自相位调制

多进制数字相位调制系统课程设计

目录摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................ II 1 引言 (1) 2 MPSK调制解调的原理 (2) 2.1 MPSK调制原理 (2) 2.2 4PSK信号产生 (3) 2.3 4PSK信号的解调原理 (3) 3 MPSK调制电路VHDL程序及仿真 (6) 3.1 FPGA中MPSK的实现 (6) 3.2 VHDL程序设计方法 (7) 3.4仿真结果及分析 (8) 4 MPSK解调程序及仿真结果 (10) 4.1解调VHDL程序 (10) 4.2 MPSK解调仿真结果 (12) 5 心得体会 (13) 6 参考文献 (14)

摘要多进制数字相位调制也称多元调相或多相制。它利用具有多个相位状态的正弦波来代表多组二进制信息码元。本论文在FPGAP（Field-rogrammable Gate Array，现场可编程门阵列）上实现MPSK（多进制相移键控）调制解调的功能。运用VHDL硬件描述语言进行编程，对整个MPSK系统进行仿真，得到仿真时序图，对程序代码进行XST综合，得到RTL视图。仿真结果表明该设计的正确性以及可行性，更清晰直观的了解到MPSK调制解调的原理。关键词：MPSK；FPGA实现；VHDL语言

幅度调制与相位调制

幅度/相位调制过去几十年随着数字信号处理技术与硬件水平的发展，数字收发器性价比已远远高于模拟收发器，如成本更低，速度更快，效率更高。更重要的是数字调制比模拟调制有更多优点，如高频谱效率，强纠错能力，抗信道失真以及更好的保密性。正是因为这些原因，目前使用的无线通信系统都是数字系统。数字调制和解调的目的就是将信息以比特形式（0/1）通过信道从发送机传输到接收机。数字调制方式主要分为两类：1）幅度/相位调制和2）频率调制。两类调制方式分别又成为线性调制和非线性调制，在优劣势上也各有不同，因此，调制方式的选择最终还需要取决于多方面的最佳权衡。本文就对幅度/相位调制加以讨论，全文整体思路如下： 1 信号空间分析在路径损耗与阴影衰落中已提出发送信号与接收信号的模型以复信号的实部来表示，而在本文中为了便于分析各调制解调技术，我们必须引入信号的几何表示。数字调制将信号比特映射为几种可能的发送信号之一，因此，接收机需要对各个可能的发送信号做比较，从而找出最接近的作为检测结果。为此我们需要一个度量来反映信号间的距离，即将信号投影到一组基函数上，将信号波形与向量一一对应，这样就可以利用向量空间中的距离概念来比较信号间的距离。 1.1 信号的几何表示向量空间中各向量可由其基向量表示，而在无线通信中，我们也可把信号用其相应的基函数来表示。本文我们讨论的幅度/相位调制的基函数就是由正弦和余弦函数组成的： 21()()cos (2)c t g t f t φπ=(1) 22()()sin (2)c t g t f t φπ=(2) 其中g (t )是为了保证正交性，即保证 220()cos (2)1T c g t f t dt π=? (3) 20()cos(2)sin(2)0T c c g t f t f t dt ππ=? (4) 则信号可表示为 12()()cos(2)()sin(2)i i c i c s t s g t f t s g t f t ππ=+ (5) 则向量s i =[s i1，s i2]T 便构成了信号s i (t )的信号星座点，所有的星座点构成信号星座图，我们把信号s i (t )用其星座点s i 表示的方法就叫做信号的几何表示。而两个星座点s i 和s k 之间的距离就是采用向量中长度的定义，这里不再赘述。 2 幅度/相位调制相位/幅度调制主要分为3种： 1）脉冲幅度调制(MPAM)：只有幅度携带信息；

自相位调制

重庆大学研究生报告自相位调制课程名称：非线性光学专业：光学工程班级：光学工程二班学号：20140802004 姓名：刘永风成绩：评语：第2章应用自相位调制的色散补偿技术

2.1 引言 2.2 自相位调制对光信号的影响 2.3 色散补偿系统中SPM的影响 2.4 小结 1.1 引言随着社会的发展，人类社会迈步进入信息时代，光纤无可质疑地成为信息交换中最重要的传输媒介。光纤通信系统中，色散和非线性光学效应的问题一直是光通信研究的一个热点问题。在强光的作用下，任何介质对光的响应都是非线性的，光纤也不例外作为传输波导的光纤，其纤芯的横截面积非常小。高功率密度经过长距离的传输。非线性效应就不可忽视了。. 随着干线光通信系统朝、着长距离、高速率密集型波分复用（WDM）系统方向发展，光纤的非线性效应对系统的影响日益突出。非线性对信号传输的影响不仅引起损耗，也将引起信号脉冲展宽, 限制输入信号功率和传输距离，并将导致频谱展宽和频率惆啾, 在多信道系统中还会引起信道间串音。光纤中低阶非线性效应会产生光信号的自相位调制（SPM）和交叉相位调制

