FSK调制解调_标准实验报告

1、实验十六FSK调制解调实验【实验目的】加深理解FSK调制工作原理及电路组成。加深理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。【实验环境】双踪示波器通信原理实验箱【实验原理】（一） FSK调制电路工作原理TP903TP90932KH选频输出时钟32KH方波K90116KH方波D/A1TP901TP902TP904K902CLK电路2KH伪随机码伪随机码输出开关门8KH方波模 拟 开 关TP9067404 占ATP907 TP908K903FSI调制输出FSK解调（4046 锁相环 解调）整 形 输 出TP910CP中央集中控制处理器单元图1 FSK调制电原理框图7374#图2 FSK调制电路原理图

2、#数字调频又可称作移频键控（FSK），它是利用载频频率变化来传递数字信息。这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输系 统中得到了较为广泛的应用。本实验电路中，载频频率经过本实验电路分频而得到 的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。图1为FSK调制器原理框图。图2为FSK调制器电路图。由图2可知，输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制32KHZ的载频，另一路经倒相去控制 16KHZ的载频。当基带信号为“1”时，模拟 开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f仁32KHZ，当基带信号为0时，模拟开 关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=

3、16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK 信号。电路中的两路载频（f1,f2）由内时钟信号发生器产生，经过开关K9Ol，K902送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U9OI:A与U90l:B（4066）。（二）FSK解调电路工作原理FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到 了越来越广泛的应用。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的， 只要在设计锁相环时，使它锁定在 FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对 另一载频f2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。FSK锁相环解调器中的集成锁

4、相环选用了 MCI4046。MCI4046集成电路内有两 个数字式鉴相器（PDI、PDII）、一个压控振荡器（VCO），还有输入放大电路等，环路 低通滤波器接在集成电路的外部，弓I脚排列图见3所示，引脚功能说明见表1所示稳定状态指示116PC1OUT215相位比较输入 一314VCO& 出413禁止振汤512C1a 611C1b 一710Vss89*C对Vss有齐纳二极管稳压（+6V） 信号输入PC2OUTR2R1一 SFOUT一 VC控 制75#图3 MC14046引脚排列图#表1:引脚功能说明引脚符号功能1PDO3相位比较器2输出的相位差信号，为上升沿控制逻辑。2PDO1相位比较器1输出的

5、相位差信号，它采用异或门结构，即鉴相特 性为 PE=PD PC2。3P0相位比较器输入信号，通常PD为来自VCO勺参考信号。4VCO压控振荡器的输出信号。5INH控制信号输入，若INH为低电平，则允许VCC工作和源极跟随器 输出；若INH为高电平，则相反，电路处于降功耗状态。6CI与第7引脚之间接一电谷，以控制 VCC的振汤频率。7CI与第6引脚之间接一电谷，以控制 VCC的振汤频率。8GND接地。9VCO压控振荡器的输入信号。在锁相环路中，通常 VCO自相位差低 通滤波器输出，以平均电压控制VCO的振荡频率，其输出直接（或 经分频后）作为参考信号加到相位比较器的输入端。10SFo源极跟随器输

6、出。11R1外接电阻至地，分别控制 VCC的最咼和最低振荡频率。12R2外接电阻至地，分别控制 VCC的最咼和最低振荡频率。13PDO2相位比较器输出的三态相位差信号，它米用 PD、PD2上升沿控制 逻辑。14PD相位比较器输入信号，PD输入允许将0.1V左右的小信号或方波 信号在内部放大并再经过整形电路后，输出至相位比较器。15V内部独立的齐纳稳压二极管负极，其稳压值 V 58V,若与TTL 电路匹配时，可以用来作为辅助电源用。16Vdd正电源，通常选+5V,或+10V, +15V。FSK解调器框图如图4所示，解调器电路图如图5所示。压控振荡器的中心频率设计在 32KHZ。图5中R1、R2、

7、C1,主要用来确定压 控振荡器的振荡频率。R3、C2构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能 指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些 从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。当锁相环锁定时，环路对输入FSK信号中的32KHZ载波处于跟踪状态，32KHz 载波（正弦波）经输入整形电路后变成矩形载波。此时鉴相器PDII输出端（13脚）为低电平，锁定指示输出（1脚）为高电平，鉴相器PDI输出（2脚）为低电平，PDI输出 和锁定指示输出经或非门 U903:A（74LS32）和U904:B（

8、74LS04）后输出为低电平，再 经积分电路和非门U904:C（74LS04）输出为高电平。再经过 U904:D（74LS04）整形电 路反相后从输出信号插座S902输出。当输入信号为16KHZ时，环路失锁。此时环路对16KHZ载频的跟踪破坏，鉴 相器输入端的两个比较信号存在频差，经鉴相器PDI后输出一串无规则矩形脉冲，而锁定指示（第 1引脚）输出为低电平，PDI输出和锁定指示输出经或非门 U903:A与 U904:B后，输出仍为无规则矩形脉冲，这些矩形脉冲经积分器和非门U904:C后输出为低电平。可见，环路对32KHZ载频锁定时输出高电平，对16KHZ载频失锁时就输出低 电平。只要适当选择环

