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更新：调整后的暑期开放性实验 作者:方安安 发布时间:2007/7/28 14:37:03 最后修改时间:2007/7/28 14:37:03 来源:
开放性通信原理实验内容
地点：信工楼 A309 A312
开放性实验一 通信原理多种信号的产生
实验内容
1.多种数字信号产生及形成实验
2.帧同步信号识别、提取与分析实验
3.伪随机码、特殊码观察测量分析实验
4.简易正弦波信号产生及用途实验
一. 实验目的
1.了解多种时钟信号的产生方法。
2.掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法。
3.了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程。
二. 实验电路工作原理
时钟信号乃是其他各级电路的重要组成部分，在通信电路及其他电路中，若没有时钟信号，则电路基本工作条件将得不到满足而无法工作。
（一）电路组成
信号发生器电路是供给实验箱各实验系统的各种时钟信号和其他有用信号与测试信号，实验电路原理框图和实验电原理图见江西科学技术出版社出版南昌大学方安安主编的<<现代通信设计.实验.测试>>一书的实验一中图1-1所示 ,书中的图1-2是信号发生器电原理图，由以下电路组成：
1.内时钟信号源。
2.多级分频及脉冲编码调制（PCM CODEC）系统收、发帧同步信号产生电路。
3.伪随机序列码产生电路。
4.简易正弦信号发生器电路。
（二）电路工作原理
1.内时钟信号源
内时钟信号源电路由晶振J101（4.096MHz）、电阻R101和R102、电容C101、非门U101：A、U101：B、U106：B组成，若电路加电工作后，在U101：A的输出端输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz，经过D触发器进行二分频，输出为2.048MHz方波信号，输出送到信号转接开关K101的1脚。
2.三级基准信号分频电路及PCM编码调制收发帧同步信号产生电路
该电路的输入时钟信号为2.048MHz的方波，即测量点TP101端，由可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成的三级分频电路组成，逐次分频变成8KHz窄脉冲。 U102、U103、U104的第二引脚为各级时钟输入端，输入时钟为2.048MHz、128KHz、8KHz。由第一级分频电路产生的128KHz窄脉冲和由第二级分频电路产生的8KHz窄脉冲进行与非后输出，即为PCM编译码器中的收、发分帧同步信号，波形如书中图1-3所示。
3.伪随机码发生器电路
众所周知，伪随机序列，也称作m序列，它的显著特点是：（a）随机特性；（b）预先可确定性；（c）可重复实现。
本电路采用带有两个反馈的三级反馈移位寄存器。若设初始状态为111（Q2Q1Q0=111），则在CP时钟作用下移位一次后，由Q1与Q0模二加产生新的输入Q=Q0ÅQ1=1Å1=0，则新状态为Q2Q1Q0=011。当移位二次时为Q2Q1Q0=001；当移位三次为Q2Q1Q0=100；移位四次后为Q2Q1Q0=010；移位五次后为Q2Q1Q0=101；移位六次后为Q2Q1Q0=110；移位七次后为Q2Q1Q0=111；即又回到初始状态Q2Q1Q0=111。该状态转移情况可直观地用“状态转移图”表示。见书中图1-5。书中图1-6是实验系统中伪随机序列码发生器电原理图。从图中可知，这是由三级D触发器和异或门组成的三级反馈移存器。在测量点TP108处的码型序列为1110010周期性序列。
4.简易正弦波信号发生器
书中图1-7是简易正弦信号发生器电路图，其实是由一个截止频率为ωH二阶低通滤波器和一个截止频率为ωL的二阶高通滤波器组合而成。其二阶低通滤波器由U004：D(TL084)等元件组成。其二阶高通滤波器由U004：C(TL084) 等元件组成。
三. 实验内容
1.多种数字信号产生及形成实验：
TP101，TP102，TP205，TP301，TP304
TP401，TP503，TP802，TP901，TP902。
2.帧同步信号识别、提取与分析实验：
TP103，TP104，TP504。
3.伪随机码、特殊码观察测量分析实验：
TP107，TP108。
4.简易正弦波信号产生及用途实验：
TP105，TP106。
(注：以后实验中的实验测量点TP205、TP301、TP304等处的波形与TP101相似。)
四. 测量点说明
1.TP101：频率为2.048MHz的时钟信号。
2.TP102：频率为128KHz的窄脉冲信号，用于下一级分频电路的逐次分频。
3.TP103：频率为8KHz的窄脉冲信号，脉冲宽度为7.8uS。
4.TP104：频率为8KHz的窄脉冲信号，脉冲宽度为0.488uS。在PCM编码工作时，TP104 = TP504。
