通信原理實驗FSK傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)試驗

1、通信原理實驗專 業(yè)：通信工程班 級：姓 名： 指導老師：日 期：2014.6.9實驗一 FSK傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)試驗1 實驗目的1. 熟悉 FSK 調(diào)制和解調(diào)基本工作原理；2. 掌握 FSK 數(shù)據(jù)傳輸過程；3. 掌握 FSK 正交調(diào)制的基本工作原理與實現(xiàn)方法；4. 掌握 FSK 性能的測試；5. 了解 FSK 在噪聲下的基本性能。2 實驗儀器1. JH5001通信原理綜合實驗系統(tǒng)2. 20MHz雙蹤示波器3 實驗內(nèi)容測試前檢查：首先將通信原理綜合實驗系統(tǒng)調(diào)制方式設置成“FSK 傳輸系統(tǒng)”；用示波器測量TPMZ07 測試點的信號，發(fā)現(xiàn)有脈沖波形，則說明實驗系統(tǒng)已正常工作。（1） FSK調(diào)制1. FSK

2、基帶信號觀測(1) .TPi03 是基帶FSK 波形（D/A 模塊內(nèi)）。通過菜單選擇為1 碼輸入數(shù)據(jù)信號，觀測TPi03 信號波形，測量其基帶信號周期。如圖1.1.1所示。(2) .通過菜單選擇為0 碼輸入數(shù)據(jù)信號，觀測TPi03 信號波形，測量其基帶信號周期。如圖1.1.2所示。將測量結(jié)果與1 碼比較。 圖1.1.1 全1碼的基帶信號 圖1.1.2 全0碼的基帶信號分析：由圖可知，輸入全1碼時的基帶信號周期約為27us，輸入全0碼時的基帶信號周期約為54us，則輸入全0碼時的基帶信號周期約為全1碼時的2倍。2. 發(fā)端同相支路和正交支路信號時域波形觀測TPi03和TPi04分別是基帶FSK 輸

3、出信號的同相支路和正交支路信號。測量兩信號的時域信號波形時將輸入全0 碼，測量其兩信號是否滿足正交關系。波形如圖1.1.3所示。圖1.1.3 TPi03 和TPi04波形 分析：由圖可以看出TPi03 和TPi04的波形相位相差，滿足正交關系。思考：產(chǎn)生兩個正交信號去調(diào)制的目的是防止碼間串擾。3. 發(fā)端同相支路和正交支路信號的李沙育波形觀測將示波器設置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPi03和TPi04的正交性，其李沙育應為一個圓。通過菜單選擇在不同的輸入碼型下進行測量。輸入碼型為全0碼、全1碼、0/1碼和特殊碼是的李沙育波形分別如圖1.1.4、圖1.1.5、圖1.1.6和圖1.1.7所示

4、。 圖1.1.4 全0碼 圖1.1.5 全1碼 圖1.1.6 0/1碼 圖1.1.7 特殊碼 分析：輸入各種不同的碼序列得到的李沙育圖形都呈現(xiàn)出圓形。4. 連續(xù)相位FSK調(diào)制基帶信號觀測TPM02是發(fā)送數(shù)據(jù)信號（DSP+FPGA模塊左下腳），TPi03是基帶FSK 波形。測量時，通過菜單選擇為0/1碼輸入數(shù)據(jù)信號，并以TPM02作為同步信號。觀測TPM02與TPi03點波形應有明確的信號對應關系。并且，在碼元的切換點發(fā)送波形的相位連續(xù)。如圖1.1.8所示。通過菜單選擇為特殊序列碼輸入數(shù)據(jù)信號，重復上述測量步驟。記錄測量結(jié)果，如圖1.1.9所示。 圖1.1.8 0/1碼 圖1.1.9 特殊碼 思

5、考：圖中，觀測兩重疊波形，TPM02為高時，TPi03的頻率高，TPM02為低時，TPi03的頻率低，但TPi03的波形連續(xù)，即非連續(xù)相位FSK調(diào)制在碼元切換點的相位是連續(xù)的。5. FSK調(diào)制中頻信號波形觀測(1) .選擇0/1碼輸入數(shù)據(jù)信號，以TPM02作為同步信號,觀測TPM02與TPK03點波形有明確的信號對應關系,如圖1.1.10所示。(2) .選擇特殊序列碼輸入數(shù)據(jù)信號，重復上述測量步驟，如圖1.1.11所示。(3) .斷開跳線器Ki01或Ki02，重復上述測量步驟。觀測信號波形的變化，分析變化原因，如圖1.1.12和圖1.1.13所示。 圖1.1.10 0/1碼 圖1.1.11 特

6、殊碼 圖1.1.12 0/1碼 圖1.1.13 特殊碼 分析：將正交調(diào)制輸入信號中的一路基帶調(diào)制信號斷開后，由圖可知，波形總體上不變，但頻率分量有所增加。這是因為在FSK正交方式調(diào)制中，如果只采用一路同向FSK信號進行調(diào)制，會產(chǎn)生兩個FSK頻譜信號，使頻率分量增加。（2） FSK解調(diào)1. 解調(diào)基帶FSK信號觀測用中頻電纜連結(jié)KO02和JL02，測量解調(diào)基帶信號測試點TPJ05，用TPM02作同步。(1) .選擇1碼，觀測TPJ05測量其信號周期,如圖1.2.1所示；(2) .選擇為0/1碼，觀測TPJ05，如圖1.2.2所示。根據(jù)觀測結(jié)果，分析解調(diào)端的基帶信號與發(fā)送端基帶波形（TPi03）不同

