FSK键控调制_相干解调

1、用SystemView仿真实现2FSK键控的调制1、实验目的：（1）了解2FSK系统的电路组成、工作原理和特点；（2）分别从时域、频域视角观测2DPSK系统中的基带信号、载波及已调信号；（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容：以PN码作为系统输入信号，码速率Rb20kbit/s。（1）采用键控法实现2FSK的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2FSK等信号的波形。（2）获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理： 数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于

2、载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。2FSK键控法利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。图中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即是2FSK信号。 根据以上2FSK信号的产生原理，已调信号的数字表达式可以表示为 （5-1）其中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列 （5-2） （5-3）g(t)是持续时间为 、高度为1的门函数；为对s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即 （5-4）是的反码，即若 =0，则 =1；若=l，则 =0，

3、于是 （5-5）分别是第n个信号码元的初相位。一般说来，键控法得到的与序号n无关，反映在上，仅表现出当与改变时其相位是不连续的；而用模拟调频法时，由于与改变时的相位是连续的，故不仅与第n个信号码元有关，而且之间也应保持一定的关系。由式（5-1）可以看出,一个2FSK信号可视为两路2ASK信号的合成，其中一路以s(t)为基带信号、为载频，另一路以为基带信号、为载频。下图给出的是用键控法实现2FSK信号的电路框图，两个独立的载波发生器的输出受控于输入的二进制信号，按“1”或“0”分别选择一个载波作为输出。4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：键控法：采用键控法进行调制的组成如图4所示。图4 键控

4、法调制的系统组成其中图符0产生绝对码序列，传码率为20kbit/s。图符4,5输出正弦波，频率分别为30k Hz和70Hz；图符3为键控开关。图符3输出2FSK信号。图符的参数设置如表1所示。 表1：键控法图符参数设置表编号库/名称参 数0Source: PN Seq Amp = 1 v Offset = 0 v Rate = 20e+3 Hz Levels = 2 Phase = 0 deg Max Rate = 200e+3 Hz1Operator: DelayNon-Interpolating Delay = 25e-6 sec= 5.0 smpOutput 0 = Delay t2 O

5、utput 1 = Delay - dT Max Rate (Port 0) = 200e+3 Hz3Logic: SPDTSwitch Delay = 0 sec Threshold = 500e-3 vInput 0 = t4 Output 0 Input 1 = t5 Output 0 Control = t0 Output 0 Max Rate = 200e+3 Hz4Source: SinusoidAmp = 1 v Freq = 30e+3 Hz Phase = 0 deg Output 0 = Sine t3 Output 1 = Cosine Max Rate (Port 0)

6、 = 200e+3 Hz5Source: SinusoidAmp = 1 v Freq = 70e+3 Hz Phase = 0 degOutput 0 = Sine t3 Output 1 = Cosine Max Rate (Port 0) = 200e+3 Hz系统定时：起始时间0秒，终止时间995e-6秒，采样点数200，采样速率200e+3Hz，获得的仿真波形如图5所示。（a） PN码序列（b） 加时延的PN码序列（c）频率为30KHz的未调载波信号（d）频率为70KHz的未调载波信号（e）键控法的得到的（2FSK）信号PN码和2FSK的瀑布图如图所示。 PN码和2FSK的瀑布图PN

7、码和2FSK的功率谱瀑布图5、主要信号的功率谱密度：调制信号的功率谱如图所示。PN码信号的功率谱频率为30KHz正弦载波的频谱如图所示。 正弦载波的频谱频率为70KHz正弦载波的频谱如图所示。正弦载波的频谱2FSK的功率谱如图所示。图12 2FSK的功率谱由图可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz）的频率范围之内，即基带带宽为20kHz；由图可见，载频信号的频谱分别位于30kHz和70KHz，且频谱较纯。用SystemView仿真实现2FSK键控相干的解调1、实验目的：（1）了解2FSK系统解调的电路组成、工作原理和特点；（2）掌握2FSK系统解调过程信号波形的特点；（3）熟悉系