5. 5.TP105：频率为2KHz或1KHz的方波，用于变换成频率为2KHz或1KHz的简易正弦信号波形。由信号转接开关K102决定，即：K102的1、2脚，送入2KHz方波信号;K102的2、3脚，送入1KHz方波信号．
6. 6.TP106：频率为2KHz或1KHz的简易正弦信号波形，用于增量调制编码和PCM编码时的语音信号，通过导线接入到S201输入端。此时分别能观察并测量出稳定的输出数字信号波形来，主要是在没有数字存贮示波器的情况下用此点波形做实验时是最好的。它由信号转接开关K102决定，即：
K102的1、2脚，送出2KHz简易正弦信号波形，
K102的2、3脚，送出1KHz简易正弦信号波形。
在测试简易正弦波信号输出波形时，注意调节W101、W102两个电位器。
其电位器的作用：
W101：改变高通滤波电路反馈量的大小，使其工作在稳定的状态。
W102：改变输出简易正弦波形的幅度。
7. ７.TP107：常态时没有波形输出，只有当CPU工作时才有波形。此时为2KHz或32KHz的时钟信号。
8. ８.TP108：常态时没有波形输出，只有当CPU工作时才有波形。此时输出波形是码元速率为2KHz或32KHz的1110010伪随机信号。
1.分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。
2.根据实验测试记录，画出各测量点的波形图。
3.对实验讨论思考题加以分析，并作出原理图与工作波形图。
4.写出做本实验的心得体会，对本实验有什么要求与意见提出来。
开放性实验二 脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
实验内容
1.抽样定理实验
2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验
一.实验目的
1. 通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。
2. 通过实验对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。
二.实验电路工作原理
（一）电路组成
脉冲幅度调制实验系统实验电路原理框图见<<现代通信设计.实验.测试>>一书的实验四中图4-1所示，由输入电路、调制电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成，如书中图4-2所示。
（二）实验电路工作原理
1.输入电路
该电路由低通滤波、限幅电路等组成。其中，低通滤波器主要用在发送端的波形编码电路中，即发送端通道电路中。该电路还用于PCM、增量调制编码电路中，见书中图4-2所示。在实验三中已作说明。
由限幅二极管D601、D602组成双向限幅电路，防止外加输入信号幅度过大而损坏后面调制电路中的场效应管器件。电路电原理图如书中4-2所示。
2.调制电路
调制电路见书中图4-2中的BG601。这是一种单管调制器，采用场效应管3DJ6F，利用其阻抗高的特点和控制灵敏的优越性，能很好的满足调制要求。取样脉冲由该管的S极加入，D极输入音频信号，由于场效应管良好的开关特性，在TP602处可以测到脉冲幅度调制信号，该信号为双极性脉冲幅度信号，不含直流分量。
3DJ6的G极为输出负载端，接有取样保持电路，由R601、C601以及R602等组成，由开关K601来控制，在做调制实验时，K601的2端与3端相连，能观察其取样定理的波形。在做系统实验时，将K601的1端与2端相连，即与解调滤波电路连通。
3.脉冲发生电路
该部分电路详见书中图4-2所示，主要由555及其它元件组成，这是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉宽、频率可调的方波信号，可通过改变CA601的电容来实现输出脉冲频率的变化，以便用来验证取样定理。可在TP606处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。
4.解调与滤波电路
解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。组成了一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。该电路还用在接收通道电路中，即PCM译码、增量调制译码电路中，可在TP605处观测滤波器解调后的信号波形。
5.功放输出电路
功放电路主要用来放大输出信号，提高解调后的音频信号输出功率。该电路选用了常见的小功率运放LM386，配以少量的外围元件来完成。放大后的音频信号由喇叭作为负载输出。
三.实验内容
1.抽样定理实验
2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验
四. 测量点说明
1.TP601：在S201输入端输入一个300-3400Hz的小幅度正弦波信号，若幅度过大，则被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些。方法是：可改变外部信号源的幅度大小，或调节通信话路终端发送滤波器电路中的电位器 W001。