（XPM ）限制输入信号功率和传输距离，并将导致频谱展宽和频率惆啾。当光场较强时光纤折射率将随光场幅度的变化而变化, 从而使相位随光场幅度而变化。因此随着光场在光纤中的传输，光场自身产生的非线性效应而引起的非线性相移，使光纤中传输的光脉冲前、后沿的相位相对漂移，这种现象称为光场的自相位调制（SPM ）本文分析了部分相干脉冲传输时, 当光纤通信系统中非线性效应起主要作用。色散相对比较弱时, 由自相位调制引起的频谱演变。 1.2 相干脉冲传输下自相位调制对脉冲频谱的影响光的自相位调制是一种非线性效应,如同光束的自聚焦一样, 光的自相位调制要求有相当强的光才能观察到。 SPM 对光纤中脉冲传输的影响可以通过求解非线性传输方程(10.2 -30)进行分析。为了突出SPM 对信号传输的影响, 假定脉冲的中心波长位于光纤的零色散波长上, 则在方程(10.2 - 30)中β2=0。同时, 如前面几节的讨论, 作下述变换, 定义出归一化振幅: ),(),(,01T z U e P T z A z t T z αβ-=-= (1- 1) 式中, P0为输入脉冲的峰值功率; α为光纤损耗系数; U(z,T)是按随传输损耗减小的脉冲振幅峰值归一化后得到的信号脉冲形式, 它将只反映脉冲的形状和相位信息。这样, 方程(10.2 - 30)变为： U U L e i z U NL z 2α-=?? (1- 2) 方程(1 -2)的解为： ),(),0(),(T z i NL e T U T z U ?= (1 - 3) 22),0(),0(1),(T U L Z T U L e T z NL eff NL z NL =-=-α?α (1 - 4) 说明SPM 效应并不影响初始脉冲的形状, 但产生了随脉冲幅度而变化的相位调制因子由(4) 可以看出非线性相移价NL ? 正比于2 ),0(T U ，那么它的瞬时变化恒等于脉冲光强的变化, 引起脉冲的惆啾效应,使脉冲的不同的部位具有与中心频率饰不同的偏移量 ??? ????????? ??-???? ??=-m m NL eff T T T T L Z T m T 201 20ex p 2)(δω (1 - 5) δω的时间依赖关系可被看做频率咽啾,这种叨啾是由SPM 引起的,它随传输距离的增大而增大。换句话说, 当脉冲沿光纤传输时, 新的频率分量在不断产生这些由SPM 产生的频率分量展宽了频谱使之超过了Z=0处脉冲的初始宽度脉冲频谱展宽的程度与脉冲的形状有关。最大相移与光纤的有效长度、峰值功率有关。最大相移峰值功率T0线性增大。SPM 所致频谱展宽在整个频率范围内伴随着振荡结构通常, 频谱由许多峰

信号的相位调制与解调概要

MATLAB仿真信号的相位调制与解调专业：通信与信息系统姓名：赵* 学号:********* 指导老师：****教授

摘要 Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。另外，本文还利用Matlab的图形用户界面（GUI）功能为仿真系统设计了一个便于操作的人机交互界面，使仿真系统更加完整，操作更加方便。关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab；Simulink；PSK；QPSK；

1.数字调制技术 (2) 2.PSK调制系统 (3) 2.1 QPSK调制部分，原理框图如图七所示 (6) 2.2 QPSK解调部分，原理框图如图八所示： (8) 3.用Simulink实现PSK调制 (9) 3.1 2PSK仿真 (9) 3.1.1调制 (9) 3.1.2 解调仿真 (12) 3.2 QPSK仿真 (13) 3.2.1 QPSK调制框图 (13) 参考文献 (18)

1.数字调制技术通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。在当今信息社会，通信则与遥感，计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人类社会是不可想象的。一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适应。若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。可见，通信是十分重要的。通信传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等等。各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。离散消息也称数字消息。而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音，图像等。连续消息也称模拟消息。因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。第二，当需要保密的时候，可以有效的对基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。数字通信系统可以用下图表示： →→→→→→→→信数信信数信信源道字受道源字信息编编调解译译信源码码调码码者制道器器器器器器图一数字通信在近20年来得到了迅速的发展，其原因是：（1）抗干扰能力强（2）便于进行各种数字信号处理（3）易于实现集成化（4）经济效益正赶上或超过模拟通信（5）传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起来，成为一个统一整体，有利于实现综合业务通信网。

