2022年通信原理综合实验FSK .pdf

2FSK接收和发送机的设计与制作班级：姓名：学号：指导老师：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2FSK发射机 / 接收机的设计与制作一、实验目的1) 掌握 FSK调制原理及解调原理其硬件实现方法 2)掌握仿真软件 Systemview 的使用方法； 3)完成对 2FSK调制与解调仿真电路设计，观察2FSK波形及其功率谱密度。二、实验设备 Windows98/2000/XP 操作系统计算机一台SystemView5.0 软件环境三、实验原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。 这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。通常使用键控法来实现数字调制， 比如对载波的振幅、 频率和相位进行键控。一个 FSK 信号可以看成是两个不同载波的2ASK 信号的叠加。其解调和解调方法和 ASK 差不多。2FSK 信号的频谱可以看成是f1 和 f2 的两个 2ASK 频谱的组合。四、 2FSK 信号的调制原理1).FSK 调制信号的产生在二进制频移键控 (2FSK)中载波频率随着调制信号1或 0而变,1对应于载波频率,0 对应于载频。二进制频移键控已调信号的时域表达式为(3)式。2FSK 典型波形图如图1 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2FSK 调制的方法一般有3 种: (1)模拟调频法用数字基带矩形脉冲控制一个振荡器的某些参数,直接改变振荡频率 ,输出不同频率的信号。用模拟调频法时,2FSK 信号改变时 ,相位是连续的。(2)频率键控法用数字矩形脉冲控制电子开关在两个振荡器之间进行转换,从而输出不同频率的信号。用频率键控法得到的2FSK 信号相位是离散的。2FSK 调制信号产生原理图如图2 所示：图 2 数字键控法实现移频键控信号原理图(3) DDS 技术DDS(直接数字合成 )技术是通过控制相位变化速度而产生不同频率的一种频率合成方法。他具有较高的分辨率,可以实现快速的频率切换,并且在频率改变时能够保持相位连续 ,很容易实现频率、相位和幅度的数控调制,在设备频率源设计以及数字化的调制解调中,应用非常广泛。五.FSK 信号的解调FSK信号可以看作是用两个频率交替传输得到的, 所以 FSK接收机由两个并联的 ASK接收机组成 , 其原理和 ASK信号解调相同。 FSK信号的解调法分为相干解调法和非相干解调法。(1) 相干解调法相干解调法的具体解调电路是同步检波器, 两个带通滤波器的作用同于包络检波法 , 起分路作用。他们的输出分别与相应的同步相干载波相乘, 再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号, 取出含基带数字信息的低频信号, 抽样名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决( 判决规则同于包络检波法 ), 即可还原出基带数字信号。相干解调原理图如图3 所示：图 3 相干解调(2) 非相干解调法自延迟解调法自延迟解调法是一种比较新的方法, 主要是已调制信号和他的 /2 的延迟信号相乘 , 然后经过低通滤波器 , 根据滤波结果的符号判断发送的信号。非相干解调原理图如图4 所示：图 4 非相干解调六、 2FSK调制发射电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 模 拟 开 关 电 路 1（ 74HC4066）FSK载 波 输 入 1FSK基 带 输 入电 压 比 较 器 1（ LM339）电 压 跟 随 电 路（ TL082）模 拟 开 关 电 路 2（ 74HC4066）FSK载 波 输 入 2电 压 比 较 器 2（ LM339）电 压 跟 随 电 路（ TL082）FSK调 制 输 出从 “FSK基带输入”输入的基带信号分成两路， 一路经过电压比较器1 （LM339 ）得到同基带信号极性相同的高/ 低电平，另一路经过电压比较器2（LM339 ）得到同基带信号极性相反的高/ 低电平，分别接至模拟开关电路1、2（74HC4066 ），因此当基带信号为“ 1”时，模拟开关 1 打开，模拟开关2 关闭，输出第一路载波（FSK载波输入 1）；当基带信号为“ 0”时，模拟开关1 关闭，模拟开关2打开，此时输出第二路载波（FSK载波输入 2），再通过叠加就得到FSK调制信号输出。七、 2FSK解调接收电路FSK信 号输 入整 形 1（LM339）单稳 1（ 74HC123）低通 滤 波 器（TL082 ）BS信号 输 入FSK解调 信 号输出相加 器（ 74HC32）单稳 2（ 74HC123）整形 2（ LM339）抽 样判 决 器（ 74HC74）本解调采用的是过零检测法， FSK信号通过整形 1（LM339 ）将信号高电平限幅在 5V，这样使 FSK信号变为 CMOS 电平即矩形波序列，然后分两路分别输入单稳 1、2（74HC123 ）及相加器（ 74HC32 ） ，就得到了代表FSK信号过零点的脉冲序列，单稳 1 和单稳 2 分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器（74HC32 ）一起共同对 TTL电平的 FSK信号进行微分、 整流处理。 再通过低通滤波器（由 TL082组成）滤除高次谐波， 再依次通过整形 2 和抽样电路共同构成抽样判决器，便能得到FSK解调信号。其判决电压可通过标号为“2FSK判决电压调节”的电位器进行调节， 抽样判决用的时钟信号就是FSK基带信号的位同步信名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 号。八、总结与体会在这次实验过程中，我通过翻查许多相关资料，以达到了解有关2FSK的知识，提高了自己的学习能力， 同时端正了自己的的学习态度，在实验过程中遇到了许许多多的问题， 但随着自己把问题一个又一个地解决，我从中感到无比的喜悦。不过本实验还有很多的不足之处，自己也不会满足于现在， 今后，我会更加努力学习相关知识， 为今后的进一步学习创下良好条件，为以后的就业也打下一个根基，真可谓一举多得。九、参考文献1、达新宇、邱伟编著：通信原理实验与课程设计北京邮电大学出版社。2、鲜继清、张德民主编：现代通信系统西安电子科技大学出版社。3、樊昌信、官锦文编著：通信原理及系统实验电子工业出版社。4、王钦笙、毛京丽、朱彤编著： 数字通信系统北京邮电大学出版社。5、阎石主编：数字电子技术基础（第四版），高等教育出版社。6、康华光主编：电子技术基础模拟部分（第四版），高等教育出版社。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -