2022年通信原理FSK调制系统实验指导书 .pdf

1 / 10 实验、二进制频移键控技术2FSK）实验 二） 2FSK 调制系统设计与仿真一、实验目的1. 通过实验深入理解、掌握二进制频移键控技术2FSK ）的调制原理。2. 掌握2FSK ）调制系统模型的构建技术。3. 掌握2FSK ）调制技术的设计与实现方法。4. 深入理解、掌握二进制频移键控2FSK ）调制系统各模块间参数的设置及相互间的关联与影响。5. 能够按不同用户的技术指标需求，进行2FSK ）调制系统的设计。6. 掌握2FSK ）调制系统的测试方法。7. 掌握对 2FSK ）调制系统的相关参数、信号波形及频谱进行分析的方法。二、实验仪器 软/硬件环境及所需元器件模块）1. PC机一台2. 安捷伦科技 EESof 软件 ADS：Advanced Design System 2005A 3. 计算机操作系统： Win 2000, Win XP, HP Unix11.0, Sun Unix 5.8 等4. 元器件模块：（1） Sinusoid正弦波信号发生器 Sinusoid signal generator）；（2） Data 数字序列信号发生器 Data generator）；（3） 信号类型转换器 Signal Converters）：TimedToFloat 信号类型转换器、 FloatToTimed 信号类型转换器；（4） TimedSink信号收集器 Timed Data Collector）；（5） SpectrumAnalyzer频谱分析仪 ；（7） Mpy2 乘法器 Variables and Equations Component）。三、实验原理2FSK是用两个不同频率的载波来传送二进制数字信号的。2FSK有两种形式1）相位连续的 2FSK ， 式中，；是的反码，即若=1，则=0 或反之。 g(t为单个矩形脉冲 , Tb为脉冲的宽度；、分别是第个码元信号的初相位。一般来说，当与频率变换时刻，其相位是不连续的。1二进制移频键控信号的产生2FSK信号的产生，可以采用模拟调频法来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。图 6-6 是数字键控法产生2FSK信号的原理图，图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t 控制。由图6-6 可知， s(t 为“1”时，正脉冲使门电路 1 接通，门 2 断开，输出频率为f1 ；数字信号为“ 0”时，门 1断开，门 2 接通，输出频率为f2 。在一个码元Tb 期间输出 1 或 2 两个载波之一。由于两个频率的振荡器是独立的，故输出的2FSK信号：在码元“ 0”“1”转换时刻，相邻码元的相位有可能是不连续的。这种方法的特点是转换速率快，波形好，频率稳定度高，电路简单，得到广泛应用。图 6-6 数字键控法实现2FSK信号的原理图对应图 6-6 2FSK 调制器各点的时间波形如图6-7 所示，图中波形 g 可以看成是两个不同频率载波的2ASK信号波形 e 和波形 f 的叠加，时域表达式为 (6.2 -7 式。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页3 / 10 图 6-7 2FSK 调制器各点的时间波形可见， 2FSK信号由两个 2ASK信号相加构成。四、实验内容1. 设计一个 2FSK ）调制系统。采用乘法器的方法产2FSK信号。2. 应用 ADS 软件： Advanced Design System 2005A 构建所设计的2FSK ）调制系统模型。3. 应用ADS 软件： Advanced Design System 2005A对所设计的. 记录各点的测试数据。(2. 测试、观察、画出. 测试、观察、画出2FSK ）调制系统的基带信号和已调信号的频域波形，并对其进行比较、分析。五、实验步骤1.应用ADS软件： Advanced Design System 2005A 构建所设计的2FSK ）调制系统。要求 采用乘法器的方法产2FSK信号。Advanced Design System 2005A-RF Designer”，2）新建一个工程文件：3）创建工程文件：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页4 / 10 在原理图窗口中，执行“File-New Design”并命名为：“学生姓名”，如图图 2.6 ）。在“ Type of Network”中，选中“Digital Sigal Processing Network ”，其它的不变点击OK 。2. 构建.寻找元器件. 需要的元器件有：正弦波发生器，DATA信号发生器，信号类型转换器，信号收集器， DF 数据流控制器，乘法器，加法器，限幅器, VAR 变量和方程式器件。(b. 按照寻找元器件的第二种方法搭建，正弦波发生器 “元件名”为 Sinusoid。双击如图 图 2.8 ）中的正弦函数，出现如图 图 2.9 ）并按图进行参数修改。TSemp= Tsemp ，Vpeak=1.0V，Frequency=1MHz， Phase=0.0 ， DecayRatio=0 ， Delay=0.0sec， Duration Time=1usec，Repetitionlnterval=1usec。