fsk通信系统的设计own.docx

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1、目录1二进制制频移键键控的原原理11.1一一般原理理与实现现方法11.2 FSKK信号的的解调332单元电电路设计计62.1 2FSSK调制制系统62.2 2FSSK解调调系统773总体电电路图设设计94仿真结结果1105系统元元件1115.1电电子开关关CD440666115.2 元件清清单126实物制制作与调调试1136.1 调试步步骤136.2 注意事事项136.3 故障诊诊断147心得体体会15参考文献献1161二进制制频移键键控的原原理数字频率率调制是是数据通通信使用用较早的的一种通通信方式式。由于于这种调调制解调调方式容容易实现现，抗噪噪声和抗抗衰减性性能较强强，因此此在中低低速数

2、据据通信系系统中得得到了广广泛的应应用。11一一般原理理与实现现方法数字频率率调制又又称频移移键控（FFSK），二二进制频频移键控控记作22FSKK。数字字调频信信号可以以分相位位离散和和相位连连续两种种情形。若若两上振振荡器频频率分别别由不同同的独立立振荡器器提供，它它们之间间相位互互不相关关，这就就叫相位位离散的的数字调调频信号号；若两两上振荡荡频率由由同一振振荡信号号源提供供，只是是对其中中一个载载波进行行分频，这这样产生生的两个个载频就就是相位位连续的的数字调调频信号号。数字频移移键控是是用载波波的频率率来传送送数字消消息，即即用所传传送的数数字消息息控制载载波的频频率。22FSKK信

3、号便便是符号号“1”对应于于载频，而而符号“0”对应于于载频（与与不同的的另一载载频）的的已调波波形，而而且与之间的的改变是是瞬间完完成的。从从原理上上讲，数数字调频频可用模模拟调频频法来实实现，也也可用键键控法来来实现。模模拟调频频法是利利用一个个矩形脉脉冲序列列对一个个载波进进行调频频，是频频移键控控通信方方式早期期采用的的实现方方法。22FSKK键控法法则是利利用受矩矩形脉冲冲序列控控制的开开关电路路对两个个不同的的独立频频率源进进行选通通。键控控法的特特点是转转换速度度快、波波形好、稳稳定度高高且易于于实现，故故应用广广泛。22FSKK信号的的产生方方法及波波形示例例如图11.1所所示

4、。图图中s(t)为为代表信信息的二二进制矩矩形脉冲冲序列，即是2FSK信号。 图1.11 2FFSK信信号的产产生方法法及波形形示例根据以上上2FSSK信号号的产生生原理，已已调信号号的数字字表达式式可以表表示为 （1-11） 其中，ss(t)为单极极性非归归零矩形形脉冲序序列（1-2）（1-33） g(t)是持续续时间为为 、高高度为11的门函函数； 为对ss(t)逐码元元取反而而形成的的脉冲序序列，即即（1-4）是是的反码码，即若若 =00，则 =1；若=l，则则=0，于于是（1-5）分分别是第第n个信信号码元元的初相相位。一一般说来来，键控控法得到到的与序序号n无无关，反反映在上上，仅表

5、表现出当当与改变时时其相位位是不连连续的；而用模模拟调频频法时，由由于与改变时时的相位位是连续续的，故故不仅与与第n个个信号码码元有关关，而且且之间也也应保持持一定的的关系。 由式（11-1）可可以看出出,一个个2FSSK信号号可视为为两路22ASKK信号的的合成，其其中一路路以s(t)为为基带信信号、为为载频，另另一路以以为基带带信号、为载频。 下图给出出的是用用键控法法实现22FSKK信号的的电路框框图，两两个独立立的载波波发生器器的输出出受控于于输入的的二进制制信号，按按“1”或“0”分别选选择一个个载波作作为输出出。 图1.22用键控控法实现现2FSSK信号号的电路路框图2FSKK的的

