。

(2)通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号,重复上述测量步骤。记录测量结果。

这个图上的俩波形有点错位了,黄色部分理论上应再往左移四个波峰。使密 集的地方对应 1.我们可以明显看出 FSK 就是对 0 码和 1 码分别用不同频率的 载频波调制.
5.FSK 调制中频信号波形观测

解调全 0 码,周期 53.60us 频率 18.65kHz 与之前的基带全 0 码频率接近.
通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号,重复上述测量步骤。

(1)将正交调制输入信号中的一路基带调制信号断开(D/A 模块内的跳线器 Ki01 或 Ki02) ,重复上述测量步骤。观测信号波形的变化,分析变化原因。

0/1 码:

特殊码:

(二)FSK 解调 1. 解调基带 FSK 信号观测 首先用中频电缆连结 KO02 和 JL02,建立中频自环(自发自收) 。测量 FSK 解调基带信 号测试点 TPJ05 的波形,观测时仍用发送数据(TPM02)作同步,比较其两者的对应关系。

(1) 通过菜单选择为 1 码(或 0 码)输入数据信号,观测 TPJ05 信号波形,测量

其信号周期。 (0 码)(周期为 26.8us)

(2) 通过菜单选择为 0/1 码(或特殊码)输入数据信号,观测 TPJ05 信号波形。

2.

解调基带信号的李沙育(x-y)波形观测 将示波器设置在(x-y)方式,从相平面上观察 TPJ05 和 TPJ06 的李沙育波形。 (1)通过菜单选择为 1 码(或 0 码)输入数据信号,仔细观测其李沙育信号波形。

(2)通过菜单选择为 0/1 码(或特殊码)输入数据信号,仔细观测李沙育信号波形。

3.

接收位同步信号相位抖动观测 用发送时钟 TPM01(DSP+FPGA 模块左下脚)信号作同步,选择不同的测试码序列测

量接收时钟 TPMZ07(DSP 芯片左端)的抖动情况。 思考:为什么在全 0 或全 1 码下观察不到位定时的抖动?

全 0 及 全 1 码下接收的数据没有跳变沿,译码器无论从何时开始译码均能 正确译码,因此译码器无须进行调整,故看不到定时抖动
全 0 码:

全 1 码: (无抖动)

0/1 码: (有抖动)

5 解调器位定时恢复与最佳抽样判决点波形观测 TPMZ07 为接收端 DSP 调整之后的最佳判决抽样时刻。选择输入测试数据为 m 序列, 用示波器同时观察 TPMZ07(观察时以此信号作同步)和观察抽样判决点 TPN04 波形(抽 样判决点信号)的之间的相位关系。

6 位定时锁定和位定时调整观测 TPMZ07 为接收端恢复时钟,它与发端时钟(TPM01)具有明确的相位关系。 (1)在输入测试数据为 m 序列时,用示波器同时观察 TPM01(观察时以此信号作同 步)和 TPMZ07(收端最佳判决时刻)之间的相位关系。

(2)不断按确认键,此时仅对 DSP 位定时环路初始化,让环路重新调整锁定,观察 TPMZ07 的调整过程和锁定后的相位关系。

在测试数据为全 1 或全 0 码时重复该实验,并解释原因。断开 JL02 接收中频环路, 在没有接收信号的情况下重复上述步骤实验,观测 TPM01 和 TPMZ07 之间的相位关系,并 解释测量结果的原因。 (3) 全 0 码:

全 1 码:

断开

7 观察在各种输入码字下 FSK 的输入/输出数据 测试点 TPM02 是调制输入数据,TPW02 是解调输出数据。通过菜单选择为不同码型输入数 据信号,观测输出数据信号是否正确。观测时,用 TPM02 点信号同步。 0/1 码:

全 1 码:

五、实验报告
1、FSK 正交调制方式与传统的一般 FSK 调制方式有什么区别? 其有哪些特点 ?

一般 FSK 调制方式产生 FSK 信号的方法是根据输入的数据比特是 0 还是 1,在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相 位是不连续的。而 FSK 正交调制方式产生 FSK 信号的方法是,首先产生 FSK 基带信号,利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。采用这种方法产 生的波形在切换的时刻相位是连续的。 FSK 正交调制方式中, 在 必须采用 FSK 的同相支路与正交支路信号,不然如果只采用一路同相 FSK 信号进行调制, 会产生两个 FSK 频谱信号。
2、TPi03 和 TPi04 两信号具有何关系?

正交
3、叙述位定时的调整过程,并说明输入码字对位定时恢复的影响?在实际通信中 为什么要加扰码措施?

输入码字当中的连 1 连 0 对于手段位定时的提取有很大的影响, 对于收 端来讲, 要准确的提取位定时, 对于接收码流要求不能有太多的连 1 连 0 (即 接收码流应该有丰富的跳变沿) ,因此接收码流中连 1 连 0 的数目会直接影 响位定时的回复,在实际通信中,采取扰码措施可以改变接收,码流中连 1 连 0 的分布,使得码流中连 1。
4、说明信道频差对 FSK 解调性能的影响;

以 2FSK 为例,信道频差为 1/2Tb 的整数倍时,两信道载频正交,即 两信道中的信号波形不相关, 所以在解调的时候, 一个支路的误码不一定 会导致最终的误码,因此总的误码率会减小。




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