实验三BPSK传输系统实验.docx

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实验三BPSK传输系统实验

实验三-BPSK传输系统实验

实验三BPSK传输系统实验

四、实验内容

测试前检查：

首先通过菜单将通信原理综合实验系统调制方式设置成“BPSK传输系统”；用示波器测量TPMZ07测试点的信号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作；如果没有脉冲波形，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。

（一）BPSK调制

1.BPSK调制基带信号眼图观测（以m序列观测眼图）

（1）通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式（未打勾），此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。

以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号眼图（TPi03）的波形。

成型滤波器使用升余弦响应，ɑ=0.4。

判断信号观察的效果。

（2）

（3）通过菜单选择激活“匹配滤波”方式（打勾），此时系统构成收发匹配滤波最佳接收机，重复上述实验步骤。

仔细观察和区别与上述两种方式下发送信号眼图（TPi03）的波形。

（4）

注：

当通过选择菜单激活“匹配滤波”方式时，表示系统按匹配滤波最佳接收机组成，即发射机端和接收机端采用同样的开根号升余弦响应滤波器。

当未激活“匹配滤波”方式时，系统为非匹配最佳接收机，整个滤波器滚降特性全部放在发射机端完成，但信道成型滤波器特性不变。

思考：

怎样的系统才是最佳的？

匹配滤波器最佳接收机性能如何从系统指标中反映出来？

采用什么手段测量？

结论：

匹配滤波岩土更加清晰性能更佳

2.I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察

（1）测量I支路（TPi03）和Q支路信号（TPi04）李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的合成矢量图，其相位矢量图应为0、π两种相位。

通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量；结合BPSK调制器原理分析测试结果。

（2）全0码和全1码

（3）

（4）0\1码

（5）

（6）特殊码

（7）

（8）通过菜单选择“匹配滤波”方式设置，重复上述实验步骤。

仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。

匹配滤波下，0|1码的李莎宇图形方向有所变化，其他码型的李莎宇图基本一致

3.BPSK调制信号0/π相位测量（将KPO2设置在T位置）

选择输入调制数据为0／1码。

用示波器的一路观察已调制信号输出波形（TPK03），并选用该信号作为示波器的同步信号；示波器的另一路连接到调制参考载波上（TPK06/或TPK07），以此信号作为观测的参考信号。

仔细调整示波器同步，观察和验证调制载波在数据变化点发生相位0/π翻转。

4.BPSK调制信号包络观察（将KPO2设置在T位置）

BPSK调制为非恒包络调制，调制载波信号包络具有明显的过零点。

通过本测量让学生熟悉BPSK调制信号的包落特征。

测量前将模拟锁相环模块内的跳线开关KP02设置在TEST位置（右端）。

（1）选择0/1码调制输入数据，观测调制载波输出测试点TPK03的信号波形。

调整示波器同步，注意观测调制载波的包落变化与基带信号（TPi03）的相互关系。

画下测量波形。

（2）用特殊码序列重复上一步实验，并从载波的包络上判断特列码序列。

画下测量波形。

（3）用m序列重复上一步实验，观测载波的包络变化。

5.BPSK调制信号频谱测量

此项测量视学校仪表情况而定，无频谱仪可不测量。

测量时，用一条中频电缆将频谱仪连结接到调制器的KO02端口。

调整频谱仪中心频率为1.024MHz，扫描频率为10KHz/DIV，分辨率带宽为1～10KHz左右，调整频率仪输入信号衰减器和扫描时间为合适位置。

通过菜单选择m序列码输入数据，观测BPSK信号频谱。

测量调制频谱占用带宽、电平等，记录实际测量结果，画下测量波形。

6.BPSK调制信号频谱载漏信号测量

此项测量视学校仪表情况而定，无频谱仪可不测量。

频谱仪连接、设置同上。

通过菜单选择0/1码输入数据，观测BPSK信号频谱。

测量调制频谱载漏与信号电平的差值，记录实际测量结果，画下测量波形。

思考：

载漏过大会对系统带来什么影响？

载漏的产生与什么因素有关？

如何减小载漏电平？

（二）BPSK解调

1.接收端解调器眼图信号观测

（1）首先用中频电缆连结KO02和JL02，建立中频自环（自发自收）。

测量解调器I支路眼图信号测试点TPJ05（在A/D模块内）波形，观测时用发时钟TPM01作同步。

将接收端与发射端眼图信号TPI03进行比较，观测接收眼图信号有何变化（有噪声）。

（2）观测正交Q支路眼图信号测试点TPJ06（在A/D模块内）波形，比较与TPJ05测试波形有什么不同？

根据电路原理图，分析解释其原因。

（3）测试模块中的TPN02测试点为接收端经匹配滤波器之后的眼图信号观测点。

通过菜单选择“匹配滤波”方式设置，重复上述实验步骤。

解释为什么发端眼图已发生变化，而收端TPN02的眼图没有发生变化（仅电平变化）。

2.解调器失锁时的眼图信号观测

将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（开环），使环路失锁。

观测失锁时的解调器眼图信号TPJ05，熟悉BPSK调制器失锁时的眼图信号（未张开）。

观测失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06波形。

注意：

将示波器时基从正常位置调整2～5ms/DIV对比观测。

3.接收端I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

测量I支路（TPJ05）和Q支路信号（TPJ06）李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPJ05和TPJ06的合成矢量图。