相位调制与解调

1.前言 1.1 序言随着人类社会步入信息化社会，电子信息科学技术正以惊人的速度发展，开辟了社会发展的新纪元。从20世纪90年代开始至今，通信技术特别是移动通信技术取得了举世瞩目的成就。在通信技术日新月异的今天，学习通信专业知识不仅需要扎实的基础理论，同时需要学习和掌握更多的现代通信技术和网络技术。通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。全面、系统地论述了通信系统基本理沦、基本技术以及系统分析与设计中用到的基本工具和方法，并将重点放在数字通信系统上。通信系统又可分为数字通信与模拟通信。传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角度调制模拟信号解调的影响。数字通信的基本原理，包括模数转换、基本AWGN信道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、带限AWGN信道中的数字通信问题、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与译码等，同时对多径信道中的数字通信、多载波调制、扩频、GSM与IS95数位蜂窝通信。随着数字技术的发展原来许多不得不采用的模拟技术部分已经可以由数字化来实现，但是模拟通信还是比较重要的 1.2 设计任务本设计是基于MATLAB的模拟相位（PM）调制与解调仿真，主要设计思想是利用MATLAB这个强大的数学软件工具，其中的通信仿真模块通信工具箱以及M檔等，方便快捷灵活的功能实现仿真通信的调制解调设计。还借助MATLAB可视化交互式的操作，对调制解调处理，降低噪声干扰，提高仿真的准确度和可靠性。要求基于MATLAB的模拟调制与解调仿真，主要设计思想是利用MATLAB、simulink檔、M檔等，方便快捷的实现模拟通信的多种调制解调设计。基于simulink对数字通信系统的调制和解调建模。并编写相应的m檔，得出调试及仿真结果并进行分析。

多进制数字相位调制(MPSK)系统.doc

多进制数字相位调制(MPSK)系统多相移键控(MPSK -多相移键控)也被称为多相位系统,它是二相系统的推广。它是利用不同载波的相位状态来表征数字信息的调制。与二进制数字相位调制相似,它有绝对相位调制(MPSK)和相位调制(MDPSK)两种调制方式。本文以4PSK为例,主要介绍基于Xilinx ISE 仿真软件的多相移键控系统(MPSK)的设计。调制方法是简单的相位选择方法。它只专注于数字系统的设计,而忽略了模拟电路系统。关键词:多相移键控MPSK西林ISE选相方法摘要多进制数字相位调制(MPSK -多相移键控)又称多相制,是二相制的推广。它是利用载波的多种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。与二进制数字相位调制相同,多进制数字相位调制也有绝对相位调制(MPSK)和相对相位调制(MDPSK)两种。本文主要研究基于Xilinx ISE仿真软件设计的多进制数字相位调制(MPSK)系统,以4PSK系统为例。调制方法采用简便的相位选择法,且略去模拟电路系统部分,仅对数字系统进行设计。关键字: 多进制数字相位调制MPSK锡林郭勒ISE相位选择法武汉理工大学《FPGA课程设计》说明书目录摘要1摘要11 多进制数字相位调制11.1 MPSK概念11.2 MPSK原理12 四相相位调制(4PSK) 22.1 4PSK调制22.1.1相位选择法22.1.2直接调相法32.2 4PSK解调42.3 4PSK调制与解调系统设计53 ISE设计与仿真73.1 ISE操作环境73.1.1输入（设计条目)73.1.2综合（综合83.1.3)实现（实施83.1.4)验证（验证83.1.5)下载（下载)93.2 ISE程序设计93.2.1调制系统程

2 相位调制器的结构

2 相位调制器的结构 2.1 “lxl”形式的光相位调制器传统的光学相位调制器 (体相位调制器或波导相位调制器)，只有一条基本的光路，仅考虑单频光通过一个相位调制器的基本结构，即如图3所示的形式，我们称之为“lxl”形式的光相位调制器。图3 相位调制器的基本结构图当光信号通过相位调制器之后，输出光场的表达式为公式为： () () 0+2+=A =A m j t jf t j f t jf t LW LW out E e e ωπ （4）本论文中，假设f(t)是单频正弦波信号，即： ()()() 00sin 2sin RF RF m m f t A f t A t π?ω?=+=+ （5） 2.1.1 体相位调制器我们知道单轴晶体妮酸铿晶体 (3LiNbO ) 以及与之同类型的 3L iT aO 、3 BaTaO 酸铿等晶体，属于同一类晶体点群。它们光学均匀性好，不潮解，因此在光电子技术中经常使用。并且此类晶体在被施加外加电场之后，其折射率椭球就会发生“变形”。以妮酸铿电光材料为例，将该晶体用于相位调制器，可以有以下几种基本的应用方式: 情况1:入射光沿 1 x 方向入射精况1.l ：入射光沿3x 方向偏振情况1.2：入射光沿 2 x 方向偏振情况2:入射光沿3x 方向入射这里只讨论情况1.1，如下图(图4)所示:

