2DPSK通信傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究與仿真分析

李勝澤，周星宇，胡靖巖

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧 興城 125100)

數(shù)字調(diào)制是通信調(diào)制技術(shù)中最為常見的方法，很多通信傳輸系統(tǒng)需要用數(shù)字調(diào)制來完善傳輸部分。常見的一些數(shù)字信息傳輸調(diào)制和解調(diào)方法有2PSK、2ASK、2DPSK等，其中2DPSK方法在抗噪音方面能力最強(qiáng)，在高速和遠(yuǎn)區(qū)間信號(hào)傳導(dǎo)的方面應(yīng)用較多[1]。

本文數(shù)據(jù)通信傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究目標(biāo)主要是建立2DPSK傳輸系統(tǒng)，應(yīng)用2DPSK信息傳輸?shù)囊恍┬再|(zhì)原理，結(jié)合Multisim平臺(tái)進(jìn)行2DPSK傳輸系統(tǒng)的仿真和電路模型構(gòu)建。通過仿真的結(jié)果，對(duì)比分析原數(shù)字信號(hào)和2DPSK信號(hào)顯示的波形，來驗(yàn)證2DPSK傳輸?shù)母咝院蜏?zhǔn)確性。通過設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握2DPSK調(diào)制方法的工作原理，同時(shí)檢驗(yàn)系統(tǒng)中各設(shè)備的作用，為以后傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)和應(yīng)用研究打好基礎(chǔ)。

1 2DPSK通信調(diào)制與解調(diào)原理

2PSK通信調(diào)制方法傳達(dá)信號(hào)是根據(jù)數(shù)字波形的相位差進(jìn)行，2DPSK調(diào)制方法傳送信號(hào)也是根據(jù)前后碼元的波形相位差進(jìn)行。碼元an與前碼an-1元波形相位差假設(shè)是Δφ，an與Δφ的運(yùn)算式：

(1)

相鄰碼元的電平變化量產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的波形相位差[2]，所以碼元行列{an}的碼元所對(duì)應(yīng)的2PSK和2DPSK數(shù)字信號(hào)相同，可以求出2DPSK通信調(diào)制解調(diào)方式的原理圖，圖1所示。

圖1 2DPSK通信調(diào)制解調(diào)原理圖

因?yàn)閿?shù)字信息的第n個(gè)碼元an的差分碼bn，關(guān)系公式是bn=an+bn-1，所以在差分編碼器中有延時(shí)器安裝。延時(shí)器可以對(duì)比分析兩個(gè)相鄰的碼元，求出延時(shí)碼元的an。

2 2DPSK傳輸系統(tǒng)仿真電路搭建與分析

從Multisim14軟件[3]的庫中選擇合適的運(yùn)算單元設(shè)備來搭建2DPSK傳輸系統(tǒng)仿真電路[4]，將模擬調(diào)制的結(jié)果接入示波器中，根據(jù)展示的波形情況分析。圖2是2DPSK通信傳輸系統(tǒng)的鍵控調(diào)制設(shè)備原理圖。

圖2 2DPSK通信調(diào)制設(shè)備原理圖

四蹤示波器將仿真結(jié)果波形展示出來，如圖3、圖4、圖5所示，調(diào)制后的信號(hào)與原數(shù)字信號(hào)也就是不規(guī)律的方波信號(hào)。對(duì)比波形可以看出，當(dāng)方波信號(hào)向上或向下變化時(shí)，相位會(huì)直接翻轉(zhuǎn)π。

圖3 數(shù)字信號(hào)的仿真波形

圖4 2DPSK通信調(diào)制波形

圖5 2DPSK信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形對(duì)比圖

仿真的過程很完整，但是仍出現(xiàn)一些問題，當(dāng)按下運(yùn)行開關(guān)時(shí)整個(gè)仿真系統(tǒng)開始運(yùn)作，一開始得到的m序列信號(hào)不穩(wěn)定，振幅比原來信號(hào)發(fā)生器設(shè)置的要高，大概是12 V～13 V之間，過了不到5秒之后趨于穩(wěn)定，振幅變?yōu)? V～7 V之間的一個(gè)固定值，2DPSK信號(hào)從始至終都很穩(wěn)定，振幅保持在7.8 V左右。

為了方便觀察，將時(shí)間軸的比例由2 ms/Div改為5 ms/Div。這是仿真剛開始的幾秒鐘，可以看出一開始方波信號(hào)的振幅不穩(wěn)定，但之后振幅不變了，恢復(fù)了穩(wěn)定性，如圖6所示。

圖6 2DPSK通信傳輸問題仿真波形

通過多次改變發(fā)送端的發(fā)送頻率發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)送頻率較小時(shí)容易出現(xiàn)這種情況，在現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)送數(shù)字信號(hào)不可能頻率會(huì)低，所以把發(fā)送頻率增大就解決了這種問題。仿真相對(duì)來說比較成功[5]。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)敘述2DPSK通信傳輸系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)工作原理，結(jié)合Multisim仿真軟件設(shè)計(jì)出2DPSK通信傳輸系統(tǒng)。通過增加頻率解決方波信號(hào)開始階段振幅不穩(wěn)定的問題，對(duì)比分析仿真模型的波形結(jié)果，驗(yàn)證2DPSK通信傳輸調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)原理。