2.TP602：2.TP602：抽样脉冲波形输出，其抽样脉冲波形由抽样时钟电路(测量点TP606)决定，在抽样时钟电路里，在CA601中插上电容，可改变抽样时钟的频率。电容值在5600pf~0.1mf 之间选取。
3.TP603：3.TP603：抽样脉冲波形保持输出。
4.TP604：4.TP604：收端PAM信号，由发端PAM调制信号送入，由开关K601的1脚与2脚相接。
5.TP605：收端PAM解调信号输出，由通信话路终端接收滤波器输出，输出幅度的大小可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器W003进行调节。
6.TP606：抽样时钟信号输出，其抽样频率由CA601上的电容决定，以决定抽样频率是大于8KHZ或等于8KHz还是小于8KHz，用频率计测量其频率的大小。电容值在5600pf～0.1mf 之间选取。
五. 实验报告要求
1.绘出所做实验的电路、仪表连接调测图。并列出所测各点的波形、频率、电压等有关数据，对所测数据做简要分析说明。必要时借助于计算公式及推导。
2.若发生实验事故，请将事故的原因、现象、处理的过程在实验报告中解释清楚。
开放性实验三 脉冲编码调制（PCM）及系统实验
实验内容
1.用同步的简易信号观察A律PCM八比特编码的实验
2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验
3.PCM编码时分多路复用时序分析实验
—. 实验目的
1.加深对PCM编码过程的理解。
2.熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。
3.了解PCM系统的工作过程。
二. 实验电路工作原理
（一） PCM基本工作原理
脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。
所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s。
所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。
所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。
由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。
PCM系统实验的电原理图见<<现代通信设计.实验.测试>>一书的实验五中图5-1所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=258个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如书中图5—2所示。
在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和m律。
A律PCM用于欧洲和我国，m律用于北美和日本。它们的编码规律如书中图5-3所示。图中给出了信号抽样编码字与输入电压的关系，其中编码方式（1）为符号/幅度数据格式，Bit7表
示符号位，Bit6～0表示幅度大小；（2）为A律压缩数据格式，它是（1）的ADI（偶位反相）码；（3）为m律压缩数据格式，它是由（1）的Bit6～0反相而得到，通常为避免00000000码出现，将其变成零抑制码00000010。
(二)PCM编译码电路TP3067芯片介绍
1.编译码器的简单介绍
模拟信号经过编译码器时，在编码电路中，它要经过取样、量化、编码，如书中图5-4(a)所示。到底在什么时候被取样，在什么时序输出PCM码则由A→D控制来决定，同样PCM码被接收到译码电路后经过译码低通、放大，最后输出模拟信号到话机，把这两部分集成在一个芯片上就是一个单路编译码器，它只能为一个用户服务，即在同一时刻只能为一个用户进行A\D及D\A变换。编码器把模拟信号变换成数字信号的规律一般有二种，一种是μ律十五折线变换法，它一般用在PCM24路系统中，另一种是A律十三折线非线性交换法，它一般应用于PCM 30\32路系统中，这是一种比较常用的变换法.模拟信号经取样后就进行A律十三折线变换，最后变成8位PCM码，在单路编译码器中，经变换后的PCM码是在一个时隙中被发送出去，这个时序号是由A→D控制电路来决定的，而在其它时隙时编码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个PCM帧里只在一个由它自己的A→D控制电路决定的时隙里输出8位PCM码，同样在一个PCM 帧里，它的译码电路也只能在一个由它自己的D--A控制电路决定的时序里，从外部接收8位PCM 码。其实单路编译码器的发送时序和接收时序还是可由外部电路来控制的，编译码器的发送时序由A→D控制电路来控制。我们定义为FSx和FSr，要求FSx和FSr是周期性的，并且它的周期和PCM的周期要相同，都为125μS，这样，每来一个FSx，其Codec就输出一个PCM码，每来一个FSr，其Codec就从外部输入一个PCM码。