图4 体相位调制器的基本结构图如果入射光是万方向的线偏振光，外加电场信号V(t)，则在该方向上的折射率变为: ' 3 23333 12 e e n n n n E γ==- （7）光通过该调制器后的相位变化为: ()3 23312z e e V t n l n n l c c d ω ω?γ? ?= = - ??? （8）体相位调制器是一种电光调制器，具有较大体积的分离器件。为了使通过的光波受到调制，需要改变晶体的光学性质，而这需要给整个晶体施加外加相当高的电压。 2.1.2 波导相位调制器光波导相位调制器件可以把光波限制在微米量级的波导区中，并使其沿一定的方向传播。光波导相位调制器是通过使用电光材料(如 lithium niobate(LN)， lithium tantalate(LT)，gallium arsenide(GaAs)等等)的电光特性以及一定的光波导结构，来实现光的相位调制的。光波导相位调制器能使介质的介电张量(折射率)产生微小的变化，从而使两传播模式之间有一定的相位差，并且由于外场的作用导致波导中本征模传播特性的变化以及两不同模式之间的藕合。以 3 LiNbO 晶体为例子，实际应用中常见的光波导相位调制器结构如下图(图5)所示:

相位偏移调制

相位偏移调制相位偏移调制，又称移相键控（PSK，Phase Shift Keying）是一种利用相位差异的信号来传送资料的调制方式。该传送信号必须为正交信号，其基底更须为单位化信号。一个信号所代表的数学公式一般调制信号的改变部份可分为幅度A（ASK用）、相位（PSK用）及频率（FSK用）三种。其中PSK即利用相位差异来产生的调制方式。 MPSK通用的传输符号之公式。 PSK又可称M-PSK或MPSK，目前有BPSK、QPSK、16PSK、64PSK 等等，常用的只有QPSK。而M是代表传送信号的符号（symbol）种类。符号越多，传送的比特数越多，自然在固定时间可传送越多的资料量（bps）。传输量公式。 BPSK是PSK系列中最简单的一种。它是使用两个相位差180°且正交的信号表示0及1的资料。它在坐标图放置的点并无特别设计，两点皆放在实数轴，分别在0°的点及180°的点。这种系统是在PSK系列中抗噪声能力（SNR）是最佳的，在传送过程中即使严重失真，在解调时仍可尽量避免错误的判断。然而，由于只能调制1 bit 至symbol上，所以不适合用在高带宽资料传送需求的系统上。标准BPSK遵循如下公式：公式包含0和π两个相位。在具体形式中，二进制数据以如下形式传送：

代表零；代表一。其中f c代表载波频率。因此，信号空间可以由单个基函数表示：其中代表一，代表零。 BPSK 的比特错误率(BER) 在白色高斯噪声下表示之公式: BPSK 的BER和和它的符号错误率（SER）是相同的。 QPSK，有时也称作四比特PSK、四相位PSK、4-PSK，在坐标图上看是圆上四个对称的点。通过四个相位，QPSK可以编码2比特符号。图中采用格雷码来达到最小比特错误率（BER）—是BPSK的两倍. 这意味着可以在BPSK系统带宽不变的情况下增大一倍数据传送速率或者在BPSK数据传送速率不变的情况下将所需带宽减半。数学分析表明，QPSK既可以在保证相同信号带宽的前提下倍增BPSK系统的数据速率，也可以在保证数据速率的前提下减半BPSK系统的带宽需求。在后一种情况下，QPSK的BER与BPSK系统的BER完全相同。由于无线电通讯的带宽都是由FCC一类部门所事先分配规定的，QPSK较之于BPSK的优势便开始显现出来：QPSK系统在给定的带宽内可以在BER相同的情况下可以提供BPSK系统两倍的带宽。采取QPSK系统在实际工程上的代价是其接收设备要远比BPSK系统的接收设备复杂。然而，随着现代电子技术的迅猛发展，这种代价已经变得微不足道。较之BPSK系统，QPSK系统在接收端存在相位模糊的问题，所以实际应用中经常采取差分编码QPSK的方式。 QPSK遵循如下公式：

连续相位调制原理

连续相位QAM调制原理 1 引言目前通信领域正处于急速发展阶段，由于新的需求层出不穷，促使新的业务不断产生，因而导致频率资源越来越紧张。在有限的带宽里要传输大量的多媒体数据，提高频谱利用率成为当前至关重要的课题，否则将很难容纳如此众多的业务。正交幅度调制(QAM)由于具有很高的频谱利用率被DVB-C等标准选做主要的调制技术。与多进制PSK(MPSK)调制不同，OAM调制采取幅度与相位相结合的方式，因而可以更充分地利用信号平面，从而在具有高频谱利用效率的同时可以获得比MPSK更低的误码率。但仔细分析可以发现QAM调制仍存在着频繁的相位跳变，相位跳变会产生较大的谐波分量，因此如果能够在保证QAM调制所需的相位区分度的前提下，尽量减少或消除这种相位跳变，就可以大大抑制谐波分量，从而进一步提高频谱利用率，同时又不影响QAM的解调性能。文献中提出了针对QPSK调制的相位连续化方法，本文借鉴该方法，提出连续相位QAM调制技术，并针对QAM调制的特点在电路设计时作了改进。 2 连续相位QAM调制原理 QAM调制原理如图1所示。QAM调制的表达式一般可表示为其中Am=dmA，Bm=emA，式中A是固定的振幅大小，(dm，em)由输入数据确定。利用三角函数关系对(1)式进行变换可得其中