8、统中信号功率谱的特点。2、实验内容：以2FSK作为系统输入信号，码速率Rb10kbit/s。（1）采用相干解调法实现2FSK的解调，分别观察系统各点波形。（2）获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理： 相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决（判决规则同于包络检波法），即可还原出基带数字信号。 4、 系统组成、图符块参数设置及仿真结果：相干解调法：相干解调法的系统组

9、成如图所示。其中，图符7,8为带通滤波器，图符9,10为低通滤波器，图符13实现相干载波的提取，图符11,12为乘法器，图符9,10为低通滤波器，图符14,15,16实现抽样判决。图符的参数设置如表3所示。表3：相干解调法图符参数设置表编号库/名称参 数7Operator: Linear Sys Butterworth Bandpass IIR 3 Poles Low Fc = 10e+3 Hz Hi Fc = 50e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled Max Rate = 200e+3 Hz 8 O

10、perator: Linear Sys Butterworth Bandpass IIR 3 Poles Low Fc = 50e+3 Hz Hi Fc = 90e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled Max Rate = 200e+3 Hz11Multiplier: Non Parametric Inputs from t7p0 t19p0 Outputs to 9 Max Rate = 200e+3 Hz12Multiplier: Non Parametric Inputs from t8p0 t2

11、0p0 Outputs to 10 Max Rate = 200e+3 Hz9 Operator: Linear Sys Bessel Lowpass IIR 3 Poles Fc = 20e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled Max Rate = 200e+3 Hz10 Operator: Linear Sys Bessel Lowpass IIR3 Poles Fc = 20e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disab

12、led Max Rate = 200e+3 Hz26Operator: Negate Max Rate = 200e+3 Hz调制信号为PN序列，码速率Rb20kbit/s；正弦载波的频率分别为30k Hz和70KHz系统定时：起始时间0秒，终止时间995e-6秒，采样点数200，采样速率200e+3Hz，获得的仿真波形如图所示。（a）键控法得到的（2FSK）信号（b）7号带通滤波器的输出（b）8号带通滤波器的输出（c）11号乘法器的输出（c）12号乘法器的输出（d）9号低通滤波器的输出（d）10号低通滤波器的输出（e）解调输出的PN码2FSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图如图所示。

13、 2FSK系统输入延时的PN序列和输出PN序列的瀑布图眼图如图所示。9号滤波器的眼图10号滤波器的眼图该眼图是没有加噪声情况下的仿真结果，眼图张开度较大，扫迹清晰。9号滤波器的眼图10号滤波器的眼图信噪比0dB时的眼图9号滤波器的眼图10号滤波器的眼图信噪比5dB时的眼图9号滤波器的眼图10号滤波器的眼图信噪比20dB时的眼图9号滤波器的眼图9号滤波器的眼图信噪比30dB时的眼图可以看出随着信噪比的增加，眼图质量越来越好。5、主要信号的功率谱密度：2DPSK的谱如图24所示。图24 2FSK的谱乘法器输出信号的谱如图所示。11号乘法器的谱图12号乘法器的谱图 乘法器输出信号的谱6、低通滤波器的

14、单位冲击相应及幅频特性曲线：9号低通滤波器的单位冲击相应 9号低通滤波器的幅频特性曲线 10号低通滤波器的单位冲击相应10号低通滤波器的幅频特性曲线7、低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线：7号带通滤波器的单位冲击相应7号带通滤波器的幅频特性曲线8号带通滤波器的单位冲击相应8号带通滤波器的幅频特性曲线用SystemView对二进制键控（2FSK） 进行性能估计1、实验目的：（1）了解2FSK系统电路组成、工作原理和特点；（2）学会分析2FSK系统的抗噪声性能；（3）掌握使用SystemView软件对2FSK系统进行性能估计的方法。 2、实验内容：以2FSK作为系统输入信号，码速率Rb20kbit/s。（1）采用相干解调法实现2FSK的解调，分别观察系统各点波形。（2）获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理： Loop N Time Value1 1 50.0000000000000e-3 1.50900000000000e-12 2 113.995000000000e-3 1.30900000000000e-13 3 177.990000000000e-3 9.96000000000000e-24 4 241.985000000000e-3 8.63000000000000e-25 5 305.980000000000e-3 7