10实验十 QPSK实验（正交调制）

实验十 QPSK实验（正交调制） 一、实验目的 1、 学习QPSK中频调制器原理。 2、 正交调幅法QPSK中频调制器硬件实现方法。 3、 数字中频调制方式与频带利用率。 二、实验仪器 1、 计算机 一台 2、 通信基础实验箱 一台 3、 100MHz 示波器 一台 4、 频谱分析仪 一台 5、 螺丝刀 一把 三、实验原理 QPSK 系统在现代数字通信中起过重要作用，由于该系统稳定性好、门限特 性好、电路实现简单等优点在数字通信和卫星通信中得到广泛应用。直至数字 通信发展到今天，QPSK 系统仍然在进一步广泛应用，例如在无线数据传输系统 宽带双向网络的上行信道、卫星电视等。 正交调幅法实现 QPSK 中频调制器的原理框图如图 10-1 所示。主要由 5个 模块组成： (1) 时钟源 (2) FPGA 组成的“基带信号处理”电路 (3) 载波发生器 (4) 正交调制器 (5) 中频滤波放大 图 10-1 QPSK 中频调制器原理框图 调制器的主要技术指标是： (1) 信码率 8Mb/S (2) 中频频率 35M（可微调） (3) 采用模拟乘法器方式 QPSK 调制 (4) 调制输出电平大于 500mv 四、实验内容及步骤 1、在 MAXPLUSⅡ 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 平台下进行电路设计 QPSK 调制器中，基带处理电路由 2 分频器、伪随机码发生器 nrz、扰码 sc、串并变换 sp、四相差分编码 ccodera 组成，如图 10-2 所示。 wire 图 10-2 QPSK 调制器基带处理电路 FPGA 引脚定义： CLK 83 脚（外部16.9M 时钟） 1/2cp 37 脚 NNRZ 39 脚 X 40 脚（并行输出1） Y 48 脚（并行输出2） X11 50 脚（并行输出1送到乘法器12脚） X12 52 脚（并行输出2送到乘法器5脚） 参考 MAXPLUSⅡ的操作方法进行电路编译和仿真。 2、实验板设置 (1) 接通SW_6（用短路块），晶体振荡器X1产生16.9344M时钟信号，T8为该时 钟频率的测试点。 (2) K2的“1”脚置“ON”。将16.9344Mc时钟信号送到FPGA第83脚（全局时钟 脚）。 实验板跳线和开关设置 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ： 名称 设置 说明 SW_6 接通 晶体振荡器 X1 电源 K2 的“1”脚 接通 1 2 3 4 时钟送 FPGA 83 脚 SW_14 接通 振荡器电源 （中频载波） J15 接通 载波信号送到 90 度移相器 J17 接通 2DPSK 送中频 滤波器 J18 1-2 接通 放大器输出 3、将实验电路.pof 文件配置到 FPGA 芯片 (1) 将BYTBLASTER 一端连接到计算机并行口，另一端连接到实验板BYTBLASTER 口。 (2) 打开电源开关K1。 (3) 在MAXPLUSⅡ 菜单下选Programmer，然后点击Program开始下载。 4、QDPSK 调制器实验电路互连 实验电路如图 10-3（a）、（b）所示。主要由四部分组成： (1) 数字电路（包括 NRZ 信号源、扰码、串并变换、四相差分编码、电平 变换） (2) 载波发生器（采用 VCO 电路构成，实验时可以微调中频频率，观察 QPSK 变化） (3) 模拟乘法器（因为是 QPSK 实验，需要 2 个模拟乘法器，因此使用模拟 乘法器 1和 2） (4) 声表面波滤波器滤波、中频放大 对于载波发生器（VCO）：载波发生器电路见“VCO 实验”。 (1) 用短路块接通 SW_14 ，给 VCO 电路供。 (2) 用短路块接通 J15，将载波信号连接到 90 度移相器。 (3) 用示波器测量 J22（1、2 测试点）为 35M 载波信号。 