FSK传输系统实验_图

1、通信原理实验实验二FSK传输系统实验一.实验目的1 .熟悉FSK调制和解调基本工作原理。2 .掌握FSK数据传输过程。3 .掌握FSK正交调制的基本工作原理与实现方法。4 .掌握FSK性能的测试。5 . 了解FSK在噪声下的基本性能。二.实验原理（一.FSK调制在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在fl和f2两个频率点间变化，则产生二进制频移键控信号（2FSK信号）。二进制频移键控信号的 时间波形如图2.1所示，图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制频移键控信号可以看成是两图2.1二进制频移键控信号时间波形-10-? FSK传输系统实验个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。

2、若二进制基带信号的1符号对应于载波频率fl, 0符号对应于载波频率f2,则二进制频移键控信号的时域表达式 为：e 2FSK (t= Ean n g(t-nTs cos( 1t+ n + Eim_nsg(tos( 2t+ n二进制频移键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。在本实验系统中,FSK调制采用正交调制方案如下：FSK 信号：s(t= cos( 0t+2 兀 fi t其中：fi = fl (当输入码为1f i = f2 (当输入码为0有：s(t= cos 0tcos2 - Sin 0tsin2 兀 fi t=cos Otcos - Sin(tcD Ot

3、sin 0 (t其中：9 (t= 2 Ttfc t+2 ttK进行量化处理，采样速率为f s ,周期为T s ,有下式成立:0 (n= 0-(+ 2 兀 fc T s +2 兀 Km(n Ts=9 (n1+ 2 tt Ts fs +Km(n=9 (n1+ 2 tt fi T s本实验系统FSK调制基带处理结构示意图如图2.2数据选择器FPGA外部数据*- 全】码一*-01码 .特殊日序列一*R序列-所示：ft - 00m (t dt-11-通信原理实验图2.2 FSK调制器基带处理结构示意图其正交调制器结构图如图2.3:图2.3 FSK正交调制器结构图（二.FSK解调二进制频移键控信号的解调方

4、法很多，有非相干解调方法，也有相干解调方 法。本实验系统采用正交相乘非相干解调，图2.4为其解调示意图。图2.4 FSK正交相乘非相干解调示意图本实验系统FSK解调方框图如图2.5:-12-? FSK传输系统实验12288kHz图2.5 FSK解调方框图输入信号为：R(t=cos(0段t传号频率为：0+A空号频率为：(-延时信号为：R' (t=cos(z0±)("其中：t为延时量相乘之后的结果为：2 R(t R ' (t=2 cos( AoJOtt cOs( cZD(± (t r=cos2 ( clZ0± t( 0A w r + cos(

5、 A)c0±在上式中，第一项经过低通滤波器后可以滤除。当 0=冗监，上式可简化 为：2 R(t R ' (t =/Sin(七垃in 弋因而，经过积分器后，输出信号大小为：Tb sin支从而实现了 FSK正交相乘非相干解调。三.实验仪器1. JH5001通信原理综合实验系统 一套-13-通信原理实验2. 20MHz双踪示波器一台四.实验内容测试前检查：首先将实验箱调制方式设置成“FS代输系统”；用示波器测量TPMZ07测试点的信号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作，如果没有， 则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。(一.FSK调制1 . FSK基带信号观测(1. T

6、Pi03(D/A模块内是基带FSK波形。通过菜单选择为1码输入数据信号， 观测TPi03信号波形，测量其基带信号周期。(2.通过菜单选择为0码输入数据信号，观测TPi03信号波形，测量其基带信号周期。将测量结果与1码比较2 .发端同相支路和正交支路信号时域波形观测TPi03和TPi04分别是基带FSK输出信号的同相支路和正交支路信号。测量两 信号的时域信号波形时将输入全1码（或全0码，测量两信号是否满足正交关系。3 .发端同相支路和正交支路信号的李沙育（x-y波形观测将示波器设置在（x-y方式，可从相平面上观察 TPi03和TPi04的正交性。通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。4 .连续

7、相位FSK调制基带信号观测（1. TPM02是发送数据信号（DSP+FPGA模块左下角，TPi03是基带FSK波 形。测-14-? FSK传输系统实验量时，通过菜单选择为0/1码输入数据信号，并以 TPM02作为同步信号。观测TPM02与TPi03点波形的对应关系。（2.通过菜单选 择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。记录测量结果。5. FSK调制中频信号波形观察（1.调制模块测试点TPK03为FSK调制中频信号观测点。测量 时，通过菜单选择为0/1码输入数据信号，并以TPM02作为同步信号。（2.通过菜 单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。（3.将正交调制输入信号中的

8、一路基带调制信号断开（D/A模块内的跳线器Ki01或Ki02,重复上述测量步 骤。观测信号波形的变化，分析变化原因。（二.FSK解调1.解调基带FSK信号观测首先用中频电缆连结KO02和JL02,建立中频自环。测量FSK解调基带信号测 试点TPJ05（A/D模块内的波形，观测时仍用发送数据 TPM02作同步，比较其两者 的对应关系。（1.通过菜单选择为1码（或0码输入数据信号，观测TPJ05信号波 形，测量其信 号周期。（2.通过菜单选择为0/1码（或特殊码输入数据信号，观测 TPJ05信号波形，根据 测量结果，分析解调端的基带信号与发送端基带波形不同 的原因。-15-通信原理实验 2.解调基

9、带信号的李沙育（x-y波形观测 将示波器设置在（x-y 方式，从相平面上观察TPJ05和TPJ06的李沙育波形。（1.通过菜单选择为1码 （或0码输入数据信号，观测李沙育信号波形。（2.通过菜单选择为0/1码（或特殊码输入数据信号，观测李沙育信号波形 根据观测结果，思考接收端为何与发送端 李沙育波形不同。 将跳线开关KL01（解调模块内设置在2_3位置，调整电位器 WL01（解调模块内，继续观察。分析波形的变化与什么因素有关。3.接收位同步信号相位抖动观测用发送时钟TPM01信号作同步，选择不同的测试码序列测量接 收时钟TPMZ07的抖动情况。4.抽样判决点波形观测 将跳线开关KL01设置在

10、2_3位置，KL02设置在1_2位置，调整电位器 WL01,以改变接收本地载频，观 察抽样判决点TPN04（测试模块内波形的变化。在观察时，示波 器的扫描时间取大 于2ms级较为合适。5.解调器位定时恢复与最佳抽样判决点波形观测TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻。选择输入测试数据为m序列，用示波器同时观察TPMZ07（以此信号作同步和观察抽样判决点 TPN04波形之间的相位关系。 -16-? FSK传输系统实验6.位定时锁定和位定时调整观测 TPMZ07为接收端恢复 时钟，它与发端时钟（TPM01具有明确的相位关系。（1.在输入测试数据为m序列 时，用示波器同时观察TPM01（以此信号作同步和TPMZ07（收端最佳判决时间之间 的相位关系。（2.不断按确认键，此时仅对 DSP位定时环路初始化，让环路重新调 整锁定，观察TPMZ07的调整过程和锁定后的相位关系。（3.在测试数据全为1或 0码时重复该实验，并解释原因。断开儿02接收中频环路，在没有接收信号的情 况下重复上述步骤实验，观测TPM01和TPMZ07之间的相位关系， 并解释测量结果的原因。7.观察在各种输入码字下FSK输入/输出数据 首先用中频电缆连结 KO02和JL02,建立中频自环。测试点 TPM02（以此信号作同 步是调制输入数据， TPM04是解调输出数据