数字调制FSK实验

1、通信原理实验通信原理实验 数字调制与解调系统实数字调制与解调系统实验验 数字调制与解调技术的重点是数字调制与解调技术的重点是: :数字基带信号与数字频带信号之数字基带信号与数字频带信号之间的转换间的转换, ,实验的目的是掌握实现这种转换的技术。目前数字调制实验的目的是掌握实现这种转换的技术。目前数字调制采用最多的方法是键控法采用最多的方法是键控法, ,它是用数字基带信号控制高频载波的可它是用数字基带信号控制高频载波的可控参数。实际工程中常应用的数字调制方式有控参数。实际工程中常应用的数字调制方式有:ASK:ASK、FSKFSK与与PSKPSK。数字移频键控数字移频键控FSKFSK调制与解调实验

2、调制与解调实验(3) 2 2、掌握与学会对、掌握与学会对FSKFSK调制信号解调原理与测试技能调制信号解调原理与测试技能。 数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式，由于这种调制与解调的方式容易实现，抗噪声方式，由于这种调制与解调的方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能强，因此在中低速数据通信系统中得到和抗衰减性能强，因此在中低速数据通信系统中得到较为广泛的应用。通过此实验：较为广泛的应用。通过此实验： 1 1、进一步加深对数字调制技术中的移频键控、进一步加深对数字调制技术中的移频键控FSKFSK调调制器工作原理及电路组成的理解与掌握。制器工作原理及电

3、路组成的理解与掌握。一、实验目的一、实验目的3. FSK3. FSK调制基带信号的产生与观测调制基带信号的产生与观测2. FSK2. FSK信号传号频率与空号频率的产生与测量信号传号频率与空号频率的产生与测量4. FSK4. FSK调制信号的产生与频谱观察和测量调制信号的产生与频谱观察和测量1. 1. 移频键控移频键控FSKFSK调制与解调电路的组成分析调制与解调电路的组成分析二、实验内容二、实验内容5. FSK5. FSK调制信号的解调过程的信号观察和测量调制信号的解调过程的信号观察和测量三、实验应知知识 数字频率调制又称频移键控，数字频率调制又称频移键控，简记简记FSKFSK, ,二进制频

4、移键控记作二进制频移键控记作2FSK2FSK。 FSKFSK的基本原理是用的基本原理是用载波的频率变化载波的频率变化来传送数字消息，即把数来传送数字消息，即把数字信号调制成模拟信号，其目的是实现频谱的搬移。字信号调制成模拟信号，其目的是实现频谱的搬移。 在数字通信系统中，这种频率的变化不是连续的，而是离散在数字通信系统中，这种频率的变化不是连续的，而是离散的。如在二进制的数字频率调制系统中，可用两个不同的载波来的。如在二进制的数字频率调制系统中，可用两个不同的载波来传送数字信息，即把传送数字信息，即把“1 1”调制成频率为调制成频率为f1f1的载波的载波, ,把把“0 0”调制调制成频率为成频

5、率为f2f2的载波。那么，的载波。那么，2FSK2FSK信号便是符号信号便是符号“1 1”( (传号传号) )对应对应于载频于载频f1,f1,符号符号“0 0”( (空号空号) )对应于载频对应于载频f2f2来实现。来实现。 根据国际电报和电话咨询委员会（根据国际电报和电话咨询委员会（ITU-TITU-T）的建议，传输速率）的建议，传输速率为为12001200波特以下的设备一般采用波特以下的设备一般采用FSKFSK方式传输数据。在衰落信道方式传输数据。在衰落信道（短波通信）中传输数据时，它也被广泛应用。（短波通信）中传输数据时，它也被广泛应用。 1.1.数字移频键控数字移频键控FSKFSK调制

6、的基本原理调制的基本原理2 2FSKFSK调制信号的产生调制信号的产生 注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的也可能是不连续的，因此有相位连续的FSKFSK及相位不连及相位不连续的续的FSKFSK之分。并分别记作之分。并分别记作: : CPFSK(Continuous Phase FSK) CPFSK(Continuous Phase FSK) DPFSK(Discrete Phase FSK) DPFSK(Discrete Phase FSK) 二进制移频键控是用两个不同频率的正弦波分别代二进制移频键控是用两

7、个不同频率的正弦波分别代表二进制数字符号表二进制数字符号“1 1”( (传号传号) )或或“0 0”( (空号空号) )来传递信来传递信息的。息的。 因此，实现数字频率调制的方法很多，总括起来有因此，实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类。两类。直接调频法直接调频法移频键控法。移频键控法。2.1 2.1 相位不连续相位不连续DPFSKDPFSK信号的产生信号的产生两个高频载波的频率分别由两个不同频率的独立振荡器提供两个高频载波的频率分别由两个不同频率的独立振荡器提供, ,即：即：ut1 1振荡器振荡器utf12 2振荡器振荡器f2不同频率的载波信号分别输送到电子开关，即门电路，并由其控制输

8、出。不同频率的载波信号分别输送到电子开关，即门电路，并由其控制输出。门门1 1门门2 2电子开关的开启与关闭受数字基带信号的控制。电子开关的开启与关闭受数字基带信号的控制。数字基带信号数字基带信号ut反相当数字基带信号为当数字基带信号为“1 1”时，门时，门2 2关闭。门关闭。门1 1打开，输出频率为打开，输出频率为f1f1的信号。的信号。utf1当数字基带信号为当数字基带信号为“0 0”时，门时，门1 1关闭。门关闭。门2 2打开，输出频率为打开，输出频率为f2f2的信号。的信号。ut加法器加法器门电路的输出信号经加法器处理，即可输出门电路的输出信号经加法器处理，即可输出FSKFSK信号，信