Cm、θm分别表征QAM调制信号在一个码元区间[T，mT)内调制信号的振幅和相角大小。相应的，在相邻的下一个码元区间[mT，T)内，QAM调制信号可表示为比较(2)、(4)式可以发现，普通的QAM调制过程中存在着△θ的相位跳变量。这种相位跳变的存在会增大调制信号的谐波分量，从而使频带展宽。由于有用信息主要集中在频谱的主峰附近，谐波中几乎不含有有用信息，所以从提高频谱利用率的角度，如果能够设法在保持每个码元主要区间内相位不变的前提下，在信号相邻码元的过渡区内逐点连续改变相位的值，直到下一个码元的主要部分，就可以使信号相邻码元之间的过渡区内最大相位差的绝对值趋近于零，从而既可以保证QAM调制所必须的相位差别，又避免了相位改变时的剧烈跳变，可以大大抑制谐波分量。根据以上分析，连续相位QAM调制原理可用如下的公式表示其中称为连续化函数，2τ称为过渡区宽度，而把一个码元的其它部分称为该码元的主要部分。之所以选用这样的连续化函数，是因为考虑到sin函数取值在一l和+1 之间，并且是相当平滑的，这样S(t)的取值范围是[0，1]，于是运用公式(5)和(6)正好可以使相位在过渡区2τ内完成△θ的变化量，即从θm到θm+1的变化是在过渡区内逐渐完成的，这不同于一般QAM调制的相位跳变。在过渡区结束后，即进入一个码元的主要部分时相位已经达到与输入数据相对应的相位值θm+1。这种变化既满足了QAM调制相位转移的要求，又实现了用相位连续变化代替跳变的目的。

多进制数字相位调制(MPSK)系统

Abstract Multiple Phase Shift Keying (MPSK - multiple phase shift keying) is also called multi-phase system, which is the promotion of the two-phase system. It is the modulation to characterize digital information using the different carrier’s phase state. Similar with the Binary Digital Phase Modulation, it has the absolute phase modulation (MPSK) and phase modulation (MDPSK) as the two kinds of modulation methods. This article is mainly about the Multiple Phase Shift Keying system (MPSK) based on Xilinx ISE simulation software design, setting 4PSK as an example. The modulation method is the simple phase-selection method. It only concentrates on the design of digital system, neglecting the analog circuit system. Keywords: Multiple Phase Shift Keying MPSK Xilinx ISE phase-selection method

电光调制器

第三章电光调制器

内容 ?电光调制的基本原理 ?铌酸锂（LiNbO3）电光调制器?半导体电吸收调制器（EAM）

电光调制电光调制：将电信息加载到光载波上，使光参量随着电参量的改变而改变。光波作为信息的载波。强度调制的方式作为信息载体的光载波是一种电磁场：()() 0cos E t eA t ωφ=+r r 对光场的幅度、频率、相位等参数，均可进行调制。在模拟信号的调制中称为AM 、FM 和PM ；在数字信号的调制中称为ASK 、FSK 和PSK 。调制器：将连续的光波转换为光信号，使光信号随电信号的变化而变化。性能优良的调制器必须具备：高消光比、大带宽、低啁啾、低的偏置电压。

电光调制的主要方式直接调制：电信号直接改变半导体激光器的偏置电流，使输出激光强度随电信号而改变。优点：采用单一器件成本低廉附件损耗小缺点：调制频率受限，与激光器弛豫振荡有关产生强的频率啁啾，限制传输距离光波长随驱动电流而改变光脉冲前沿、后沿产生大的波长漂移适用于短距离、低速率的传输系统

电光调制的主要方式外调制：调制信号作用于激光器外的调制器上，产生电光、热光或声光等物理效应，从而使通过调制器的激光束的光参量随信号而改变。优点：不干扰激光器工作，波长稳定可对信号实现多种编码格式高速率、大的消光比低啁啾、低的调制信号劣化缺点：额外增加了光学器件、成本增加增加了光纤线路的损耗目前主要的外调制器种类有：电光调制器、电吸收调制器

调制器调制器连续光源光传输 NRZ 调制格式其他调制格式: ?相位调制 ?偏振调制 ?相位与强度调制想结合光传输RZ 调制格式脉冲光源电光调制折射率的改变通过电介质晶体Pockels 效应和半导体材料中的电光效应光吸收的改变通过半导体材料中的Franz-Keldysh效应量子阱半导体材料中的量子限制的Stark 效应光与物质相互作用相位调制偏振调制 (双折射材料) 强度调制强度调制通过-干涉仪结构-定向耦合

