实验3FSKASK调制解调实验

1、实验3 FSK(ASK)调制解调实验'、实验目的1 .掌握FSK(ASK)调制器的工作原理及性能测试；2 .掌握FSK(ASK)锁相解调器工作原理及性能测试；3 .学习FSK(ASK)调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。.、实验仪器1 . FSK调制模块，位号A2 . FSK解调模块，位号C3 .时钟与基带数据发生模块，位号:G4 .噪声模块，位号B5 .20M双踪示波器1台6 .小平口螺丝刀1只7 .频率计1台(选用)8 .信号连接线3根三、实验原理(一)FSK调制电路工作原理FSK调制电路就是由两个ASK调制电路组合而成，它的电原理图，如图3-1所示o 16K02为两 ASK

2、已调信号叠加控制跳线。用短路块仅将12脚相连，输出“1”码对应的ASK已调信号；用短 路块仅将3-4脚相连，输出“ 0”码对应的ASK已调信号。用短路块将1-2脚及3-4脚都相连，则输 出FSK已调信号。因此，本实验箱没有专门设置ASK实验单元电路。1 6TP0 6图31中，输入的数字基带信号分成两路，一路控制f=32KHz的载频，另一路经反相器去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“ 1”时，模拟开关B打开，模拟开关A关闭，此时输出 fi=32KHz;当基带信号为“ 0”时，模拟开关B关闭，模拟开关A打开，此时输出f2=16KHz;在输出端经 开关16K02叠加，即可得到已调的FSK信号

3、。电路中的两路载频6、f。由时钟与基带数据发生模块产生的方波，经射随、选频滤波变为正弦 波，再送至模拟开关4066。载频3的幅度调节电位器16W01,载频f2的幅度调节电位器16W02（二）FSK解调电路工作原理FSK解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理就是十分简单的 ，只要在设计锁相环时，使 它锁定在FSK的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零 ，而对另一载频失锁，则对 应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。FSK 锁相环解调器原理图如图 3-2所示。FSK锁相解调器采用集成锁相环芯片图3-2 FSK锁相环解调器原理示意图MC4046其中

4、，压控振荡器的频率就是由17co2、17R09 17W01等元件参数确定，中心频率设计在 32KHz左右，并可通过17W01电位器进行微调。当输入信号为32KHz时，调节17W01电位器，使 环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出 低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。四、各测量点与可调元件的作用1、FSK调制模块16K02:两ASK已调信号叠加控制跳线。用短路块将1 -2脚及3-4脚都相连,则输出FSK已调信号。仅1 -2脚连通，则输出ASK已调信号。16TP01: 32KHZ方波信号输入测试点，由4U01芯片（EPM240）编

5、程产生。16TP0216KHZ方波信号输入测试点，由4U01芯片（EPM240）编程产生。16TP03:32KHz载波信号测试点，可调节电位器16W01改变幅度。16TP04:16KHz载波信号测试点，可调节电位器16W02改变幅度。16P01：数字基带信码信号输入抑孔。16Po2:FSK已调信号输出抑孔，此测量点需与16Poi点波形对比测量。2 . FSK解调模块17W01:解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器。17P01FSK解调信号输入抑孔。17Tp02FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，频 偏不应大于2KHz,若有偏差,可调节电位器17W011

6、7Po2:FSK解调信号输出,即数字基带信码信号输出，波形同16P01 o3 .噪声模块3W01:噪声电平调节。3W02:加噪后信号幅度调节。3TP01 ：噪声信号测试点，电平由3W01调节。3P01:外加信号输入钏孔。3P02：加噪后信号输出加孔。五、实验内容及步骤1 .插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块"、“ FSK调制模块”、“噪声模 块"、“ FSK解调模块”，插到底板“ G/B、C”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的 “实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一 致。2 .信号线连接：

7、用专用导线将4P01、16P01;16Po2、3P01;3P02、17Poi连接（注意连接抑孔的箭头指 向，将输出钏孔连接输入钏孔）。3 .加电：打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电 源，查找异常原因。4 .设置好跳线及开关：用短路块将16K02的1 -2、3-4相连。拨码器4SW02设置为“ 00000” ,4P01产生2K的15 位m序列输出。5 .载波幅度调节：16W01:调节32KHz载波幅度大小，调节峰峰值4V。16W02:调节16KHz载波幅度大小,调节峰峰值4V。用示波器对比测量16TP03、16TP04两 波形。6 .FSK调制信号与

8、巳调信号波形观察：双踪示波器触发测量探头接16P01,另一测量探头接16P02,调节示波器使两波形同步，观察FSK调制信号与巳调信号波形，记录实验数据。7 .噪声模块调节：调节3W01将3TP01噪声电平调为0;调节3W02调整3P02信号幅度为4V。8 . FSK解调参数调节：调节17W01电位器，使压控振荡器锁定在32KHZ （16 KHz行不行？），同时可用频率计监测17Tp02信号 频率。9 .无噪声FSK解调输出波形观察：调节3W01，将3TP01噪声电平调为0；双踪示波器触发测量探头接16P01，另一测量探头接17Po2。同时观察FSK调制与解调输出信号波形，并作记录，并比较两者波

9、形，正常情况，两者波形一致。 如果不一致，可微调17W01电位器，使之达到一致。10 .加噪声FSK解调输出波形观察：调节3W01逐步增加调制信号的噪声电平大小，瞧就是否还能正确解调出基带信号。11 . ASK实验与上相似,这儿不再赘述。12 .关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。注:由于本实验中载波频率为16KHz、32KHZ,所以被调制基带信号的码元速率不要超过4KHz。六、实验结果分析根据输入的基带信号，请画出FSK ASK各主要测试点波形。FSK的Matlab仿真结果原始基带信号调制后的信号tm接收到有噪声的信号1 z111. 1力.札AM.跖九L川卅山