在解调器锁定时，其相位矢量图应为0、π两种相位。

通菜单选择在不同的输入码型下进行测量；结合BPSK解调器原理分析测试结果。

全1码和全0码

4.解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察

将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（右端），使环路失锁。

观测接收端失锁时I路和Q路的合成矢量图。

掌握解调器时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形的变化，分析测量结果。

全一码和全零码

0|1码

特殊码

结论失锁时，全一码和全零码的李莎宇图没有发生变化，但是零一码特殊码和m序列由直线变为圆

5.判决反馈环解调器鉴相特性观察

解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3（右端）位置，观察锁相环鉴相器输出点TPN03的波形（在测试模块）。

通信原理综合实验系统中对BPSK信号解调采用判决反馈环解调器，其PLL环路鉴相特性具有锯齿余弦特性。

6.解调器PLL环路鉴相器差拍电压和锁定过程观察

将跳线开关KL01设置在1_2位置（PLL闭环）和2_3（PLL开环）位置来回切换，仔细观察测试模块内TPN01测量点的工作波形。

观测时将示波器时基设定在5ms～10ms，有条件可使用存储示波器观测。

7.解调器抽样判决点信号观察

（1）选择输入测试数据为m序列，用示波器观察测试模块内抽样判决点（TPN04）的工作波形（示波器时基设定在2～5ms）。

（2）TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻。

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信号波形之间的相位关系。

8.解调器失锁时抽样判决点信号观察

将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置，使环路失锁。

用示波器观察测试模块内抽样判决点TPN04信号波形，观测时示波器时基设定在2～5ms。

熟悉解调器失锁时的抽样判决点信号波形。

9.差分编码信号观测

通信原理实验箱仅对“外部数据输入”方式输入数据提供差分编码功能。

外部数据可以来自误码仪产生或汉明编码模块产生的m序列输出数据。

当使用汉明编码模块产生的m序列输出数据时，将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中的H_EN和ADPCM开关去除，将输入信号跳线开关KC01设置在m序列输出口DT_M上（右端）；将汉明译码模块中汉明译码使能开关KW03设置在OFF状态（右端），输入信号和时钟开关KW01、KW02设置在来自信道CH位置（左端）。

通过菜单选择发送数据为“外部数据输入”方式。

（1）将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中M_SEL1跳线器插入，产生7位周期m序列。

用示波器同时观察DSP+FPGA模块内发送数据信号TPM02和差分编码输出数据TPM03，分析两信号间的编码关系。

记录测量结果。

（2）将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中M_SEL1和M_SEL2跳线器都插入，产生15位周期m序列，重复上述测量步骤。

记录测量结果。

10.解调数据观察

（1）在上述设置跳线开关基础上，用示波器同时观察DSP+FPGA模块内接收数据信号TPM04和发送数据信号TPM02，比较两数据信号进行是否相同一致（正常差分译码）。

测量发送与接收数据信号的传输延时，记录测量结果。

（2）在“外部数据输入”方式下，重复按选择菜单的确认按键，让解调器重新锁定（存在相位模糊度，会使解调数据反向），观测解调器差分译码电路是否正确译码。

11.解调器相干载波观测

首先建立中频自环，通过菜单选择输入测试数据为“特殊码序列”或“m序列”。

（1）用双踪示波器同时测量发端调制载波（TPK07）和收端恢复相干载波（TPLZ07），并以TPK07作为示波器的同步信号。

在环路正常锁定时，观测收发载波信号的相关关系。

（2）将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在2_3位置（开环），使环路失锁。

重复上述测量步骤，观测在解调器失锁时收发载波信号的相关关系。

（3）将解调器相干载波锁相环（PLL）环路跳线开关KL01设置在1_2位置（闭环），让解调器锁定（如无法锁定，可按选择菜单上的确认键，让解调器重新同步锁定）。

断开中频连接电缆，观测在无输入信号情况下，解调器载波是否与发端同步。

记录测量结果。

12.解调器相干载波相位模糊度观测

首先建立中频自环，通过菜单选择输入测试数据为“特殊码序列”或“m序列”。

用双踪示波器同时测量发端调制载波（TPK07）和收端恢复相干载波（TPLZ07），并以TPK07作为示波器的同步信号。

反复的断开和接回中频自环电缆，观测两载波失步后再同步时之间的相位关系。

13.解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测

首先建立中频自环，通过菜单选择发送数据为“特殊码序列”方式。

用双踪示波器同时比较接收数据信号眼图（TPJ05）和发送数据信号眼图（TPi03），并以TPi03作为示波器的同步信号。

不断的断开和接回中频自环电缆，观测收发眼图信号。

（在“特殊码序列”方式下，重复按选择菜单的确认按键，让解调器重新锁定。

）

分析接收时眼图信号的电平极性发生反转的原因。

14.解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察

TPMZ07为DSP调整之后的最佳抽样时刻，它与TPM01（发端时钟）具有明确的相位关系。

（1）通过菜单选择输入测试数据为m序列，用示波器同时观察TPM01（观察时以它作同步）、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），观察TPMZ07的调整过程。

（3）断开K002接收中频接头，在没有接收信号的情况下重复该步实验，并解释原因。

15.解调器位定时信号相位抖动观测

示波器以发送时钟TPM01信号为同步，在不同的测试码型下观测接收时钟TPMZ07的相位抖动情况。

将各项测试结果作比较分析是否符合理论？