7、的原因。 圖1.2.1 全1碼 圖1.2.2 0/1碼分析：全1碼輸入時，TPJ05的輸出波形的頻率不變；0/1碼輸入時，高電平處TPJ05的頻率高，低電平處TPJ05的頻率低。思考：解調(diào)端的基帶信號與發(fā)送端基帶波形（TPi03）不同的原因是：存在噪聲的影響且信道特性不穩(wěn)定，存在著衰落。2. 解調(diào)基帶信號的李沙育（x-y）波形觀測將示波器設置在（x-y）方式，觀察TPJ05和TPJ06的波形。(1) .選擇1碼，仔細觀測其李沙育信號波形,如圖1.2.3所示；(2) .選擇為0/1碼，仔細觀測李沙育信號波形，如圖1.2.4所示； 圖1.2.3 全1碼 圖1.2.4 0/1碼分析：全1碼時，李沙育

8、信號波形近似為一個圓環(huán)，更接近橢圓；0/1碼時，李沙育信號波形同樣近似為一個圓環(huán)，且環(huán)形粗一點。思考：接收端與發(fā)送端李沙育波形不同的原因：存在噪聲的影響且信道特性不穩(wěn)定，存在著衰落。3. 接收位同步信號相位抖動觀測用發(fā)送時鐘TPM01信號作同步，選擇不同的測試序列測量接收時鐘TPMZ07的抖動情況。輸入碼型為全1碼和全0碼，其波形分別如圖1.2.5和1.2.6所示： 圖1.2.5 全1碼 圖1.2.6 全0碼分析：方波高電平初始端存在脈沖。思考：全0或全1碼下觀察不到位定時的抖動是因為：在全1碼和全0碼的情況下，所有的輸入碼元均相同，無電平跳變，不存在相位的變化，因此觀察不到相位抖動。4. 解

9、調(diào)器位定時恢復與最佳抽樣點波形觀測TPMZ07為接收端DSP調(diào)整之后的最佳抽樣時刻輸入m序列，觀察TPMZ07（以此信號作同步）和TPN04波形的之間的相位關系，如圖1.2.7所示。圖1.2.7 解調(diào)器位定時恢復與最佳抽樣點波形 分析：最佳抽樣時刻位于抽樣判決點的中間時刻，也即具有最大能量處。5. 位定時鎖存和位定時調(diào)整觀測(1) .輸入為m序列時，觀察TPM01（以此信號作同步）和TPMZ07（收端最佳判決時刻）之間的相位關系，如圖1.2.8所示；(2) .不斷按確認鍵，觀察TPMZ07的調(diào)整過程和鎖定后的相位關系，如圖1.2.9所示；(3) .輸入全1重復該實驗，解釋原因。按確認鍵前后波形

10、如圖1.2.10和圖1.2.11所示；(4) .斷開JL02接收中頻環(huán)路，觀測TPM01和TPMZ07之間的相位關系，并解釋測量結(jié)果的原因。 圖1.2.8 m序列確認前 圖1.2.9 m序列確認后 圖1.2.10 全1碼確認前 圖1.2.11 全1碼確認后分析：（1）輸入為m序列時，方波高電平初始端存在脈沖，發(fā)端時鐘和最佳判決時刻之間的相位同步。（2）不斷按確認鍵，波形總體上保持不變。（3）輸入為全1碼時，按確認鍵調(diào)整過程中脈沖位置發(fā)生了變化，即發(fā)端時鐘和最佳判決時刻之間的相位發(fā)生了變化，原因是全1碼時，輸入波形沒有變化，位定時失步；斷開中頻環(huán)路，按確認鍵，則脈沖位置發(fā)生變化，原因是斷開中頻環(huán)

11、路后，無法正確判斷出碼元的起止。6. 觀察在各種輸入碼字下FSK的輸入/輸出數(shù)據(jù)通過菜單選擇為不同碼型輸入數(shù)據(jù)信號，觀測TPM04點輸出數(shù)據(jù)信號是否正確。觀測時用TPM02點信號同步。輸入碼型分別為特殊碼、全1碼和0/1碼是波形分別如圖1.2.12、圖1.2.13和圖1.2.14所示： 圖1.2.12 特殊碼 圖1.2.13 全1碼 圖1.2.14 0/1碼 分析：可以看出特殊碼和0/1碼輸出波形與輸入波形基本一致，只是相位上有一定的偏移，全1碼為直線。4 實驗思考題1. FSK 正交調(diào)制方式與傳統(tǒng)的一般FSK 調(diào)制方式有什么區(qū)別? 其有哪些特點？答：兩者區(qū)別:一般FSK調(diào)制方式產(chǎn)生FSK信號

12、的方法是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)比特是0還是1，在兩個獨立的振蕩器中切換。采用這種方法產(chǎn)生的波形在切換的時刻相位是不連續(xù)的，因此這種FSK信號稱為不連續(xù)FSK信號。而FSK正交調(diào)制方式產(chǎn)生FSK信號的方法是，首先產(chǎn)生FSK基帶信號，利用基帶信號對單一載波振蕩器進行頻率調(diào)制。FSK正交調(diào)制方式可以消除各個頻率間的相互干擾，從而消除由于頻率干擾造成的誤碼。若頻率不正交，在抽樣時刻各支路信號波形是相關的，一條支路的誤碼必然導致判決結(jié)果的錯誤，從而增大了誤碼率。FSK正交調(diào)制方式的特點：隨著FSK碼長的增加，F(xiàn)SK信號的帶寬增加，頻帶利用率降低。即以增加信號頻帶來換取誤碼率的降低。2. TPi03 和TPi04 兩信號具有何關系？答：TPi03和TPi0