书中图5-4(b)是PCM的译码电路方框图，工作过程同图5-4(a)相反，因此就不再讨论了。
2.本实验系统编译码器电路的设计
我们所使用的编译码器是把Codec和Filter集成在一个芯片上，它的框图见书中图5－5所示。该器件为TP3067。图5-6是它的管脚排列图。
3.引脚符号
符号 功 能
VPO+ 接收功率放大器的非倒相输出
GNDA 模拟地，所有信号均以该引脚为参考点
VPO- 接收功率放大器的倒相输出
VPI 接收功率放大器的倒相输入
VFRO 接收滤波器的模拟输出
Vcc 正电源引脚，Vcc = +5V士5%
FSR 接收帧同步脉冲，FSR为8kHz脉冲序列。
DR 接收帧数据输入.PCM数据随着FSR前沿移入DR
BCLKR\CLKSESL 在FSR的前沿后把数据移入DR的
位时钟，其频率可从64kHz至2.48MHz。
MCLKR\PDN 接收主时钟，其频率可以为1.536MHz、
1.544MHz或2.048MHz.
MCLKx 发送主时钟，其频率可以是1.536MHz，1.544MHz或2.048MHz.它允许与MCLKR异步，同步工作能实现最佳性能。
BCLKx PCM数据从Dx上移出的位时钟，频率从64kHz至2.048MHz，必须与MCLKx同步。
Dx 由FSx启动的三态PCM数据输出。
FSx 发送帧同步脉冲输入，它启动BCLKx并使Dx上PCM数据移到Dx上。
ANLB 模拟环回路控制输入，在正常工作时必须置为逻辑“0”，当拉到逻辑“1”时，发送滤波器和前置放大器输出被断开，改为和接收功率放大器的VPO+ 输出连接。
GSx 发送输入放大器的模拟输出。用来在外部调节增益。
VFxI- 发送输入放大器的倒相输入。
VFxI+ 发送输入放大器的非倒相输入。
VBB 负电源引脚，VBB = - 5V± 5% 。
4.PCM编译码电路
PCM编译码电路所需的工作时钟为2.048MHz， FSR、FSx的帧同步信号为8KHz窄脉冲，书中图5-7是短帧同步定时波形图，图5-8是时钟电路测量点波形图，图5-12是它的电原理图，图5-9是PCM 编译码电路的波形图。
在本实验中选择A-Law变换，以2.048Mbit来传送信息，信息帧为无信令帧，它的发送时序与接收时序直接受FSx和FSR 控制。还有一点，编译码器一般都有一个PDN降功耗控制端，PDN=0时，编译码能正常工作，PDN=1时，编译码器处于低功耗状态，这时编译码器其它功能都不起作用，我们在设计时，可以实现对编译码器的降功耗控制。
三. 实验内容
1.用同步的简易信号观察A律PCM八比特编码的实验
2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验
3.PCM编码时分多路复用时序分析实验
具体内容方法如下：
a.在不加信号的情况下，用二踪示波器测量TP501-TP508各点处的波形，仔细观察。
b.从实验一中的信号发生器TP106输入一单音频正弦信号至S201，单音频正弦信号的幅度大小可由W102、W001进行调节，再测量TP501-TP508各点波形，仔细测量TP505的输出PCM数字信号，观察PCM输出的8比特码并作详细记录，画出各点波形并分析其相位关系。
c.外加信号输入一正弦信号至S202中，重复上述“2”的过程及步骤进行实验。
d.用音频夹子线连接，将外加广播信号源接入S201信号插座中，用二踪示波器观察输入、输出波形。喇叭接在K000的1、2脚，仔细鉴别话音传输质量与效果。
四. 测量点说明
1.TP501：在S201输入端输入一个300～3400Hz的正弦波信号，若幅度过大，则被陷幅电路陷幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些，方法是，可改变外部信号源的幅度大小，或调节通信话路终端发送滤波器电路中的电位器 W001。
2.TP502：波形同TP501，但幅度可能被放大，也可能被减小，幅度可由通信话路终端发送滤波器电路中的电位器 W001进行调节。
3.TP503：频率为2.048MHz的主时钟信号。TP503 = TP101。
4.TP504：频率为8KHz的分帧同步信号， TP504 = TP104。
5.TP505：PCM编码输出数字信号，数据的速率是64KHz，为8比特编码，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。
6.TP506：PCM译码输入数字信号，波形同TP505，由开关K501的1与2相连。
7.TP507：PCM译码输出模拟信号，波形同TP501。
8.TP508：PCM译码输出模拟信号，波形同TP507，但幅度可能被放大，也可能被减小，幅度可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。
五. 实验报告要求
1.画出实验电路的实验方框图，并叙述其工作过程。
2.画出实验过程中各测量点的波型图，注意对应相位关系。
