课程设计任务书学生姓名：岳雯珏专业班级电信1102班指导教师：吴魏工作单位：信息工程学院题目：PSK通信系统的设计初始条件：具备通信课程的理论知识；具备模拟与数字电路基本电路的设计能力；掌握通信电路的设计知识，掌握通信电路的基本调试方法；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、完成PSK移频数据传输电路的设计，实现基带信号的PSK传输功能，收发波形一致。

2、完成系统中相关调制、传输以及解调模块电路的设计。

3、载波信号频率：256KHz、峰值：5V；基带信号为M序列，峰值为1V的方波。

4、安装和调试整个电路，并测试出结果；5、进行系统仿真，调试并完成符合要求的课程设计书。

时间安排：二十二周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年月日目录绪论 (1)1.基本原理 (2)1.1 2PSK信号的基本原理 (2)1.2 2PSK信号的调制 (2)1.3 2PSK信号的解调 (2)1.4 M序列发生器组成与工作原理 (3)2. 方案设计 (4)2.1 调制电路部分 (4)2.2 解调电路部分 (4)3 单元电路设计 (5)3.1 调制电路的设计 (5)3.2 解调电路的设计 (7)4.原理图设计与仿真 (9)4.1 原理图设计 (9)4.2 仿真结果 (9)5. 实物的制作 (12)5.1调制电路部分 (12)5.2解调电路部分 (12)5.3 元件清单 (13)5.4 实物调试 (13)6.心得体会 (15)7.参考文献 (16)绪论Psk调制是通信系统仿真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multisim软件仿真。

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。

1.基本原理1.1 2PSK信号的基本原理2PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。

就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。

两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。

2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。

图1.1 2PSK信号典型波形1.2 2PSK信号的调制相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。

在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。

因此，2PSK信号的时域表达式为：其中， 表示第n个符号的绝对相位：因此，上式可以改写为：1.3 2PSK信号的解调2PSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，本次课设采用的是极性比较法对2PSK信号进行解调。

图1.3.1 PSK解调原理框图图1.3.2 PSK相干解调各点波形示意图1.4 M序列发生器组成与工作原理M序列也称作伪随机序列，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。

我们用D触发器构成四级移位寄存器组成，形成长度为15位码长的伪随机码序列，码率约为800bit/s。

如图1.4，是由4级D触发器和异或门组成的4级反馈移位寄存器。

本电路是利用带有两个反馈抽头的4级反馈移位寄存器，该电路输出的信码序列为： 111101*********。

图1.4 M序列的产生2.方案设计2.1 调制电路部分2PSK的调制有模拟调制方法和键控法两种，本次课程设计我们采用的是键控法。

所谓绝对移相是以载波的不同相位的绝对值来直接传送相应二进制数字信号的一种调制方式，简称2PSK。

通常用已调载波的“0”相和“π”相，分别表示二进制数字的“1”和“0”。

绝对相移2PSK的电路主要由五部分组成。

高频载波可知直接输入到开关电路，高频载波有一路需要输入到反相器，使其产生180度相移，然后输入到开关电路。

这样便有两路信号输入到开关电路，“0”相和“π”相。

实际使用调制器时，用门电路完成键控法，将输入的M序列信号一分为二，一路为原信号，另一路为取反后的M序列，两路信号和在一起便可输出2PSK信号。

图2.1 键控法2.2 解调电路部分2PSK调制信号从调制信号输入端输入，同步载波从载波输入端输入。

两信号经过鉴相器，相位相同的输出0，相位相反的输出为1，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，经电压比较器输出，再进行抽样判决，就可以得到数字基带信号。

3 单元电路设计3.1 调制电路的设计反相器是将输入的载波反相，即生成π相波，由虚短虚断可知，反相器负端和反馈端电阻是一样大的。

电路图如图所示：图3.1.1 反相器经反相后，0相波和π相波，一起输入到键控电路中，其内部构造如下：图3.1.2 键控开关数字基带M序列信号由以下电路产生：图3.1.3 M序列的产生由以上单元电路连接后，便可得到调制部分的电路图，如图所示：图3.1.4 调制部分电路图完成上述单元电路的连接后，便可得到调制部分的电路图，产生正确的2PSK信号后，将其作为输入，开始完成已调信号的解调。

3.2 解调电路的设计2PSK信号输入到解调模块时，要经过鉴相器，低通滤波器，比较器和抽样判决器，才能从个从已调信号中解调出来。

鉴相器是由一个异或门构成的，一端输入的是载波信号，另一端输入的是已调信号。

图3.2.1 鉴相器经过鉴相器后，再通过低通滤波器，电路及参数如下：图3.2.2 低通滤波器分析：计算低通电路中的电阻和电容参数，截止频率公式为已知截止频率为8KHZ，确定R3为10千欧，C1为0.01UF,C2为1500PF，从而可以算出R1约为3千欧。

