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通信原理实验指导书 实验二 数字调制
设码元宽度为 Ts ，fs=1 / Ts 在数值上等于码速率，2ASK 、2PSK（2DPSK）、 2FSK的功率谱密度如图 2 - 5 所示。可见，2ASK 、2PSK ( 2DPSK ）的功率谱是数字基带信号m( t ) 功率谱的线性搬移，故常称2ASK 、2PSK（2DPSK）为线性调制信号。多进制的MASK、MPSK（MDPSK）、MPSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。
本实验系统中 m（t）是一个周期信号，故 m ( t )有离散谱，因而2ASK 、 2PSK ( 2DPSK)、2FSK 也具有离散谱。
四、实验步骤
1 、熟悉数字信源单元及数字调制单元的工作原理，直流稳压电源输出＋5V 电压，接通数字信源十5V电源（数字调制单元的＋5V电源与数字信源的＋5V电源在电路板上己经连在一起）。
2 、用数字信源模块的 FS 信号作为示波器的外同步信号，示波波CH1接 AK , CH2接 BK ，信源模块的 K1、K2、K3置于任意状态（非全0），观察 AK 、 BK波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。
3 、示波器 CH1接2DPSK-OUT , CH2分别接AK及BK，观察并总结 2DPSK 信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK 信号相位变化与相对码的关系（此关系即是 2PSK信号相位变化与信源代码的关系｝。注意：2DPSK 信号的幅度可能不一致，但这并不影响信密的正确传输。
4﹑示波器 CH1接 AK 、CH2 依次接 ZFSK - OUT 知2ASK-OUT：观察这两个信号与 AK 的关系（注意“ l ”码与“ 0”码对应的 2FSK 信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的）。
5﹑用频谱议观察 AK 、2ASK 、2FSK ﹑2DPSK 信号频谱（条件不具备时不进行此项观察）。
五、实验报告要求
1、设绝对码为全 1 、全 0 或 1001 1010 ，求相对码。 2、设相对码为全 1 、全 0 或 1001 1010 ，求绝对码。
3、设信息代码为 1001 1010 ，载频分别为码元速率的 l 倍和 1 . 5 倍，画出2DPSK及2PSK信号波形。
4、总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。
5、总结2DPSK 信号的相位变化与绝对码的关系以及2DPSK 信号的相位变化与相对码的关系（即2PSK 的相位变化与信息代码之间的关系）。
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通信原理实验指导书 实验三 模拟锁相环与载波同步
实验三 模拟锁相环与载波同步
一、实验目的
1 ．掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带捕捉带等基本概念。
2 ．掌握用平方环法从2DPSK 信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。
3 ．了解相干载波相位模糊现象产生的原因。
二、实验内容
1﹑观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。 2﹑观察环路的捕捉带和同步带。
3﹑用平方环法从2DPSK 信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。
三、基本原理
常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。本实验用平方环，其原理方框图及电原理图如图 3 -l 、图 3-2 所示。
图3-1 载波同步方框图
本模块上有以下测试点及输入输出点：
·+ 12V + 12V 电源输入点
·＋5V + 5V电源输入点（2个） ·2DPSK – IN 2DPSK 信号输入点（2个） ·MU 平方器输出测试点，VP-P＞IV
·VCO VCO 输出信号测试点，VP-P＞ 0.2V ·Ud 鉴相器输出信号测试点
·CAR -OUT 相干载波信号输出点／测试点（2个）
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通信原理实验指导书 实验三 模拟锁相环与载波同步
本单元需+5V 、＋l2V 、-12V 三组电源，这三组电源在实验电路板上与数字解调单元连通，-12V 电源由数字解调单元接入。
图 3 -2 载波同步电原理图
图 3 - 1 中各单元与图 3 -2 中的主要元器件的对应关系如下：
· 平方器 U25 ：模拟乘法器 MC1496 · 鉴相器 U23：模拟乘法器 MC1496；U24 ：运放UA741。 · 环路滤波器 电阻R25 、R68 ；电容 Cll
· 压控振荡器 CRY2 ：晶体；N3 、N4 ：三极管3DG6 · 放大整形 NS 、N6 : 3DG6；U26 : A : 74HC04 · ÷2 U27 : D 触发器 7474
· 移相器 U28 ：单稳态触发器 7474 · 滤波器． 电感L2 ；电容 C30 下面介绍模拟锁相环原理及平方环载波同步原理。
锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）及压控振荡器（VCO）组成，如图3-3 所示。
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通信原理实验指导书 实验三 模拟锁相环与载波同步
图 3 - 3 锁相环方框图
模拟锁相环中，PD是一个模拟乘法器，LF是一个有源或无源低通滤波器。锁相环路是一个相位负反馈系统，PD检测ui?t?与u0?t?之间的相位误差并进行运算形成误差电压ud?t?, LF用来滤除乘法器输出的高频分量（包括和频及其他的高频噪声）形成控制电压 u c( t ) ，在u0?t?的作用下、u0?t?的相位向ui?t?的相位靠近。设ui?t??Uisi????it??0?t??，则nit??i?t??,u0?t??U0cosud(t)
=Udsin?e(t),?e(t)=?i(t)??o(t), 故模拟锁相环的PD 是一个正弦 PD 。设 uc(t)=ud(t)F(P)，F（P）为LF的传输算子，VCO的压控灵敏度为 K。，则环路的数学模型如图 3—4 所示。
图 3 - 4 模拟环数学模型 当?e(t)??6时，Udsin?c(t)?Ud?e，令Kd?Ud为PD 的线性化鉴相灵敏度、
单位为V/rad ，则环路线性化数学模型如图 3-5 所示。
图 3 -5 环路线性化数学模型
由上述数学模型进行数学分析，可得到以下重要结论：
· 当 ui( t) 是固定频率正弦信号（?i(t)为常数）时，在环路的作用下，VCO 输出信号频率可以由固有振荡频率?0（即环路无输入信号、环路对 VCO 无控制作用时 VCO的振荡频率），变化到输入信号频率?i，此时?o(t)也是一个常数， ud（t）﹑uc(t)都为直流。我们称此为环路的锁定状态。定义??o??i??o为环路固有频差， ??p表示环路的捕招带，??H表示环路的同步带，模拟锁相环中
??p＜ ??H。当 ??o＜??p时, 环始可以进入锁定状态。当??o＜??H时
环路可以保持锁定状态．当??o＞??p时，环路不能进入锁定状态，环路锁定
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