9、路参数，便它对 32KHZ锁定，对16KHZ失锁，则在解调器 输出端就得到解调输出的基带信号序列。图4 FSK解调电原理框图AnvAyPptL1HU9DK122yR009K4nY DQ94m5090294Wk4D .:4CO3034nw94Wk4 c :4u9A9Knv61yRKnY4AyR5+ KA8U9DPaaw40-J4B2A0L4A A3ny951O161TUOCV4765HNNevBe AcNEZFs8V2r1ROOUD1HU9AC00O9CKy2CP31pepNBNA4164y2U9K15Kz9onRP5AyRz-0.300O9BT图5 FSK解调电路原理图DCB【实验步骤】1.

10、检查确认板上无错误接线及杂物。2. 设置跳线开关：K9OI2-3、K9O22-3若K9041-2，贝U 2KHz的伪随机码，码序列为 1110010若K9042-3，贝U 8KHz的方波，码序列为 1100当做FSK的解调实验时设置跳线开关 K9O31-2、K9041-2。3. 打开电源开关，检查电源电压。按下按键开关 ：K01、K02、K900。按下“开始”与“ FSK”功能按键。4. 在CA901上插电容，使锁相环中的压控振荡器工作在32KHz，电容在1800pf2200pf之间。5. 测试FSK调制电路TP9OITP906各测量点波形，注意观察“1”、“0”码 内所含载波的数目。6. 观

11、察FSK解调输出TP907TP909波形，并作记录。同时比较 TP903与 TP909两者波形，观察是否有失真。ESI 01 丄丁EggRSOB丄C9口归nJSOKso-.so1=_1X IT丄丄CA9 013=5g 口 0丄丁 ssO TP901O TP932O TP933O TP9MO TP936O TP936O TP907O TP903O TP909O 3UQ79#图6元件位置#【实验记录】1、实验小组及其成员小组名称成员（班级-学号）3、实验数据记录和分析画出实验过程中各测量点的波形图，注意各点相位关系。信码方液辑入80#VWWWWWWW16KHZ方波物入i6Kii7-rta|Hr a

12、WWW0WWWVXAAAAA/FSK调制原理波形图#波形光标測量r时伺光标厂电压光掠时基UiS頻率刻崖ISSD J10.00uSh/div240us参書洞査頂餚甘瞬CENT2.00v/dlv-1.7Ev濟屛|俱存|(a) TP903 32KHz 载波输入(b) TP902 16KHz 载波输入调出(c) TP903 8KHz 信码81(e) TP905 16KHz 载波输(d) TP904 32KHz 载波输出(f) TP906合路后的FSK调制输出(g) TP909 FSK解调信号输出1测量点说明：TP901 :作为fc1 = 32KHz载频信号，由K901的1与2相连。可调节电位器 W90

13、1来改变幅度。TP902：作为fc1 = 16KHz载频信号，由K902的1与2相连。可调节电位器 W902来改变幅度。TP903：作为F = 2KHz或8KHz的数字基带信码信号输入，由开关K904决定。 K904的1与2相连：码元速率为 2KHz的1110010码，K904的2与3相连：码元 速率为8KHz的0101010码。TP904 32KHz载波输出TP905 16KHz载波输出TP906: FSK调制信号输出。送到FSK解调电路的输入开关K903的1脚。TP907： FSK解调信号输入。由FSK解调电路的输入开关K903的1与2脚接 入。TP908： FSK解调电路工作时钟，正常工

14、作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有偏差，可调节电位器 W903或W904和改变CA901的电容值。TP909: FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同TP905。注：在FSK解调时，K904只能是1与2相连，即解调出码元速率为2KHz的 1110010 码。K904的2与3脚不能相连，否则FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码 信号，因为此时F = 8KHz，fc2 = 16KHz，所以不满足4F fc1的关系，因为此时 它们的频谱重叠了。所以在此项实验做完后，应注意把开关K904设置成1与2相连接的位置上。【实验结论】二进制频移键控记作2FSK。2FSK信号便是符号“ T对应于载频f1，而符号 “0”对应于载频f2 (与f1不同的另一载频)的已调波形，而且 f1与f2之间的改 变是瞬间完成的。假设s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，e(t)即是2FSK信号， 2FSK信号的波形示例如下图所示。10 05 J|ff1f2 f2fl【思考题】1. 写出改变MC14046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响 ？答：根据MC14046锁项环的工作特点，以及各引脚的功能作用，运用到本电路设计 中要求锁定