通信原理实验系统中psk调制解调模块的改进设计(附件)【字数：8168】
摘 要PSK调制解调,作为数字通信中一个重要的知识点,是通信原理课程中“数字调制”这一章节中的主要内容之一，也是通信系统实验箱的一个基本部件。通信实验箱实验箱系统一般采用模块化的设计，这些模块可以实现通信基础实验、通信原理部件实验、各种复用/解复用及均衡实验和通信系统实验。为了更近一步的了解通信原理部件实验中的PSK调制与解调，本文重点研究通信原理实验系统中PSK调制解调模块的改进设计。选择一个适用于学校实验提高学生动手操作能力的方案。
目 录
第一章 绪论 1
1.1通信实验系统的研究背景 1
1.2本课题研究的目的 1
第二章 PSK的调制与解调 2
2.1PSK调制的基本原理 2
2.2PSK信号的产生方法 2
2.3CPSK和DPSK信号产生的方法 3
2.4PSK解调的基本原理 4
2.5PSK解调实现的方法 5
第三章 PSK调制与解调的方案设计 6
3.1PSK调制解调的原理与框图 6
3.2用实验箱（硬件法）实现PSK的调制与解调 7
3.3用MATLAB（软件法）实现PSK的调制与解调 9
3.4用FPGA实现PSK的调制与解调 10
3.5三种方案优缺点的比较 12
3.6选定硬件方案实现 13
第四章 实验箱系统中PSK的调制与解调的改进设计 14
4.1调制的实验原理 14
4.2实验步骤 14
4.3实验内容及测试点波形 15
4.4PSK解调的实验原理 19
4.5实验步骤及内容 20
4.6实验测试点及波形 20
4.7实验指导书的优化和实验箱系统的改进 22
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1通信实验系统的研究背景
自从有了人类社会，通信就开始存在并发展至今。如今的通信是借助电信号这个载体传递或交换消息。为了适应通信事业的新理论、新技术，培养专业的通信人才是一项重要的任 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
务。因此作为通信工程的学生需要掌握组成通信系统的各功能部件的工作原理。通信系统学习的重点是组成系统的各基本部件的的调整和测试。怎样才能透彻的了解各个部件呢？那就需要同学们亲自做实验，在实验中了解各模块的作用和实现方法。只有在了解各个模块的的基础上才能深入研究通信实验系统。
1.2本课题研究的目的
为了找到最合理的实验箱PSK模块调制解调的改进方案，我需要查阅和搜集各种资料，比较验证通信原理技术，查找出相对较好的PSK调制解调实现方法。目前，实现PSK调制与解调的方法有三种：1、用实验箱实现2、用MATLAB实现3、用FPGA实现。该论文主要运用所学过的通信原理技术，结合理论与实验，具体叙述三种方案的不同实现方法并比较出各自的优劣。我需要研究PSK调制的工作原理，熟悉并掌握PSK调制系统原理图，PSK调制波形示意图以及绝对码—相对码变换电路。还需要认真比较各种PSK调制解调方法的优势以及不足之处。本次论文的目的是选择出一个最适用于实验箱中PSK调制解调改进的方案，并对选择的方案详细的说明。
第二章 PSK的调制与解调
2.1PSK调制的基本原理
相位键控就是通过载波的不同相位来传递数字信息同时保持振幅和频率是不变的。在二进制PSK调制中初始相位“0”和“π”分别对应二进制中的“0”和“1”。
因此2PSK信号的时域表达式如式21：
E2psk(t)=Acos(ωct+φn) 式（21）
式（21）中φn表示第n个符号的绝对相位如式22：
φn =
式（22）
不难看出这两种用来表示信号的码元是波形相同但是极性相反的，因此，2PSK信号可以用一个双极性矩形脉冲序列和正弦载波相乘得到如式23：
E2PSK(t)=S(t)cosωct 式（23）
2.2PSK信号的产生方法
相乘法：用二进制基带不归零矩形脉冲信号S(t)和载波相乘，如图21所示：
/
图21 相乘法
相位选择法：用开关电路电路去选择相位相差π的同频载波,如图22所示。
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图22 相位选择法
2.3CPSK和DPSK信号产生的方法
我们应用较多的是DPSK信号但是它的调制规律复杂所以DPSK信号的产生大多采用码变换加CPSK调制获得[1]。
2.3.1相位选择法实现CPSK调制
设载波振荡器产生信号为：αCos2πfct,加到模拟开关1，同时该振荡器经倒相器变为αcos(2πfct+π)，加到模拟开关2。基带信号和它的倒相信号分别作为模拟开关1和模拟开关2的控制信号。当基带信号为“1”码时，模拟开关1导通，输出信号为αCos2πfct；基带信号为“0”码时，模拟开关2导通，输出信号为αcos(2πfct+π)。输出端得到CPSK信，如图23所示。
/
图23 相位选择法电路原理图
2.3.2调相法实现CPSK调制
基带信号控制模拟开关1和模拟开关2轮流导通，模拟开关1输出接在运算放大器的同向输入端。模拟开关2输出接在运算放大器的反向输入端。当基带信号为“1”码时，模拟开关1导通，运算放大器输出信号αCos2πfct；当基带信号为“0”码时，模拟开关2导通，运算放大器输出信号为αcos(2πfct+π)。因此，运放输出端得到CPSK信号。图24中W1可调节输出反向载频幅度使它与同相输出的载频幅度相等，W2用来调节输出的CPSK信号功率[2]。
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图24 CPSK调相法电路原理图
2.3.3DPSK的实现方法
目 录
第一章 绪论 1
1.1通信实验系统的研究背景 1
1.2本课题研究的目的 1
第二章 PSK的调制与解调 2
2.1PSK调制的基本原理 2
2.2PSK信号的产生方法 2
2.3CPSK和DPSK信号产生的方法 3
2.4PSK解调的基本原理 4
2.5PSK解调实现的方法 5
第三章 PSK调制与解调的方案设计 6
3.1PSK调制解调的原理与框图 6
3.2用实验箱（硬件法）实现PSK的调制与解调 7
3.3用MATLAB（软件法）实现PSK的调制与解调 9
3.4用FPGA实现PSK的调制与解调 10
3.5三种方案优缺点的比较 12
3.6选定硬件方案实现 13
第四章 实验箱系统中PSK的调制与解调的改进设计 14
4.1调制的实验原理 14
4.2实验步骤 14
4.3实验内容及测试点波形 15
4.4PSK解调的实验原理 19
4.5实验步骤及内容 20
4.6实验测试点及波形 20
4.7实验指导书的优化和实验箱系统的改进 22
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1通信实验系统的研究背景
自从有了人类社会，通信就开始存在并发展至今。如今的通信是借助电信号这个载体传递或交换消息。为了适应通信事业的新理论、新技术，培养专业的通信人才是一项重要的任 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
务。因此作为通信工程的学生需要掌握组成通信系统的各功能部件的工作原理。通信系统学习的重点是组成系统的各基本部件的的调整和测试。怎样才能透彻的了解各个部件呢？那就需要同学们亲自做实验，在实验中了解各模块的作用和实现方法。只有在了解各个模块的的基础上才能深入研究通信实验系统。
1.2本课题研究的目的
为了找到最合理的实验箱PSK模块调制解调的改进方案，我需要查阅和搜集各种资料，比较验证通信原理技术，查找出相对较好的PSK调制解调实现方法。目前，实现PSK调制与解调的方法有三种：1、用实验箱实现2、用MATLAB实现3、用FPGA实现。该论文主要运用所学过的通信原理技术，结合理论与实验，具体叙述三种方案的不同实现方法并比较出各自的优劣。我需要研究PSK调制的工作原理，熟悉并掌握PSK调制系统原理图，PSK调制波形示意图以及绝对码—相对码变换电路。还需要认真比较各种PSK调制解调方法的优势以及不足之处。本次论文的目的是选择出一个最适用于实验箱中PSK调制解调改进的方案，并对选择的方案详细的说明。
第二章 PSK的调制与解调
2.1PSK调制的基本原理
相位键控就是通过载波的不同相位来传递数字信息同时保持振幅和频率是不变的。在二进制PSK调制中初始相位“0”和“π”分别对应二进制中的“0”和“1”。
因此2PSK信号的时域表达式如式21：
E2psk(t)=Acos(ωct+φn) 式（21）
式（21）中φn表示第n个符号的绝对相位如式22：
φn =
式（22）
不难看出这两种用来表示信号的码元是波形相同但是极性相反的，因此，2PSK信号可以用一个双极性矩形脉冲序列和正弦载波相乘得到如式23：
E2PSK(t)=S(t)cosωct 式（23）
2.2PSK信号的产生方法
相乘法：用二进制基带不归零矩形脉冲信号S(t)和载波相乘，如图21所示：
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图21 相乘法
相位选择法：用开关电路电路去选择相位相差π的同频载波,如图22所示。
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图22 相位选择法
2.3CPSK和DPSK信号产生的方法
我们应用较多的是DPSK信号但是它的调制规律复杂所以DPSK信号的产生大多采用码变换加CPSK调制获得[1]。
2.3.1相位选择法实现CPSK调制
设载波振荡器产生信号为：αCos2πfct,加到模拟开关1，同时该振荡器经倒相器变为αcos(2πfct+π)，加到模拟开关2。基带信号和它的倒相信号分别作为模拟开关1和模拟开关2的控制信号。当基带信号为“1”码时，模拟开关1导通，输出信号为αCos2πfct；基带信号为“0”码时，模拟开关2导通，输出信号为αcos(2πfct+π)。输出端得到CPSK信，如图23所示。
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图23 相位选择法电路原理图
2.3.2调相法实现CPSK调制
基带信号控制模拟开关1和模拟开关2轮流导通，模拟开关1输出接在运算放大器的同向输入端。模拟开关2输出接在运算放大器的反向输入端。当基带信号为“1”码时，模拟开关1导通，运算放大器输出信号αCos2πfct；当基带信号为“0”码时，模拟开关2导通，运算放大器输出信号为αcos(2πfct+π)。因此，运放输出端得到CPSK信号。图24中W1可调节输出反向载频幅度使它与同相输出的载频幅度相等，W2用来调节输出的CPSK信号功率[2]。
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图24 CPSK调相法电路原理图
2.3.3DPSK的实现方法
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