6、典典型时域域波形：图1.332FSSK的典典型时域域波形图图1.2 FSKK信号的的解调 数字调频频信号的的解调方方法很多多，如鉴鉴频法、相相干检测测法、包包络检波波法、过过零检测测法、差差分检测测法等。 1. 包包络检波波法包络检波波法可视视为由两两路2AASK解解调电路路组成。这这里，两两个带通通滤波器器（带宽宽相同，皆皆为相应应的2AASK信信号带宽宽；中心心频率不不同,分分别为（、）起分路作用，用以分开两路2ASK信号，上支路对应 ，下支路对应，经包络检测后分别取出它们的包络s(t)及；抽样判决器起比较器作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决输出基带数字信号。若上、下

7、支路s(t)及 的抽样值分别用表示，则抽样判决器的判决准则为 图1.44包络检检波法原原理框图图2. 相相干检测测法 相干检测测的具体体解调电电路是同同步检波波器，原原理方框框图如图图1.55所示。图图中两个个带通滤滤波器的的作用同同于包络络检波法法，起分分路作用用。它们们的输出出分别与与相应的的同步相相干载波波相乘，再再分别经经低通滤滤波器滤滤掉二倍倍频信号号，取出出含基带带数字信信息的低低频信号号，抽样样判决器器在抽样样脉冲到到来时对对两个低低频信号号的抽样样值进行行比较判判决（判判决规则则同于包包络检波波法），即即可还原原出基带带数字信信号。 图1.55相干检检测法原原理框图图3. 过过

8、零检测测法单位时间间内信号号经过零零点的次次数多少少，可以以用来衡衡量频率率的高低低。数字字调频波波的过零零点数随随不同载载频而异异，故检检出过零零点数可可以得到到关于频频率的差差异，这这就是过过零检测测法的基基本思想想。2FFSK输输入信号号经放大大限幅后后产生矩矩形脉冲冲序列，经经微分及及全波整整流形成成与频率率变化相相应的尖尖脉冲序序列，这这个序列列就代表表着调频频波的过过零点。尖尖脉冲触触发一宽宽脉冲发发生器，变变换成具具有一定定宽度的的矩形波波，该矩矩形波的的直流分分量便代代表着信信号的频频率，脉脉冲越密密，直流流分量越越大，反反映着输输入信号号的频率率越高。经经低通滤滤波器就就可得

9、到到脉冲波波的直流流分量。这这样就完完成了频频率幅幅度变换换，从而而再根据据直流分分量幅度度上的区区别还原原出数字字信号“1”和“0”。 图1.66过零检检测法原原理框图图4. 差差分检测测法差分检波波法基于于输入信信号与其其延迟的信号号相比较较，信道道上的失失真将同同时影响响相邻信信号，故故不影响响最终鉴鉴频结果果。实践践表明，当当延迟失失真为00时，这这种方法法的检测测性能不不如普通通鉴频法法，但当当信道有有较严重重延迟失失真时，其其检测性性能优于于鉴频法法。 2单元电电路设计计设计一个个二相移移频键控控（2FFSK）调调制与解解调系统统。已知知条件：1.载波波信号主主频F=118800H

10、HZ,，载频FF1=229500HZ，载频FF2=114755HZ。2.数字字基带信信号为77位M序序列，传传输速率率约4000biit/ss。3.不考考虑传输输信道的的加噪，可可采用直直接传输输。2.122FSKK调制系系统调制系统统主要由由主载波波振荡器器、分频频器、序列发发生器、调调制器、相相加器和和有源带带通滤波波器等构构成。其其调制电电路的组组成框图图如图22.4所所示：主载波波振荡器器主要提供供2FSSK的载载波和信信码的定定时信号号，可用用集成电电路（5555）构构成多谐谐振荡器器，产生生的振荡荡频率为为118800HHz载波波，要求求输出频频率可调调。序列列产生电电路序列发发生

11、器用用D触发发器构成成四级移移位寄存存器组成成，形成成长度为为23-1=7位码长长的伪随随机码序序列，码码率约为为4000bitt/s。图2.11 序序列产生生图分频器器将主载波波按设计计要求，一一般用DD触发器器构成适适当的分分频电路路，获得得载频ff1、ff2和序列所所需的时时钟信号号。图2.22 八八分频图2.33 四四分频调制器器调制器可可以采用用直接选选用集成成模拟开开关图2.44调制部部分电路路图2.2 2FSSK解调调系统本次课程程设计采采用非相相干解调调法，其其电路原原理图如如图2.5所示示：对于非相相干检测测法，其其系统电电路构成成如图所所示。在在了解与与掌握了了2FSSK非