3.写出本次实验的心得体会，以及对本次实验有何改进意见。
开放性实验四 二相BPSK(DPSK)调制实验
实验内容
1.二相BPSK调制实验
2.二相DPSK调制实验
一. 实验目的
1.掌握二相BPSK（DPSK）调制的工作原理及电路组成。
2.了解载频信号的产生方法。
3.掌握二相绝对移相与相对移相的转换方法。
二. 实验电路工作原理
在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。
1.内载波发生器
二相BPSK(DPSK)调制实验系统的内载波发生器电路原理框图可见<<现代通信设计.实验.测试>>一书的实验九中图9-1所示。它是二相PSK（DPSK）调制器电路框图。书中图9-2是它的电原理图。
数字相位调制又称为移相键控。它是利用载波相位的变化来传递数字信息的。通常又可把它分成绝对相移与相对相移两种方式。绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。那么，怎样才能让载波不同相位的绝对值来传递信息呢？如果让所传输的数字基带信号控制载波相位的改变，而载波的幅度和相位都不变，那么就得到载波相位发生变化的已调信号。这种调制方式称为数字相位调制。即移相键控PSK调制。
PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。
当传送的消息为一随机序列时，例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号，则传送的调相信号也相应的为一随机振荡序列，其相位与传送消息相对应，如图9-3所示。 下面对书中图9-2中的电路作一分析。
电路如书中图9-4所示，来自信号发生器的1.024MHz或512KHz方波信号输入至开关K304，经过由U301等元件组成反相运算变换器，将方波信号变换成正弦波信号，调节W301可改变输出信号的幅度。由BG301等元件组成的是射随器电路，它起隔离作用。
2.载波倒相器
模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，如书中图9-2所示，电路由U304等组成，来自1.024MHz载波信号输入到U304的反相输入端2脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即p相载波信号。为了使0相载波与p相载波的幅度相等，在电路中加了电位器W302。
3.信码反相器
由U305：C（74LS04）组成。
4.模拟开关相乘器
对载波的相移键控是用乘法器来实现的，常用的乘法器有环行调制器、模拟乘法器集成电路以及模拟开关电路等，本实验用的是模拟开关4066作乘法器，见书中图9-2右半部分。从图中可知，0相载波与p相载波分别加到模拟开关1：U302：A的输入端（1脚）、模拟开关2：U302：B的输入端（11脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的控制输入端（13脚），它反极性加到模拟开关2的控制输入端（12脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关1的控制端输入为高电平，模拟开关1导通，输出0相载波，而模拟开关2的控制端输入为低电平，模拟开关2截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关1的控制端输入为低电平，模拟开关1截止。而模拟开关2的控制端输入为高电平，模拟开关2导通。输出p相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出控制开关K303合路叠加后输出，即为二相PSK调制信号，如图9-6所示。
在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。
上面已对绝对相移作了分析，那么相对移相的含义是什么？
所谓相对移相，就是利用载波相位的相对值来传递信息，也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息，所以也称为“差分移相”。理论分析和实际试验证明：在恒参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经济有效地利用频带。所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广泛的应用。
DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列{an}，通过差分编码器变成相对码序列{bn}，然后再用相对码序列{bn}，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。书中图9-6是绝对与相对码转换电路。按键SW301，用来将D触发器Q端输出置“1”。