激光束的自聚焦、自散焦与自调制

激光束的自聚焦、自散焦与相位调制引言：在各向同性的非线性介质中，光场会引起介质极化率的实部发生变化，或者说光致折射率变化或产生非线性折射率。光致折射率变化的效应有多种，这里只介绍光学克尔效应，它表述为介质某处折射率变化的大小与该处光强大小成正比。本文介绍自作用（自相位调制）和互作用（交叉相位调制）两种光克尔效应。还要讨论由于高斯光束横向分布的不均匀性，光束在传播过程中引起的自聚焦，自散焦效应的理论，以及相关的时间和空间自相位调制的现象。一．光学克尔效应光克尔效应是指光电场直接引起的折射率变化（即非线性折射率）的效应，其折射率变化大小与光电场的平方成正比，即2E Δn∝。这种效应属于三阶非线性光学效应。具有克尔效应的介质称为克尔介质。光学克尔效应因其产生的非线性极化率的方式不同而被分为两种：（1）自作用光学克尔效应利用频率为ω的信号光自身的光强引起介质折射率变化，同时用一束信号光直接探测在该频率ω下的非线性极化率实部或非线性折射率的大小。（2）互作用光学克尔效应演示这种光克尔效应，需要两束光：泵浦光---引起折射率变化的强光；信号光----探测介质折射率变化大小的弱光。也就是用频率不同（ω’）或偏振方向不同的强泵浦光引起介质折射率变化，同时用频率为ω的弱信号光探测介质非线性极化率实部或非线性折射率的大小。图 1.给出了自作用克尔效应和互作用克尔效应的两个典型例子。 (a)自作用克尔效应（b）互作用克尔效应图1.两种光克尔效应设信号光频率为ω，泵浦光频率为ω’，忽略吸收，自作用克尔效应和互作

用克尔效应的非线性极化强度分别表示为 23(3) 0()3(;,,)()()P E E =- （） ωεχωωωωωω （1.1） 23(3) 0()6(;',-',)(')()P E E = （） ωεχωωωωωω （1.2）在光波传播过程中，折射率的变化会引起光的相位的变化。考虑一个沿Z 方向传播的平面单色波()((z)e i kz wt E E - ω,z)=,光从z=0出发传至z=L,引起介质的折射率变化为Δn,传播常数变化为Δk,相应光波的相位变化为 2KL c =ωπ Δφ=ΔΔnL=ΔnL λ（1.3）上式表明光致折射率变化调制了相位，对自作用光克尔效应和互作用光克尔效应，相应地存在自相位调制（SPM ）和交叉相位调制（XPM ）两种。 1.1自相位调制光克尔效应为讨论自作用光克尔效应中折射率与光场的关系，设频率为ω的强激光入射各向同性介质，仅考虑一阶和三阶效应，其中一阶极化率(1)(1)(1)'i ''χχχ=+和三阶极化率(3)(3)(3)'i ''χχχ=+皆取实部，则总极化强度为 (1)(3) 2(1)'(3)' 00()()() ()3(;,)()() P P P E E E χχ=+=+ ωωωεωεωω,-ωωωω （1.4）根据0D E P ε=+ 和D E ε= ，并定义有效三阶极化率(3)(3)'3'e χχ=,由（1.4）得 2 (1)' (3)0(1+'())e E χ χ =+ εεω （1.5）式中ε是总介电系数，为实数。利用线性介电系数的关系0n =和 (1)'0'(1)=+εεχ，得到2 (1)'01n =+χ,将它代入式（1.5）得到 2 2 (3)'00(())e n E χ =+ εεω （1.6）利用（1.6），得总折射率n 为 (3)'(3)'2 2 1/2 1/2 00020 (/) (1()) ()2e e n n E n E n n χχ==+ ≈+ εεωω （1.7）式中，考虑到等式右边圆括号中的后一项比1小得多。式（1.7）的前项n 0

PZT型相位调制器1

OPE A K ? PZT-LSM 型相位调制器是一款光纤缠绕在压电陶瓷（PZT ）上，利用PZT 压电效应所构成的相位调制器件，采用独特的多层缠绕方法，使得该产品具有高稳定性、高速调制特性，可选配多种类型光纤（见订购信息），可应用于开环相位调制解调、可变光纤延迟线、光纤干涉仪、＆ OTDR 、光纤震动校准等光学传感领域。该模块外形紧凑小巧，方便客户进行系统集成。低的电压驱动能力，适用于标准信号源驱动能力。 ? 极小封装尺寸。 ? 多种光纤类型可选（SM/PM ）。 ? 高速调制速率。 ? 低电压驱动能力。 ? 独特缠绕方式。应用领域 ? 光学（光纤）干涉仪 ? 相位调制器 ? 光纤延迟线 ? ＆OTDR ? 光纤传感

测试图谱性能参数最小值典型值最大值备注 1注：插入损耗在单模时含连接器损耗，保偏时不含连接器损耗。性能指标图1搭建等臂长马赫曾德干涉仪测试图谱测试数据图2 驱动频率29KHz 时，驱动电压与光纤膨胀量