10、111.1_.L 删承笊小入帆凡4. rl ?V U.V-L, Lullllkijf -% * .igHosH40tsx>Rs实验室演示的图形基带信号与调制信号原始信号与恢复信号ASK的Matlab仿真结果原始二进制倍号找波波形2101-51502(W加入噪声心佶号波刑i11 .谭|ww600 1000160030002S0G3000与相载波柏乘波普3000恢址披周乡10-1050010031500200025003000己典信号频谱ASK的基带信号与调制信号150100500.2004000100200300400500fiOO实验室演示的图形实验心得通过两个不同频率的载波信号可以对调

11、制信号进行2FSK调制;通过想干解调，可以较好的实现2FSK调制信号的解调；解调出来的波形与调制信号相比会有一定的延时。 2FSK信号 频谱就是瞧成由两个不同频率的2ASK信号频谱组成。附录FSK的Matlab程序主程序close allclear alln=16;f1 =18000000;f2=6000000;bitRate=1000000;N=50;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1 ,f2,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);co

12、nfigueSignal=demoFSK(signal1 ,bitRate,f1 ,f2,N);子程序function bitstream=demoFSK(receivedSignal,bitRate,f1 ,f2,N) load numsignall =receivedSignal;signal2=filter(gaotong,1 ,signal1); %通过 HPF彳导到高频分量signal3=abs(signal2); %整流signal3=filter(lowpass,1,signals); %通过 LPF,形成包络bitstream=;延迟时间IN1=fix(length(lowpa

13、ss)/2)+fix(length(gaotong)/2);bitstream 1=;LL=N;每个bit的抽样点数i=IN1 +LL/2;while (i<=length(signal3) %判决bitstreaml =bitstream1 ,signal3(i)>=0、5;i=i+LL; endbitstreamlfigure(5)subplot(3,1,1);plot(1 :length(signal1),signall);title('Waveof receivingterminal(including noise)');grid on;subplot(3,

14、1,2);plot(1 :length(signal2),signal2);title('After Passing HPF);grid on;subplot(3,1,3);plot(1 :length(signal3),signals);title('After Passing LPF');grid on;signal4=filter(daitong,1 ,signal1); %通过 BPF彳导至M氐频分量signal5=abs(signal4); %整流signal5=filter(lowpass, 1 ,signal5); %通过LPF,形成包络IN2=fix(l

15、ength(lowpass)/2)+fix(length(daitong)/2); % bitstream2=;延迟时间每个bit的抽样点数判决、5；LL=N; % i=IN2 +LL/2;while (i<=length(signal5) %bitstream2=bitstream2,signal5(i)>=0 i=i+LL;end bitstream2 figure(6) subplot(3,1,1);plot(1 :length(signal1),signail);title('Wave of receiving terminal(including noise)&#

16、39;);grid on; subplot(3,1,2);plot(1 :length(signal4),signal4);title('After Passing BPF');grid on; subplot(3,1,3);plot(1 :length(signal5),signal5);title('After Passing LPF');grid on;for i=1 :min(length(bitstream1 ),length(bitstream2) % 判决if (bitstream 1 (i)>bitstream2(i) bitstream(

17、i)=1;elsebitstream(i)=O;endendbitstreambit=; % 接收端波形 for i=1 :length(bitstream)if bitstream(i)=O bit1=zeros(1,N);else bit1=ones(1 ,N);endbit=bit,bit1;endfigure(7)plot(bit),title('binary of receiving terminal'),grid on; axis(0,N*length(bitstream),-2 、 5,2、5);endfunction transmittedSignal=fskM

18、odu(signal3bitRate,f1 ,f2,N)t=linspace(0,1/bitRate,N);c1=sin(2*pi*t*f1);c2=sin(2*pi*t*f2); transmittedSignal=;for i=1 Jength(signal)if signal(i)=1 transmittedSignal=transmittedSignal,c1;else transmittedSignal=transmittedSignal,c2;endendfigure(2) plot(1 :length(transmittedSignal),transmittedSignal);

19、title('Modulation of FSK');grid on;figure(3) m=0:length(transmittedSignal)-1; F=fft(transmittedSignal);plot(m,abs(real(F),title(,ASK_frequency-domain analysis real1); grid on;endcic;clear;N=30;xn=；x=1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0;t=0、01:0、01 :N; y=cos(2*pi*2*t);fo

20、r i=1:Nif x(i)=1 xn(i*100-99:i*100)=ones(1,100);else xn(i*100-99:i*100)=zeros(1,100);endend subplot(5,2,1) plot(xn);title。原始二进制信号');axis(0 3000-1 2)FSK的Matlab程序subplot(5,2,2) piot(y);title,载波波形)；axis(0 3000 -2 2)z=xn、*y;subplot(5,2,3)Plot(z)title。已调信号')axis(0 3000 -1、51、5)%对已调信号进行频谱分析ba=fft(z,512);ba=abs(ba); subplot(5,2,4) plot(ba);titleC 已调信号频谱)axis(-200 600 0 150)%加入高斯噪声a=0、1 ;%noise系数，控制噪声功率 noise=a*(2*rand(1,100*N)-1);y=cos(2*pi*2*t);z1=z+nois