其中 Tsemp是变量，会在 VAR 变量和方程式器件中赋值。当有不明白的地方时可以点击如图图 2.9 ）右下角的help帮助进行了解。当“ Display parameter on schematic”前面打对勾时证明需要显示。图 2.9 DATA信号发生器 “元件名”为 Data；并按如图 图 2.10）进行参数修改。Rout=50.0m0hm， RTemp=-273.15， TSemp= Tsemp， BitTime= BitTime ，SequencePattern=8 ，Repeat=Yes。其中 Tsemp 、BitTime 是变量，会在 VAR 变量和方程式器件中赋值。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页5 / 10 图2.10 信号类型转换器 1.黑色箭头表示时系数， 2. 蓝色箭头表示浮点数）“元件名”为 TimedToFloat 用两个， FloatToTimed 用一个，注意蓝的要和蓝的箭头接，黑的要和黑色箭头接，颜色一定要一致。信号类型转换器Timed To Float的作用是把模拟信号变为数字信号如图图 2.11 ），Float To Timed是反过来。信号类型转换器不需要修改参数。图 2.11 信号收集器 “元件名”为Timed Sink用三个，如图 图 2.12 ）。“元件名”为 Spectrum Analyzer用一个。如图 图 2.12）。图 2.12 加法器 ， “元件名”为 Add2 ，这是一个数字加法器。如图图 2.13）图 2.13 DF 数据流控制器 “元件名”为DF ，并按如图 图 2.13 ）进行参数设置。Default Numeric Start=0，Default Numeric Stop=100，DefaultTimeStart=0usec，DefaultTimeStop=100usec 。并在“ display ”窗口中在这四项打上对勾， OK进行显示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页6 / 10 乘法器 “元件名”为 Mpy2 ，这是一个数字乘法器。如图图 2.14 ）图 2.14 VAR变量和方程式器件 “元件名”为 VAR ，并按如图 图 2.15 ）进行参数修改。Tstep=0.1usec ，BitTime=10usec 。图 2.15限 幅 器 “ 元 件 名 ” 为Limiter如 图 图2.16 ），并按如图图 2.17 ）进行参数设置。Nlimit=-0.0001V，Plimit=1V ，Gain=1。图 2.16 ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页7 / 10 图 2.17 3）构建系统连接图点 击 图标把找到的元器件进行连接，连接方式如图图 2.18 ）, 保存即可。图 2.18 3运行仿真程序并分析仿真结果：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页在原理图窗口中，单击Simulate运行程序，运行完后，单击出现显示窗口，点击并拉出图框，在“ Plot Type ”窗口中，加入T3数据流）、 T10下限幅以后的波形）、T20上限幅以后的波形），进行图形演示如图图 5.11 ）。图形加入方法见实验一。图 5.11 T22上限幅与频率1 相乘以后的波形）、T23下限幅与频率2 相乘以后的波形）、 T21输出波形）如图 图 5.12 ）图 5.12 结果比较： T3数据流）、 T12上面的余弦波形）、 T13下面的余弦波形）T21输出波形）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页9 / 10 在原理图窗口中，单击Simulate运行仿真程序，结果正确时，出现如图图 2.17 ）结果，单击图标，出现显示窗口，点 击 并 拉出图框，在“ Plot Type”窗口如图 图 2.18）中，加入T3输入数据流）、 T4本地振荡正弦波）、 T5PSK 已调 输出波），显示仿真结果图形如图 图 2.19）。点击和图标，进行T3输入数据流）、T4本地振荡正弦波）、 T5PSK 已调 输出波）图形的局部放大显示，如图 图 2.20 ）所示。图 2.17 图 2.18 图 2.19 图 2.20 六、实验报告1. 保存构建的 2FSK ）调制系统模型结构图2. 列出模型中各器件所设置的参数3. 保存实验仿真结果波形图。4. 分析、比较 输入数据流）、 T4本地振荡正弦波）、 T5和(c数字键控 相位选择）的方法产生2FSK信号，如何构建系统模型及仿真实现。32FSK已调信号经带通滤波器输出后，其频谱将怎样变化？九、2FSK已调信号经带通滤波器输出后，其频谱变化：51015202530354045050-60-40-200-8020freq, MHzdBm(S2)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页