订购参数 ESD Protection The laser diodes and photodiodes in the module can be easily destroyed by electrostatic discharge. Use wrist straps, grounded work surfaces, and anti-static techniques when operating this module. When not in use, the module shall be kept in a static-free environment. Laser Safety The module contains class 3B laser source per CDRH, 21CFR 1040.10 Laser Safety requirements. The module is Class IIIb laser products per IEC 60825-1:1993. 外形尺寸

4.6 恒包络连续相位调制技术-MSK和GMSK

4.6恒包络连续相位调制技术 4.6.1 引言根据前面的学习我们知道，在数字频率调制FSK和数字相位调制PSK体制中，由于已调信号振幅是恒定的，因此有利于在非线性特性的信道中传输。但PSK已调信号的相邻码元存在相位跳变，FSK 已调信号如果没有保证相位连续措施的话，相邻码元的相位也存在跳变。相位跳变会使信号功率谱扩展，旁瓣增大，对相邻频率的信道形成干扰。为了使信号功率谱尽可能集中于主瓣之内，主瓣之外的功率谱衰减速度快，那么信号的相位就不能突变。恒包络连续相位调制技术就是按照这种思想产生的。 MSK和GMSK就是两种在移动通信中常用的恒包络连续相位调制技术。 4.6.2最小频移键控MSK 最小频移键控（Minimum Shift Keying，缩写为MSK）是二进制连续相位FSK（CPFSK）的一种特例，它能够产生恒定包络、连续相位信号，具有正交信号的最小频率间隔，在相邻码元交界处相位连续。 MSK有时也称为快速频移键控(FFSK)。所谓“最小”是指这种调制方式能以最小的调制指数(0.5)获得正交信号；而“快速”是指在给定同样的频带内，MSK能比2PSK的数据传输速率更高，且在带外的频谱分量要比2PSK衰减的快。

MSK 信号的时域表达式为 s s k s s k c MSK T k t kT kT t T a t f A t s )1(,)(22cos )(+≤≤?? ????+-+=?ππ （4.6.1）式中，c f 表示载波频率； A 表示已调信号振幅； s T 表示码元宽度； k a 表示第k 个码元中的信息，其取值为1±； ∑--∞ == 1 2k k k k a π ?表示直到s T k )1(-时的累积（记忆）相位值。设 k k k a k x ?π+- =2 （4.6.2）则式（4.6.1）变为 s s k k s c MSK T k t kT x t a T f A t s )1(,)41 (2cos )(+≤≤?? ????++=π （4.6.3）由表达式（4.6.3）可知：MSK 信号可以表示成在s s T k t kT )1(+≤≤时间间隔内具有两个频率之一的正弦波。如果定义这两个频率为 )1(,41 1-=- =k s c a T f f （4.6.4） )1(,41 2+=+ =k s c a T f f （4.6.5）那么，由式（4.6.3）确定的MSK 信号可以写成如下形式 2,1,)1(212c o s )(1=?? ????+-+=-i k t f A t s k i i M S K ?ππ （4.6.6）频率间隔为 s T f f f 2112= -=? （4.6.7）所以，MSK 调制的调制指数 5.02 1 21==?= ?=s s s T T fT h （4.6.8）为了分析方便，定义

多进制数字相位调制系统课程设计

石家庄经济学院通信实习报告院系：信息工程学院学号：姓名：日期：2013.1.15

一、实习目的 1、通过本次专业课程设计巩固并扩展通信课程的基本概念、基本理论、分析方法和仿真实现方法。 2、结合所学的MATLAB和EDA等软件仿真技术，完成通信专业相关课程内容的建模和设计仿真。到达通信专业相关理论课程有效的巩固和整合，实现将理论知识和软件设计紧密结合。 3、通过本次专业课程设计达到培养学生的创新能力、通信系统建模和仿真设计能力以及软件调试和分析能力的目的。二、实习要求 1、应用通信类软件完成通信系统相关内容的设计和建模，并仿真出正确结果，对仿真波形加以重点分析和说明。 2、按要求格式书写报告，原理充分、设计方法及仿真结果分析正确、条理清晰、重点突出。三、实习内容（1）实习题目多进制数字相位调制系统设计（2）设计原理一、多进制数字相位调制（MPSK）多进制数字相位调制也称多元调相或多相制。它利用具有多个相位状态的正弦波来代表多组二进制信息码元，即用载波的一个相位对应于一组二进制信息码元。如果载波有2k个相位，它可以代表 k位二进制码元的不同码组。多进制相移键控也分为多进制绝对相移键控和多进制相对（差分）相移键控。在MPSK信号中，载波相位可取M个可能值，因此，MPSK信号可表示为假定载波频率是基带数字信号速率的整数倍，则上式可改写为