12、相相干检测测法系统统电路的的基础上上，进行行自己的的设计与与实验。需需要设计计的单元元电路有有：图2.55解调部部分电路路图高通滤滤波器要求采用用RC无无源电路路，构成成三阶高高通滤波波器。已已知2FFSK的的中心频频率：ff=,且且滤波器器的通带带频率：f=，所以以有： C=,R=低通滤滤波器低通滤波波器为一一般RCC滤波器器电路，电电路元件件参数计计算请参参阅高高频电子子线路中中检波器器相关章章节。电压比比较器电压比较较器用运运算放大大器构成成迟滞比比较器，参参考电压压给定为为0.222V。3总体电电路图设设计图3.11总体电电路图4仿真结结果将示波器器分别连连接P11,P22点，可可得M

13、序序列与22FSKK信号的的波形图图：图4.11 2FFSK信信号波形形仿真图图 将示波器器分别连连接P11,P33点，可可得M序序列与22FSKK信号解解调后的的波形图图：图4.222FSSK信后后就解调调后波形形仿真图图5系统元元件5.1电电子开关关CD440666CD40066 集成电电路内部部主要由由四路功功能完全全相同的的电子开开关组成成，各组组开关分分别受其其相应引引脚输入入的电平平控制，使使电子开开关接通通或断开开。它们们的控制制引脚为为13脚脚(控制制与间开关关)、脚(控控制与间开关关)、脚(控控制与间开关关)、112脚(控制与111间开关关)。图1.77 四双双向模拟拟开关4

14、40666的逻辑辑符号图图输入C开关状态态1导通0Z图1.8840666功能能表当模拟开开关的电电源电压压采用双双电源时时，例如如=5V，=5V（均均对地00V而言言），则则输入电电压对称称于0VV的正、负负信号电电压（5V5V）均均能传输输。这时时要求控控制信号号C=“1”为+55V，CC=“0”为-55V，否否则只能能传输正正极性的的信号电电压。5.2元元件清单单表5.11 2FFSK系系统元件件清单序号品名型号数量序号品名型号数量1电子开关关CD4006618电容0.6uuF32电阻1k19电容47uFF33电阻10k110电容0.477uF14电阻2k111四输入非非门74lss041

15、5电阻50312运放Rm744116电阻900113运放Rm311117二极管16实物制制作与调调试6.1 调试步步骤电子电路路调试方方法有两两种，即即分块调调试法和和整体调调试法。分块调试是把总体电路按功能分成若干个模块，对每个模块分别进行调试。模块的调试顺序最好是按信号的流向，一块一块的进行，逐步扩大调试范围，最后完成总调。整体调试法是把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次性总调。调试的内内容应包包括静态态与动态态调试两两部分。静静态调试试一般是是指在没没有外加加输入信信号的条条件下，测测试电路路各点的的电位。动态调调试包括括调试信信号幅值值、波形形、相位位关系、频频率、放放大倍数

16、数及时序序逻辑关关系等。万用表可可以测量量交、直直流电压压，交、直直流电流流，电阻阻及值，还还常用于于判断二二极管、稳稳压管、晶晶体管和和电容的的好坏与与引脚。示波器用于观察与测量电路各点波形幅度、宽度、频率及相位等动态参数。所选用示波器的频带必须大于被测信号的频率，否则，被观察的波形会严重失真。调试中常需外加一定波形的信号，这时需用到信号发生器，如正弦波、三角波、方波及单脉冲波等，以测试电路的工作情况。任何组装装好的电电子电路路，在通通电调试试之前，必必须认真真检查电电路连线线是否有有错误。检检查的方方法是对对照电路路图，按按一定的的顺序逐逐级对应应检查。特特别要注注意电源源是否接接错，电电