在绝对相移方式中，由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的，因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0相变p相或p相变0相），则恢复的数字信息就会发生0变1或1变0，从而造成错误的恢复。在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。如，由于某种突然的骚动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现，但如果传输的是计算机输出的数据信号，将会使恢复的数据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。
DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。
绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。
相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。
书中图9-8（a）是差分编码器电路，可用模二加法器作延时器（延时一个码元宽度Tb)来实现这两种码的互相转换。
设输入的相对码an为1110010码，则经过差分编码器后输出的相对码bn为1011100，即bn= anÅ bn–1。书中图9-8（b）是它的工作波形图。
三. 实验内容
1.二相BPSK调制实验
用内载波发生器产生的信号作输入载波信号来观察TP301 ～ TP309各测量点的波形。
2.二相DPSK调制实验
加入差分编码器电路来传输二相DPSK信号，即将开关K301置成2脚与3脚相连，其它开关设置不变，重做上述内容。
四. 测量点说明
1.TP301：输入方波信号，K304的1与2相连，频率为1024KHz方波信号。
K304的2与3相连，频率为512KHz方波信号。
2.TP302：输入载波信号，K304的1与2相连，频率为1024KHz正弦波信号。
K304的2与3相连，频率为512KHz正弦波信号。
当输入载波信号波形不好时，可调节电位器W301。
3.TP303：波形同TP302，但波形反相，波形不好时，可调节电位器W302。
4.TP304：32KHz工作时钟信号。
5.TP305：数字基带信号绝对码输出波形，码型有：1110010码。
6.TP306：数字基带信号相对码输出波形，码型有：
a. 1110010码， K302的2与3相连
b. 1010码， K302的4与5相连
c. 1100码， K302的5与6相连
7.TP307：PSK的0相载波输出，当K303都断开时。
8.TP308：PSK的π相载波输出，当K303都断开时。
9.TP309：PSK调制信号输出波形，当K303都相连时，即1与2、3与4脚都相接。
五. 实验报告要求
1.简述DPSK调制电路的工作原理及工作过程。
2.根据实验测试记录（波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系）依此画出调制器各测量点的工作波形，并给以必要的说明。
开放性实验五 FSK调制解调实验
实验内容
1.频率键控（FSK）调制实验
2.频率键控（FSK）解调实验
一. 实验目的
1.理解FSK调制的工作原理及电路组成。
2.理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。
二. 实验电路工作原理
数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性的能力较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。
数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。
本实验电路中，由实验一提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，即为相位连续的数字调频信号。
(一) FSK调制电路工作原理
FSK调制解调原理框图可见<<现代通信设计.实验.测试>>一书的实验十二中图12-1所示。它图12-2是它的电路原理图。
由图12-1可知，输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制f1=32KHz
的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。
电路中的两路载频(f1、f2）由内时钟信号发生器产生，经过开关K901，K902送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U901∶A与U901∶B(4066)。
关于FSK调制原理波形见图12-3所示。
(二) FSK解调电路工作原理
FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。
FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理十分简单，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。
解调器框图如书中图12-4所示。解调器电路原理图如图12-5所示。
FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。 MC14046集成电路内有两个数字式鉴相器(PDⅠ、PDⅡ)、一个压控振荡器(VCO)，还有输入放大电路等，环路低通滤波器接在集成电路的外部。
压控振荡器的中心频率设计在32KHz。书中图12-6中R1、R2、C1主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R3、C2构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间的前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。
由书中图12-5可知，当锁相环锁定时，环路对输入FSK信号中的32KHz载波处于跟踪状态，32KHz载波经输入整形电路后变成矩形载波。此时鉴相器PDⅡ输出端(引脚13)为低电平，锁定指示输出(引脚1)为高电平，鉴相器PDⅠ输出(引脚2)为高电平，PDⅠ输出和锁定指示输出经或非门U903∶A(74LS32)和U904∶B(74LS04)后输出为低电平，再经积分电路和非门U904∶C(74LS04)输出为高电平。再经过U904∶D(74LS04)整形电路反相后从输出信号插座S902输出。环路锁定时的各点工作波形如书中图12-7所示。
当输入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏，鉴相器输入端的两个比较信号存在频差，经鉴相器PDⅠ后输出一串无规则矩形脉冲，而锁定指示(第1引脚)输出为低电平，PDⅠ输出和锁定指示输出经或非门U903∶A与U904∶B后，输出仍为无规则矩形脉冲，这些矩形脉冲经积分器和非门U904∶C后输出为低电平。环路失锁时的各点波形如书中图12-8所示。
可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。
三. 实验内容及实验步骤
1.测试FSK调制电路TP901—TP907各测量点波形，并作详细分析。
2.测试FSK解调电路TP908—TP910各测量点波形，并作详细分析。
3.观察FSK解调输出TP910～TP912波形，并作记录。并同时观察FSK调制端的基带信号，比较两者波形，观察是否有失真。
四. 测量点说明
1.TP901：32KHz方波信号，由K901的1与2相连。
2.TP902：16KHz方波信号，由K902的1与2相连。
3.TP903：作为 fC1 = 32KHz载频信号，由K901的1与2相连。幅度不等时，可调节电位器W901。
4.TP904：作为 fC2 = 16KHz载频信号，由K902的1与2相连。幅度不等时，可调节电位器W902。
5.TP905：作为F = 2KHz或8KHz的数字基带信号输入，由开关K904决定。K904的1与2相连：码元速率为2KHz的1110010码，K904的2与3相连：码元速率为8KHz的10101010码。
6.TP906：波形与TP905反相。
7.TP907：FSK调制信号输出。送到FSK解调电路的输入开关K903的1脚。
8.TP908：FSK解调信号输入。由FSK解调电路的输入开关K903的1与2脚接入。
9.TP909：FSK解调电路工作时钟，正常工作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有偏差，可调节电位器W903或W904和CA901的电容值。
10.TP910：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同TP905。
注：在FSK解调时，
K904只能是1与2相连，即解调出码元速率为2KHz的1110010码。
K904的2与3脚不能相连，否则FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码信号，因为此时F ＝ 8KHz，fC2 ＝ 16KHz，所以不满足4F ≤fC1 的关系，因为此时它们的频谱重叠了。所以在此项实验做完后，应注意把开关K904设置成1与2相接通的状态。
五. 实验报告要求
1.画出测试点的各点波形。
2.写出改变4046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响?
3.采用锁相环解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比有否产生延迟?
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