实验时首先要将时钟信号源、FPGA 组成“基带信号处理”电路、载波发 生器和正交调制器这 4 个基本模块通过跳线进行互连。 (1) 接通 SW_6 (2) 将拨动开关“K2”的“1”脚置“ON” (3) 接通 SW_14、J15 (4) 测试 T23、T24 有基带信号，然后调整 W2 使 T25 为 2DPSK 调制，调整 W3 使 T26 为 2DPSK 调制，最后接通 J16，微调 CC2 使 J16 为 QPSK 信 号。 1 2 3 4 16.9344M 时钟发生器 K2 实验测试点 T18 T8 T15 T16 T17 FPGA内部电路 J19 J20 R37 R38 R33 R36 2 15 4 5 12 13 W2 W3 +5V +5V 载波0度 载波90度 I Q R29 R28 R32 R31 去滤波器 （a） 通过分压电阻后 信码幅度设定在 0.5V-1V之间 I路2DPSK 调制输出 NRZ码 发生器 扰码 串/并 差分编码 VCO 35M + QPSK时域测量 QPSK频域测量 SAW 中放 QPSK时域测量 QPSK频域测量 Q路2DPSK 调制输出 QPSK 调制输出 （b） 图 10-3 QDPSK 调制器实验电路互连 5、实验测试 用示波器按照测试点表要求测量数据。 QPSK 实验测试点表： 测试点名称 测试点波形 说明 T8 16.9MC 晶体振荡器输出 T5 16.9MC 时钟选择开关输出 T15 8．45MC 二分频输出时钟信号 37 脚 T17 NRZ 码 39 脚 T18 X （P1） 40 脚 T19 Y （P2） 48 脚 T23 X11 （P1） 连接到乘法器 12 脚 T24 X12 （P2） 连接到乘法器 5 脚 本实验要求对 2DPSK 调制信号在滤波前后的时域及频域波形进行测量和分 析。测试点及波形参考如下： (1) 先用示波器测 T8（或 T5）为 16.9M 晶体振荡器输出时钟。 (2) 用示波器测 T15 为 8.4M 二分频输出时钟信号。 (3) 用示波器测 T16 为 NRZ 输出信号 (4) 测试 T25 I 路调制波形 (5) 测试 T26 Q 路调制波形 (6) I 路调制波形和 Q 路调制波形同时显示波形 (7) 用短路块短接 J16，即 I 路和 Q 路线性相加就完成 QPSK 调制，QPSK 已调波形如下所示 当 IQ 幅度有误差时的 QPSK 波形，这时需要调整 W2、W3 当 90 度移相有误差时的 QPSK 波形，这时需要调整 CC2 滤波放大及性能测试： 实际应用时已调信号频谱不能太宽，数字调制器都要进行限带处理，采用 滤波器在中频处进行限带处理方法称作中频成形。本实验采用了典型中频限带 频谱成形。限带滤波器采用定制的 35M 声表面波中频滤波器，-3db 带宽为 8Mc。下列照片为实测频率特性。 使用该表面波滤波器及附加放大器，需要设置以下跳线： 名称 设置 说明 J17 接通 正交调制器输出送到滤波器和放大器 J18 1-2 接通 滤波放大后送到Q9 接口 J18 2-3 接通 滤波放大后送到Q9 接口 滤波前 8Mb/s QPSK 调制信号频率谱 经过声表面波中频滤波器后 QPSK 调制信号时域波形 经过声表面波中频滤波器后 QPSK 调制信号频域波形 五、实验报告内容要求 1、 正交调制实现 QPSK 调制原理说明 2、 画出完整的 QPSK 调制器实验框图 3、 电路仿真波形记录 4、 实际测量信号记录及分析（时域和频域） 实验十 QPSK实验（正交调制） 一、实验目的 二、实验仪器 三、实验原理 四、实验内容及步骤 1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计 2、实验板设置 3、将实验电路.pof文件配置到FPGA芯片 4、QDPSK调制器实验电路互连 5、实验测试 五、实验报告内容要求