上式表明，MPSK信号可等效为两个正交载波进行多电平双边带调幅所得已调波之和。因此其带宽与MASK信号带宽相同，带宽的产生也可按类似于产生双边带正交调制信号的方式实现。下面以四相相位调制为例进行讨论。四相调相信号是一种四状态符号，即符号有00、01、10、11四种状态。所以，对于输入的二进制序列，首先必须分组，每两位码元一组。然后根据组合情况，用载波的四种相位表征它们。这种由两个码元构成一种状态的符号码元称为双比特码元。同理，k位二进制码构成一种状态符号的码元则称为k比特码元。二、4PSK信号四相PSK（4PSK）信号实际是两路正交双边带信号。串行输入的二进制码，两位分成一组。若前一位用A表示，后一位用B表示，经串/并变换后变成宽度加倍的并行码（A、B码元在时间上是对齐的）。再分别进行极性变换，把单极性码变成双极性码，然后与载波相乘，形成正交的双边带信号，加法器输出形成4PSK信号。显然，此系统产生的是π／4系统PSK信号。如果产生π／2系统的PSK信号，只需把载波移相π／4后再加到乘法器上即可。

fpga多进制数字相位调制(MPSK)

课程设计题目多进制数字相位调（MPSK）学院信息工程学院专业通信工程班级姓名指导教师年月日

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 多进制数字相位调制（MPSK）初始条件：（1） Quartus II 9.1软件（2）课程设计辅导书：《Xilinx FPGA 设计与实践教程》（3）先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、通信原理要求完成的主要任务: （1）掌握多进制数字相位调制（MPSK）解调原理；（2）掌握仿真软件Quartus II的使用方法；（3）完成用FPGA对多进制数字相位调制（MPSK）解调设计仿真，并对仿真结果进行分析。时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录摘要................................................................ I Abstract .......................................................... I I 1. 绪论 (1) 2. 基本原理及数学模型 (2) 2.1 MPSK的调制原理 (2) 2.2 4PSK信号 (3) 3. 仿真及结果分析 (6) 3.1 MPSK调制电路VHDL程序及仿真 (6) 3.1.1 MPSK调制方框图 (6) 3.1.2 MPSK调制电路符号 (7) 3.1.3 MPSK调制程序注释 (7) 3.1.4 MPSK调制程序仿真及注释 (8) 3.1.5 MPSK调制程序RTL图 (9) 3.2 MPSK解调电路VHDL程序及仿真 (10) 3.2.1 MPSK解调方框图 (10) 3.2.2 MPSK解调电路符号 (11) 3.2.3 MPSK解调程序及注释 (11) 3.2.4 MPSK解调程序仿真及注释 (12) 3.2.5 MPSK解调程序RTL图 (13) 4.设计及实现过程中遇到的问题 (14) 5. 结论 (14) 6．参考文献 (15) 附录一：MPSK调制VHDL程序 (16) 附录二：MPSK解调VHDL程序 (17)

相位生成载波(PGC)调制与解调讲解

相位生成载波（PGC ）调制与解调一、 PGC 调制干涉型光纤传感器的解调方法目前主要有：相位生成载波解调法、光路匹配差分干涉法、差分时延外差法。由于相位生成载波解调信号有动态范围大、灵敏度高、线性度好、测相精度高等优点，是目前光纤传感干涉领域工程上较为实用的解调方法。[1] 相位生成载波的调制分为外调制和内调制。外调制一般采用压电陶瓷（PZT ）作为相位调制器，假设调制信号频率为ω0 ，幅度为C ，调制信号可以表示为（1）式： 0(t)cos(t)C φω= （1）则光纤干涉仪的输出的信号可表示为（2）式： 00cos[(t)(t)]cos[cos(t)(t)]s s I A B A B C φφωφ=++=++ （2）式中，A 为直流量， B 为干涉信号幅度。s (t)Dcos(t)(t)s φωψ=+，其中，?s (t) 不仅包含了待测信号D cos ωs t ，还包括了环境噪声引起的相位变化ψ(t)。将（2）式按 Bessel 函数展开，得到（3）式[2]： k k 02k 02k 1010J (C)2(1)J (C)cos 2k t cos (t)2(1)J (C)cos(2k 1)t sin (t)s s k k I A B ωφωφ∞ ∞+==?????? =++---+?? ?????????? ∑∑ (3) 二、 PGC 解调微分交叉相乘（differential and cross —multiply ，DCM ）算法和反正切算法是两种传统的 PGC 解调算法，此外,文献[1]中还介绍了三倍频DCM 算法，基频混频PGC 算法，基于反正切算法和基频混频算法的改进算法，反正切-微分自相乘算法（Arctan-DSM ）算法。下面分别介绍DCM 算法和反正切算法。 2.1 微分交叉相乘（DCM ）算法 DCM 算法的原理图如图1所示：图1 DCM 算法原理图输入的干涉信号I 分别与基频信号10cos S G t ω=和二倍频信号20cos 2S H t ω=进行混频，再通过低通滤波器滤除高频成分，可以得到信号的正弦项（5）式和余弦项（6）