经过低通滤波器后，再经过抽样判决，即可得到矩形波信号，从已调信号中恢复调制信号。

原理图如图3.2.3所示：（因为经过比较电路后没有信号输出，所以没接比较电路）图3.2.3 抽样判决通过连接以上部分可以得到解调电路，从已调信号中恢复出原始的调制信号，解调部分电路图如下图所示：图3.2.4 解调部分电路图4.原理图设计与仿真4.1 原理图设计图4.1 PSK通信系统电路图4.2 仿真结果M序列为111101*********,幅度为1V，频率为8KHZ。

产生M序列高电平为5V，低电平为0，需要将5V降为1V，我是用了5个同样大小的电阻，使输出降为1V。

图4.2.1 M序列的产生经过键控开关以后，波形如下图所示，其中上一路为M序列，下一路为键控开关输出序列：图4.2.2 已调信号波形分析：从图上可以看到，高电平和低电平期间，载波的幅度和频率都没有改变，但载波的相位发生了改变。

在电平发生跳变的时刻，载波的相位也有180度的跳变，这与理论十分吻合，说明得到的2PSK信号是正确的。

这个图是把M序列的频率改为256KHZ，这样方便观察，可以看到M序列跳变的地方，相位也发生改变。

经过鉴相器后，波形图如下，上面一路是鉴相后波形，下面一路为M序列。

图4.2.3 鉴相器输出波形经过低通滤波电路之后，波形图如下:图4.2.4 低通电路的输出波形分析：上图可以看出，经过低通电路后，输出的波形走势与M序列能保持基本一致，达到了实验要求。

抽样判决后后，得到以下的输出波形，上面一路为M序列，下面一路为解调出来的信号波形。

图4.2.5 解调信号输出波形分析：从上图中可以看出，解调出来的信号波形，与原来的M序列一致，只是在时间上有一定的延时。

由于此次电路设计用到了很多数字器件，会引起一定的延时。

仿真结果表明，设计的电路可以完成2PSK信号的产生以及解调。

5.实物的制作5.1调制电路部分图5.1 调制电路正面图5.2解调电路部分图5.2 解调电路正面图5.3 元件清单图5.3 元件清单5.4 实物调试M序列的产生波形，可以看出，在实验室的示波器上显示为111101*********。

图5.4.1 实物上M序列的产生不用M序列时，输入方波，解调出的波形也是方波。

如图所示，上一路是解调出的波形，下一路是输入的方波。

图5.4.2 解调出的波形用M序列作为基带信号，输出波形如下图，其中上一路是M序列，下一路为输出波形。

图5.4.3 输出的波形6.心得体会这一次《通信原理》课程设计，我们组抽到的题目是PSK通信系统的设计。

因为在实验课上，我们曾经设计过FSK，所以一开始还觉得应该不成问题，可是后来在仿真和制作实物的过程中，还是遇到了一些问题。

不过，我们四个人分工合作，一起讨论，最后还是顺利完成了这一次的课程设计。

我负责的部分元器件的选取和原理图的设计，PSK通信系统可以分为调制电路和解调电路两个部分来设计。

其中，调制电路部分由反相器、键控开关、M序列发生器组成；解调电路由鉴相器、低通电路和比较器组成。

在调制电路中，由反相器将载波信号反相，得到π相信号，将0相和π相信号加上基带M序列信号通过键控开关输出，就得到了PSK的已调信号。

在解调电路中，鉴相器是一个异或门，两端是载波信号和已调信号，当两者同相时，鉴相器输出是0，当两者反相时，输出是1；再将鉴相器输出的信号输入到低通电路中，滤除高频信号，得到基本与M序列走势相同的波形；最后，将这个信号再进行抽样判决中，得到和M序列一致的波形，只是因为器件存在时延，所以输出的解调信号相比原M 序列信号有一定的时延。

后来，我用到Multisim进行原理图的设计和仿真，在实践中，基本掌握了Multisim 软件的用法，感觉Multisim的功能比较强大，仿真效果很好。

在仿真的时候，我总是会把模拟信号和数字信号弄混，导致有时应该选芯片却使用了门电路，刚开始不出结果也是因为这个原因。

在低通电路的设计中，也出现了问题，后来找到祁老师帮忙改参数，才最终做出来，在此，由衷地对祁老师表示感谢。

后来，我们一起去买了元件，分成两块板子焊接。

我焊接的是解调部分的电路，最后在实验室能调出原有的M序列波形。

虽然焊接的过程很辛苦，但是大家分工合作，一起调试，一起找问题，感觉还是很好的。

总的来说，这一次课程设计，我的收获还是很大的。

在和同组的同学们分工合作的过程中，锻炼了自己的能力，也加深了对书本理论知识的理解。

这对以后的学习和课程设计也有指导性的帮助。

7.参考文献[1] 樊昌信.张甫翔.通信原理.国防工业出版社，2001[2] 曹志刚.现代通信原理.清华大学大学出版社，1992[3] 康华光.模拟电子技术基础.高等教育出版社，2006[4] 钱恭斌.实用通信与电子线路的计算机仿真.电子工业出版社，2001[5] 赵淑范等. 电子技术实验与课程设计. 清华大学出版社，2006.8。