17、源与地地是否有有短接，二二极管方方向和电电解电容容的极性性是否接接反，集集成电路路和晶体体管的引引脚是否否接错，焊焊点是否否牢固等等等。一一定要调调试好所所需要的的电源电电压数值值，然后后才能给给电路接接通电源源。电源源一经接接通，不不要急于于用仪器器观察波波形和数数据，而而是要观观察是否否有异常常现象，如如冒烟、异异常气味味、放电电的声音音、元器器件发烫烫等。如如果有，不不要惊慌慌失措，而而应立即即关断电电源，待待排除故故障后方方可重新新接通电电源。然然后再测测量每个个集成块块的电源源引脚的的电压是是否正常常，以确确信集成成电路是是否已通通电工作作。6.2 注意事事项电路经静静态和动动态调试

18、试正常之之后，即即可对课课题要求求的技术术指标进进行测试试。应认认真测量量和记录录测试数数据，并并对测试试数据进进行分析析，最后后做出测测试结论论，确定定电路的的技术指指标是否否符合设设计要求求。采用用分块调调试方法法时，对对那些非非信号流流向上的的电路应应首先单单独进行行调试，之之后才能能按信号号流向顺顺序进行行分块调调试。测试前，应应熟悉所所使用仪仪器的使使用方法法，测试试时应注注意仪器器的地线线与被测测试电路路的地线线是否接接好。测试过程程中，不不论是更更换元器器件，或或是更改改连线，一一定要先先关断电电源，待待更换完完毕经检检查无误误后方可可再通电电。测试试过程中中，要认真细细致观测测

19、勤于记记录。6.3 故障诊诊断检察元器器件引脚脚电源电电压。确确定电源源是否是是否正常常。检查查电路关关键点上上电压的的波形和和数值是是否合乎乎要求。判断故故障来自自故障模模块本身身还是负负载。对对照电路路图，仔仔细检查查故障模模块内电电路是否否有错。检检查、元元器件是是否已损损坏、仪仪器是否否有问题题及使用用是否得得当。重重新分析析电路原原理图是是否存在在问题。是是否应该该对参数数等做出出合理的的修改。7心得体体会在此次课课设中，我我深刻体体会到了了自己知知识的缺缺乏。我我深深的的感觉到到自己知知识的不不足，自自己原来来所学的的东西只只是一个个表面性性的，理理论性的的，而且且是理想想化的。根

20、根本不知知道在现现实中还还存在有有很多问问题。在设计电电路时，还要要考虑到到它的前前因后果果。什么么功能需需要什么么电路来来实现。另另外，还还要考虑虑它的可可行性，实实用性等等等。这这样，也也提高了了我的分分析问题题的能力力。原来来，我们们学习的的电路只只是一个个理论知知识，通通过这次次实习。使使我的理理论知识识上升到到了一个个实践的的过程。同同时在实实践中也也加深了了我们对对理论知知识的理理解。为为我们提提供一个个学以致致用的平平台，更更好地巩巩固和复复习以前前所学的的知识，是是一次很很好的学学习过程程。这次通信信原理课课程设计计的几天天里，可可以说得得是苦多多于甜，但但是可以以学到很很多很

21、多多的的东东西，同同时不仅仅可以巩巩固了以以前所学学过的知知识，而而且学到到了很多多在书本本上所没没有学到到过的知知识。通过这次次课程设设计使我我懂得了了理论与与实际相相结合是是很重要要的，只只有理论论知识是是远远不不够的，只只有把所所学的理理论知识识与实践践相结合合起来，从从理论中中得出结结论，才才能真正正为社会会服务，从从而提高高自己的的实际动动手能力力和独立立思考的的能力。在在设计的的过程中中遇到问问题，可可以说得得是困难难重重，这这毕竟第第一次做做的，难难免会遇遇到过各各种各样样的问题题，同时时在设计计的过程程中发现现了自己己的不足足之处，对对以前所所学过的的知识理理解得不不够深刻刻，掌握握得不够够牢固。参考文献献1 樊昌昌信,吴成柯柯.通信信原理 第五版版.北京京：国防防工业出出版社,200032 曹志志刚.现代通通信原理理与技术术.北京京：清华华大学出出版社,200013 钱亚亚生.现代通通信原理理.北京京：清华华大学出出版社,199944王兴亮亮.通信系系统原理理教程.西西安：西西安电子子科技大大学出版版社,200075 沈振振元.通通信系统统原理.西安：西安电子子科技大大学出版版社,19993