实验报告2dpsk

二进制差分相位键控（2DPSK ）的调制1、实验目的（1）了解2DPSK 系统的电路组成、工作原理和特点；（2）分别从时域、频域视角观测2DPSK 系统中的基带信号、载波及已调信号； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容以PN 码作为系统输入信号，码速率Rb ＝20kbit/s 。

（1）采用键控法实现2DPSK 的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2DPSK 等信号的波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理2DPSK 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。

假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与之间的关系为则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK 信号的载波相位关系如下表所示数字信息与 之间的关系也可以定义为2DPSK 信号调制过程波形如图1所示。

0,01φπ⎧∆=⎨⎩表示数字信息“”，表示数字信息“”()()1 1 0 1 0 0 1 102DPSK 0 0 0 0 0 00 0 0 0ππππππππππ二进制数字信息：信号相位：或0,10φπ⎧∆=⎨⎩表示数字信息“”，表示数字信息“”1 0 0 1 0 1 1 02图12DPSK信号调制过程波形从上图可以看出，2DPSK信号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。

2DPSK信号调制器原理图如图2所示。

开关电路图2 2DPSK信号调制器原理图其中码变换即差分编码器如图3所示。

在差分编码器中：{an}为二进制绝对码序列，{dn}为差分编码序列。

D触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView中此延迟环节一般可不采用D触发器，而是采用操作库中的“延迟图符块”。

图3差分编码器4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果采用键控法进行调制的组成如图4所示：图4 键控法调制的系统组成其中图符0产生绝对码序列，传码率为20kbit/s。

图符2和图符3实现差分编码；图符5输出正弦波，频率为40k Hz；图符29对正弦波反相；图符7为键控开关，输出2DPSK信号。

图符的参数设置如表1所示。

表1：键控法图符参数设置表编号库/名称参数0Source: PNSeq Amp = 1 v，Offset = 0 v，Rate = 20e+3 HzLevels = 2，Phase = 0 deg，Max Rate = 200e+3 Hz2Logic: XOR Gate Delay = 0 sec， Threshold = 0 v，True Output = 1 v，False Output = -1 v，Rise Time = 0 sec， Fall Time = 0 secMax Rate = 200e+3 Hz3Operator:DelayNon-Interpolating，Delay = 50e-6 sec= smpOutput 0 = Delay ，Output 1 = Delay - dT t2Max Rate (Port 1) = 200e+3 Hz5Source:SinusoidAmp = 1 v， Freq = 40e+3 Hz，Phase = 0 degOutput 0 = Sine t6 t29 t7 ，Output 1 = CosineMax Rate (Port 0) = 200e+3 Hz29Operator:NegateMax Rate = 200e+3 Hz7Logic: SPDT Switch Delay = 0 sec，Threshold = 500e-3 v，Input 0 = t5 Output 0，Input 1 = t29 Output 0Control = t2 Output 0，Max Rate = 200e+3 Hz 系统定时：起始时间0秒，终止时间秒，采样点数301，采样速率200e+3Hz，获得的仿真波形如图5所示。

（a）绝对码序列（b）相对码序列（c）未调载波信号（d）二相相对调相（2DPSK）信号（f）绝对码与相对码瀑布图图5调制过程仿真波形从图5（b）和（d）波形对比中可以发现，绝对码序列中的“1”使已调信号的相位变化π相位；绝对码的“0”使已调信号的相位变化0°相位。

绝对码和2DPSK的瀑布图如图6所示。

图6 绝对码和2DPSK的瀑布图5、主要信号的功率谱密度调制信号的功率谱如图7所示。

图7调制信号的功率谱正弦载波的频谱如图8所示。

图8 正弦载波的频谱2DPSK的功率谱如图9所示。

图9 2DPSK的功率谱由图7可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz）的频率范围之内，即基带带宽为20kHz；又由图5（b）可见，相对码序列为双极性脉冲序列，不含有直流分量，所以，不含离散谱。