9、号，可见，其载波的频率可见，其载波的频率受数字基带信号的控制，从而实现频率调制。受数字基带信号的控制，从而实现频率调制。utFSK由于在两个码元转换时由于在两个码元转换时刻，它们之间前后码元刻，它们之间前后码元的相位互不相关，即相的相位互不相关，即相位不连续，记作位不连续，记作DPFSKDPFSK。2.2 2.2 相位连续相位连续CPFSKCPFSK信号的产生信号的产生两个高频载波分别由同一个独立的振荡器，经不同的分频器后产生两个高频载波分别由同一个独立的振荡器，经不同的分频器后产生, ,即：即：高频高频振荡器振荡器ut二二分分频频四四分分频频utf1utf2不同频率的载波信号分别输送到电子开

10、关，即门电路，并由其控制输出。不同频率的载波信号分别输送到电子开关，即门电路，并由其控制输出。门门1 1门门2 2电子开关的开启与关闭受数字基带信号的控制。电子开关的开启与关闭受数字基带信号的控制。数字基带信号数字基带信号ut当数字基带信号为当数字基带信号为“1 1”时，门时，门2 2关闭。门关闭。门1 1打开，输出频率为打开，输出频率为f1f1的信号。的信号。反相ut当数字基带信号为当数字基带信号为“0 0”时，门时，门1 1关闭。门关闭。门2 2打开，输出频率为打开，输出频率为f2f2的信号。的信号。f1ut加法器加法器门电路的输出信号经加法器处理，即可输出门电路的输出信号经加法器处理，即

11、可输出FSKFSK信号，信号，可见，其载波的频率可见，其载波的频率受数字基带信号的控制，从而实现频率调制。受数字基带信号的控制，从而实现频率调制。f2utFSK由于两个载波频率由同一振荡信由于两个载波频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号就是相位连续的数字调频信号, ,记作记作CPFSK.CPFSK.2Cf1Cf1Cf1Cf1Cf2Cf功率谱)()(411111cscsffPffP )()(412222cscsffPffP fPFSK2功率谱 tnTtgatnTtgaScnsnc

12、nsnFSK212coscos 1cf2cf12ccff scff 2scff 11222ccsFSKfffBsf 0sff解调三、实验应知知识3.1 3.1 2FSK 2FSK解调电路与工作原理解调电路与工作原理 数字调频信号的解调方法很多，可以分为数字调频信号的解调方法很多，可以分为线性鉴频法和分线性鉴频法和分离滤波法离滤波法两大类。两大类。线性线性鉴频法鉴频法差分检测法差分检测法过零检测法过零检测法分离分离滤波法滤波法相干检测法相干检测法( (同步检波法同步检波法) )非相干检测法非相干检测法( (包络检测法包络检测法) )动态滤波法动态滤波法模拟鉴频法模拟鉴频法3.1.1 2FSK3.

13、1.1 2FSK相干解调电路组成与工作原理相干解调电路组成与工作原理 在分离滤波法中，一般采用相干解调电路实现对在分离滤波法中，一般采用相干解调电路实现对2FSK2FSK信号的解信号的解调，其基本解调电路组成，如图所示：调，其基本解调电路组成，如图所示： tSFSK2比较判决比较判决 na1 1、2FSK2FSK相干解调电路组成相干解调电路组成tc1costc2cos3.1.1 2FSK3.1.1 2FSK相干解调电路组成与工作原理相干解调电路组成与工作原理2 2、 2FSK2FSK相干解调电路的工作原理相干解调电路的工作原理 tSFSK2 natc1costc2cos tx1 tx22Cf1

14、Cf1Cf1Cf2Cf1Cf 在线性鉴频法中，对在线性鉴频法中，对2FSK2FSK信号的解调，常用的有过零检测法，信号的解调，常用的有过零检测法，其基本解调电路组成与工作原理，如图所示：其基本解调电路组成与工作原理，如图所示：3.1 3.1 2FSK 2FSK解调电路与工作原理解调电路与工作原理 na tSFSK22Cf1Cf1Cf3.1 3.1 2FSK 2FSK解调电路与工作原理解调电路与工作原理 对对2FSK2FSK信号的解调，由于集成电路的应用，在线性鉴频法中，信号的解调，由于集成电路的应用，在线性鉴频法中，常用模拟锁相环来解调常用模拟锁相环来解调2FSK2FSK信号，它的电路构成如图

15、所示：信号，它的电路构成如图所示： 它的工作原理十分简单它的工作原理十分简单 ，只要在设计锁相环时，使它锁，只要在设计锁相环时，使它锁定在定在FSKFSK的一个载频的一个载频f1f1上，对应输出高电平，而对另一载频上，对应输出高电平，而对另一载频f2f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路滤波器输出端就可失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。以得到解调的基带信号序列。电压比较器电压比较器VCO鉴相器环路滤波锁相环 tSFSK2 自由振荡自由振荡F=(f1+f2)/2F=(f1+f2)/2 na锁锁相相失失锁锁锁锁相相抽样判决抽样判决2Cf1Cf1Cf四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤2FSK2FSK信号产生与测量信号产生与测量/ 2FSK/ 2FSK信号的频谱测量信号的频谱测量/ 2FSK/ 2FSK调制信号的解调测量调制信号的解调测量调制连接调制连接S2短短接左接左S3短接下短接下解调连接解调连接S5短接上短接上S6短接下短接下连接电源，自行测试。连接电源，自行测试。六、实验报告与思考题1、分析实验电路的工作原理，叙述其