FSK调制解调实验

1、实验一 FSK调制解调实验一、 实验目的1、 了解FSK调制的基本工作原理；2、 自行设计FSK调制、解调单元；二、 实验仪器1、 JH5001（II）通信原理基础实验箱一台；2、 20MHz示波器一台；三、 实验原理 在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。通常，FSK信号的 表达式为：（二进制）（二进制）其中f代表信号载波的恒定偏移。FSK的信号频谱如图2.1所示。图2.1 FSK的信号频谱FSK信号的传输带宽Br，由Carson公式给出：Br=2f+2B其中B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范围，矩形脉冲

2、信号的带宽B=R。因此，FSK的传输带宽变为：Br=2（f+R）在JH500II型的FSK调制框图如图下： 输入数据WE01用于调整频率间隔；WE02用于调整中心频率 FSK调制WE02+12VVCOTPE01TPE02WE01图 FSK调制方框图用数字基带信号的电平高低不同控制UE01(CD4046)内部的压控振荡器的振荡频率。当输入码元为0时，振荡频率为69KHz；当输入码元为1时，振荡频率为2024KHz。这些频率范围的调整是通过WE01、WE02来获取的。其中WE01调整输入1、0信号的幅度，从而达到控制传号频率与空号频率的间隔。WE02是调整送入到VCO输入端信号的直流偏移，通过调整

3、WE02达到控制FSK中心频率的作用。注意：FSK的数据输入信号来源于基带成形模块的测试序列，其通过KG02来选择不同的数据，数据速率受KG03控制，在FSK实验中KG03设置在500bps（KG03处于2-3状态）。FSK解调框图见图：滤波VCO比较器PLL锁相环(CD4046) FSK解调TPE07TPE04TPE05TPE03TPE06接收FSK信号外部测试信号KE02图 FSK解调方框图FSK解调的工作原理是用一个模拟锁相环UE02(CD4046)对输入的FSK信号进行鉴频。在解调模块中采用一个PLL环，当输入的FSK频率出现变化时，锁相环也紧随之变化，它是通过控制环路的输入电压TPE

4、04来达到的。这样当输入信号频率为2024KHz时，锁相环的VCO控制电压为高电平，输出码元为1；反之当输入信号频率为69KHz时，锁相环的VCO控制电压为低电平，输出码元为0。压控振荡器(VCO)的控制电压直接反映了FSK信号中的码元变化。将该VCO的输入控制电压送入比较器中之后就能得到的FSK接收解调的数字信号。在JH5001通信原理基础实验箱中，FSK调制解调实验是作为扩展模块实验来开设的，在该模块中，各测试点的定义如下：1. TPE01: FSK调制端的电平变换输出2. TPE02: 调制之后的FSK调制输出3. TPE03: 解调端的PLL压控振荡器输出4. TPE04: FSK解调

5、的鉴频输出5. TPE05: 锁定指示 (锁定时为高电平)6. TPE06: FSK解调输出7. TPE07: FSK解调输入信号在该模块中，各跳线的功能如下：1、 KE01：跳线开关KE01用于选择UE01的鉴相输出。当KE01设置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出；当KE01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，详情请参见4046器件性能资料。2、 KE02：跳线开关KE02是用于选择输入锁相信号：当KE02置于2_3时（右端），输入信号来自FSK调制端；当KE02置于1_2时（左端）选择外部的测试信号。四、 实验步骤1. FSK信号传号频率与空号频率的测量（1） 准备工作：将选

6、择开关KG03置于右端（数据速率为500bps），将FSK调制解调模块中的跳线开关KE01、KE02均置于右端，KG01放置在测试位置（最下端）。（2） TPE02是已调FSK波形，通过开关KG02选择全1码输入数据信号，观测TPE02的信号波形，测量其基带信号周期和频率传号频率。（3） 通过开关KG02选择全0码输入数据信号，观测TPE02信号波形，测量其基带信号周期和频率空号频率。将测量结果与1码比较。2. FSK调制基带信号观测（1） 准备：同实验步骤1；（2） 通过开关KG02选择为0/1码输入数据信号，TPM02是发送数据信号（数字调制解调模块中部），TPE02是已调FSK波形。并以

7、TPM02作为同步信号，观测TPM02与TPE02点波形应有明确的信号对应关系（频率等）。（3） 通过KG02选择其它测试数据信号，重复上述测量步骤。记录测量结果。3. 锁相环特性观察（1） 准备：与步骤1不同之处是将KE02置于1-2端，这样接收的信号来源于外部测试信号。（2） 用信号源加入TTL方波测试信号。通过：J007（TTL信号）、J006（地）加入测试信号，改变测试信号的频：从5KHz30KHz进行变化，观察PLL鉴相输出TPE04的信号波形。再观察TPE06的波形。（注意：示波器放在直流档测量）（3） 反复进行上述测量，设计FSK的参数，并进行下一步实验。4. 解调数据信号观测（1） 准备：同步骤1；（2） 测量FSK解调数据信号测试点TPE06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。（3） 通过开关KG02选择为其它码，测量TPE06信号波形，观测解调数据是否与发送数据保持一致。5. 不同参数的FSK基带信号观测：调节电位器WE01、WE02，分别调整频率间隔和中心频率，观测基带信号TPE02随调整的变化情况。6. 不同频率下的解调数据信号观测