通信原理指导书(3)

???0?数字信息“0”

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息：

0

0 0

0 0

1

1

1

0

0

1

0 0

1 π

2DPSK信号相位：

或：

数字信息（绝对码）π 0 π π π 0

π π π 0 π 0 0 0 π π 0

0 0 1 1 1 0 0 1PSK波形DPSK波形相对码0 0 0 1 0 1 1 1 0

图4 2PSK与2DPSK波形对比

图4为对同一组二进制信号调制后的2PSK与2DPSK波形。从图中可以看出，2DPSK信号波形与2PSK的不同。2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。这说明，解调2DPSK信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK与2DPSK信号是无法分辨的。这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。

为了便于说明概念，我们可以把每个码元用一个如图5所示的矢量图来表示。图中，虚线矢量位置称为基准相位。在绝对移相中，它是未调制载波的相位；在相对移相中，它是前一码元载波的相位。如果假设每个码元中包含有整数个载波周期，那么，两相邻码元载波的相位差既表示调制引起的相位变化，也是两码元交界点载波相位的瞬时跳变量。根据ITU-T

的建议，图5（a）所示的移相方式，称为A方式。在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取0、π。因此，在相对移相后，若后一码元的载波相位相对于基准相位为0，则前后两码元载波的相位就是连续的；否则，载波相位在两码元之间要发生跳变。图5（b）所示的移相方式，称为B方式。在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取?π/2。因而，在相对移相时，相邻码元之间必然发生载波相位的跳变。这样，在接收端接收该信号时，如果利用检测此相位变化以确定每个码元的起止时刻，即可提供码元定时信息，这正是B方式被广泛采用的原因之一。

＋π/2参考相位π参考相位0-π/2（a）（b）

图5 二相调制移相信号矢量图

2DPSK的调制原理与2FSK的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK-NRZ”和“PSK载波”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS”点输入，其原理框图如图6所示：

基带信号K3反相器差分变换载波输入

选相开关已调信号图6 2DPSK调制原理框图

下面对图6中的电路作一分析。 ①反相器

模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，电路由U9（TL082）等组成，来自信号源的128K

载波信号从“PSK载波”点输入，经隔离电路到U9的反相输入端2脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即?相载波信号。为了使0相载波与?相载波的幅度相等，在电路中加了电位器W1。

②选相开关

对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。

0相载波与?相载波分别加到模拟开关1：U8A的输入端（2脚）、模拟开关2：U8B的输入端（10脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的输入控制端（13脚），它反极性(通过反相器U7（74LS04）)加到模拟开关2的输入控制端（12脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关1的输入控制端为高电平，模拟开关1导通，输出0相载波，而模拟开关2的输入控制端为低电平，模拟开关2截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关1的输入控制端为低电平，模拟开关1截止。而模拟开关2的输入控制端却为高电平，模拟开关2导通。输出?相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出开关K2合路叠加后输出为二相PSK调制信号，如图7所示

图7 模拟开关相乘器工作波形

③差分变换

在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。

DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列?an?，通过差分编码器变成相对码序列?bn?，然后再用相对码序列?bn?，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。

绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。

图8（a） 差分编码器电路 图8（b） 工作波形

相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。

图8（a）是差分编码器电路，可用模二加法器延时器（延时一个码元宽度Tb)来实现这两种码的互相转换。

设输入的相对码an为1110010码，则经过差分编码器后输出的相对码bn为1011100，即bn= an? bn–1。 图8（b）是它的工作波形图。 2、 2DPSK解调原理

调制信号输入相乘器低通滤波器运放抽样判决器逆差分变换解调信号输出本地载波(a)位同步信号调制信号输入带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器解调信号输出延迟(b)位同步信号

（a）极性比较法

（b）相位比较法

图9 2DPSK解调原理框图

2DPSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，这里采用的是极性比较法对2DPSK信号进行解调，原理框图如图9（a）所示。2PSK调制信号从“PSKIN”输入，位同步信号从“PSK-BS”输入，同步载波从“载波输入”点输入。调制信号经过U11（MC1496）与载波信号相乘后，去掉了调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到

包含基带信号的低频信号，对此信号进行抽样判决（抽样判决器由U15（74LS74）构成，其时钟为基带信号的位同步信号），将K1的2、3脚相连，即可得到基带信号，对于2DPSK信号，将K1的1、2脚相连，即将PSK解调信号再经过逆差分变换电路（由U15（74LS74）、U13（74LS86）组成），就可以得到基带信号了。

五、测试点说明

1、 信号输入点参考说明 PSK调制模块：

PSK-NRZ：PSK基带信号输入点。 PSK载波：PSK载波信号输入点。 PSK-BS：PSK差分编码时钟输入点。 PSK解调模块：

PSKIN：PSK调制信号输入（观测点）。 PSK-BS：PSK解调位同步时钟输入点。 载波输入：PSK解调同步载波信号输入点。 2、 信号输出点参考说明

PSK-OUT：PSK/DPSK调制信号输出点。

PSK-DOUT：PSK解调信号经电压比较器后的信号输出点（未经同步判决）。 OUT3：PSK/DPSK解调信号输出点（K1的1、2脚相连，输出DPSK解调信号，2、3

脚相连，输出PSK解调信号）。

六、实验步骤

（一）PSK/DPSK调制实验

1、 将信号源模块和模块3、4、7固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触

良好。

2、 按照下表进行实验连线：

源端口 信号源：PN（32K） 目的端口 连线说明 模块3：PSK-NRZ S4拨为“1010”，PN是 32K伪随机码 提供PSK调制载波，幅度为4V 信号源：128K同步正弦波 模块3：PSK载波

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