由图8可见，载频信号的频谱位于40kHz，且频谱较纯。

由图9可见，已调信号的频谱为DSB信号，因为调制信号为双极性不归零脉冲，用双极性不归零码对载波进行相乘的调制，可以达到抑制载波的目的，即已调信号的频谱中，只有载频位置，没有载波分量，频带宽度为40kHz。

用SystemView仿真实现二进制差分相位键控（2DPSK）的解调1、实验目的（1）了解2DPSK系统解调的电路组成、工作原理和特点；（2）掌握2DPSK系统解调过程信号波形的特点；（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容以2DPSK作为系统输入信号，码速率Rb＝20kbit/s。

（1）采用相干解调法实现2DPSK 的解调，分别观察系统各点波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理[相干解调法]2DPSK 信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，对2DPSK 信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。

解调器原理图和解调过程各点时间波形如图13(a)、(b)所示：其中码反变换器即差分译码器组成如图14所示。

在差分译码器中：{ˆnd }为差分编码序列，{ˆn a}为差分译码序列。

D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView 中此延迟环节一般可不使用D 触发器，而是使用操作库中的“延迟图符块”。

(a )a b c d e f (b )e 1011000a b c d e f(b )e 出101100图13 2DPSK 信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果[相干解调法]相干解调法的系统组成如图16 所示。

图 16 相干解调法的系统组成其中，图符11为带通滤波器，图符18实现相干载波的提取，图符16为乘法器，图符20为低通滤波器，图符22、23、24实现抽样判决，图符27、30实现差分解码。

图符30输出再生的绝对码。

图符的参数设置如表3所示。

表3：相干解调法图符参数设置表编号库/名称参数11Operator:Linear SysButterworthBandpass IIR3 PolesLow Fc = 40e+3 Hz,Hi Fc = 80e+3 HzQuant Bits = None,Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled,Max Rate = 200e+3 Hz 图1 4 差分译码器16Multiplier:Non Parametric Inputs from t11p0 t18p3 Outputs to 17 20Max Rate = 200e+3 Hz18Comm: Costas VCO Freq = 40e+3 Hz, VCO Phase = 0 deg, Mod Gain = 1Hz/vLoop Fltr = 1 + 1/s + 1/s^2,Output 0 = Baseband InPhaseOutput 1 = Baseband Quadrature ,Output 2 = VCO InPhaseOutput 3 = VCO Quadrature t16 t19Max Rate (Port 3) = 200e+3 H20Operator:Linear SysButterworthLowpass IIR 3 Poles ,Fc = 20e+3 Hz, Quant Bits = None, Init Cndtn = TransientDSP Mode Disabled, Max Rate = 200e+3 Hz22Operator: Sampler Interpolating, Rate = 200e+3 Hz, Aperture = 0 secAperture Jitter = 0 sec, Max Rate = 200e+3 Hz23Operator: Hold Last Value, Gain = 1,Out Rate = 200e+3 HzMax Rate = 200e+3 Hz24Logic: Buffer Gate Delay = 0 sec, Threshold = 0 v, True Output = 1v,False Output = -1 v, Rise Time = 0 sec, Fall Time = 0secMax Rate = 200e+3 Hz27Operator: Delay Non-Interpolating, Delay = 50e-6 sec= smpOutput 0 = Delay t30 t34 ,Output 1 = Delay - dTMax Rate (Port 0) = 200e+3 Hz30Logic: XOR Gate Delay = 0 sec, Threshold = 500e-3 v, True Output= 1 vFalse Output = -1 v, Rise Time = 0 sec, Fall Time =0 secMax Rate = 200e+3 Hz调制信号为PN序列，码速率Rb＝20kbit/s；正弦载波的频率为40k Hz。

系统定时：起始时间0秒，终止时间秒，采样点数500，采样速率200e+3Hz，获得的仿真波形如图17所示。

（a）二相相对调相（2DPSK）信号（b）带通滤波器的输出（c）提取的相干载波（d）乘法器的输出（e）低通滤波器的输出（f）解调输出的相对码（g）解调输出的绝对码图17相干解调过程的仿真波形2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图如图18所示。

图18 2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图眼图如图19所示。