2022年通信原理实验报告FSK传输系统实验 .pdf
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1、FSK 传输系统实验一、实验原理(一) FSK 调制在二进制频移键控中,幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换(称为高音和低音,代表二进制的1和 0) 。通常, FSK 信号的表达式为:bcbbFSKTttffTES0)22cos(2(二进制)bcbbFSKTttffTES0)22cos(2(二进制)其中 2f 代表信号载波的恒定偏移。目前较常用产生FSK 信号的方法是,首先产生FSK 基带信号,利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。FSK 的信号频谱如图3 所示。图 3 FSK 的信号频谱FSK 信号的传输带宽Br,由 Carson 公式给出: Br=2f+2B (二) F
2、SK 解调对于 FSK 信号的解调方式很多:相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。二、实验内容(一) FSK 调制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 14 页 - - - - - - - - - 1.将 KP03 放置在 FSK 端。2.测量 FSK 系统输入码元传输速率。TPM01 为发送码元传输时钟,记为fb。实验现象及分析:上图为示波器观察TPM01 所得信号波形,可见发送马原传输时钟为方波信号波形,由上图右侧红框中CH2 频率测量值可以读出频率
3、为8.000kHz,即 FSK 系统输入码元传输速率fb=8kHz. 3.FSK 传号频率和空号频率测量KG01 放在测试数据,KG023:1=100 ,此时 FSK 调制的输入数据为一周期较长的随机码流,以FSK 输入数据TPM02 为同步,观察FSK 输出波形TPi3。用光标测量传号频率,记为 f1;空号频率,记为f2。比较 fb,f1,f2之间的关系。计算FSK 的中心频率f0,f,带宽。实验现象及分析:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 14 页 -
4、- - - - - - - - 上图为由光标测量传号频率,CH1 黄色波形为 FSK 调制后波形, CH2 蓝色波形为对应的FSK 系统输入数据随机码流。由上图红框中可见测得频率为31.25kHz,所以传号频率 f1 约为 32kHz。上图为由光标测量空号频率, 由上图红框中可见测得频率为15.63kHz,所以传号频率 f1 约为 16kHz。所以, fb=8kHz,f1=32kHz,f2=16kHz。它们之间的关系为, f2 是 fb 的 2 倍,f1 是 f2 的 2 倍,即 f1 是 fb 的 4 倍。根据 f1=f0+f f2=f0-f 可求得 中心频率 f0=(f1+f2)/2=(3
5、2kHz+16kHz)/2=24kHzf=(f1-f2)/2=(32kHz-16kHz)/2=8kHz 带宽 B=f1-f2+2f=32kHz-16kHz+28kHz=32kHz 可见f 和 fb 都是 8kHz,有 f1-f2=2f=2fb,所以频谱上不会出现重叠,解调比较容易。4.发端同相支路和正交支路信号的李沙育(x-y)波形观测实验现象及分析:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 14 页 - - - - - - - - - 理论上得到的李沙育波形应该是
6、个圆,但是实际测得波形如上图, 是个椭圆, 说明两路信号的振幅不相等, 振幅相等时应该得到正圆。 并且该椭圆波形不是关于x-y 轴对称的, 而是呈 -45斜置的椭圆, 说明 由实验箱得到的两路信号并不是完全正交的,即相位差不是90。观测时能够看到波形是闪烁的,说明两路信号频率比值不稳定。5.正交调制输出信号观察示波器测量TPK03 波形,以TPM02 为同步。观察TPK03 的包络情况。正交调制频率频率幅度幅度幅度频率一般调制基带频谱中频频谱带通滤波器实验现象及分析:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
7、- - - - - - - 第 4 页,共 14 页 - - - - - - - - - 上图中 CH1 黄色波形为 TPK03 波形,即调制波形。下方CH2 蓝色波形为TPM02 波形,即 FSK 输入数据。可以从上图蓝色方框中看出,CH1 波形在蓝色方框内的包络波形频率明显比其他地方的包络波形频率大,约为 2 倍关系,即对应 CH2 的 FSK 输入数据为高电平时, CH1 调制波形包络频率高,对应 FSK 输入数据波形为低电平时,CH1 调制波形包络频率低。并且CH1调制波形的变化略微滞后于CH2 的 FSK 输入数据的变化,符合调制电路产生延迟的规律。6.FSK 调制信号频谱观测利用示
8、波器的FFT 功能查看频谱。用波器测量中频调制信号(TPK03) 。先将示波器调到 125kHz/div ,选择 hanning 窗,然后将频谱扩展10 倍,旋转水平位移旋钮,观察 1.024MHz频率点附近波形。先把KG02 跳线全部拔除,则FSK 调制输入数据为全1 码,观测 FSK 信号频谱。再将 KG023:1=100 , 观测并记录FSK 信号频谱。 注意标明特殊点的频率值和幅值,与步骤 2 中计算的带宽作比较。实验现象及分析:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
9、 5 页,共 14 页 - - - - - - - - - 上图是输入为全 1 码时 1.024MHz 频率点附近波形。中间稍微低一点的峰值是 1.024MHz,两侧两个稍微高一点的峰值与1.024MHz 分别相距 32.5kHz,即相距 32kHz 左右。这 3 个峰每个峰的宽度约为8kHz 左右。此时传输的是全1 码,已知码元传输速率fb 为 8kHz,传号频率为 32kHz,与调制频谱情况相吻合。因为以 1.024MHz 为中心点的话, 左右各有一个相距32kHz 的频谱峰值。从左到右992kHz、1.024MHz 、1.056MHz位置上三个峰值测得幅值分别为-15.3dB、-25.3
10、dB、-2.35dB。全 1 码时 FSK 信号表达式为:)2cos()22cos()(00tftffts,进行傅里叶变换得到频谱表达式为:)2(-()2()(00ffS由于调制后频谱被搬移,即搬移到1.024MHz 附近。f20即此处为 32kHz,形成 992kHz、1.056MHz 两个位置上的频谱峰值。 而 1.024MHz 上较小的峰可能是由于左右两个峰的边带噪声或谐波分量叠加形成的。从示波器下部可以看出,频谱上还是有比较多的小分量噪声的:992kHz 处频谱峰值比 1.056MHz 处的低,可能是由于调制前左峰处于负频率,在进行调制搬移时造成了衰减。也有可能是由于右峰叠加了混入的高
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