数字调频信号2fsk的原理和实现

数字调频信号2fsk的原理和实现

现在，由于通信环境的显著改善，调换器技术需要提高适应性，以便适应通信线路。因此，调换器信号也应适用于通信环境和通信线路传输。2FSK调制技术是数字通信领域中调制解调方面的关键技术之一,至今在很多领域,譬如广播、导航、通信网等方面有广泛的运用。随着综合业务的发展,用户传递的信息量增大。为了保证传输信息的质量,调制电路需要有较高的抗噪声性能和较低的误码率。各种信源所产生的基带信号并不能在大多数信道内直接传输,调制的目的主要是为了传送那个频率较低的信号(便于无线电信号的发射),另一个目的是为了信源信号变成一个频率较高的复合信号,使信号特性与信道特性相匹配,把信号送到信道中进行传输。在本文给出了一种伪随机数字信号发生电路充当发送数据。在PROTEUS仿真环境下搭建了伪随机数字信号发生电路和发送的调制电路(用乘法器实现)。所设计的接收电路能够对发送的信号解调,并能够比较发送和解调后的数据。1数字频谱相干解调数字频率调制又称频移键控(FSK),二进制频移键控记作2FSK。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800kHz,而符号“0”对应于载频500kHz(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信号的产生通常有两种方法:(1)直接调频法:即直接利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得,如图1所示。(2)键控法:即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。如图2所示。一般来说,键控法得到瞬时相位与序列n是无关的,反映在输出已调波形上,仅表现出500kHz与800kHz改变时其相位是不连续的;而用直接调频法时,由于当500kHz与800kHz改变时输出的已调波相位是连续的,故瞬时相位不仅与第n个信号码元有关,而且在这两个瞬时相位之间也应保持一定的联系。直接调频法是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK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。在图2中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列,即是2FSK信号。数字调频信号的解调方法很多,如鉴频法、相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。相干解调2FSK系统的抗噪声性能优于非相干的包络检测,但需要插入两个相干载波电路较为复杂。包络检测无需相干载波,因而电路较为简单。当输入信号的信噪比r很大时,两者的相对差别不很明显。一般而言,大信噪比时常用包络检测法,小信噪比时才用相干解调法。2m序列的特性伪随机码或称为伪噪声(PN)码最重要的特性是具有近似于随机信号的性能。因为噪声具有完全的随机性,也可以说具有近似于噪声的性能。但是,真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。我们只能产生一种周期性的脉冲信号来近似随机噪声的性能,故称为伪随机码或PN码。m序列是一种非线性的伪随机序列,是最长线性移位寄存器序列的简称。由于m序列容易产生、规律性强、有许多优良的性能,在扩频通信中最早获得广泛的应用。顾名思义,m序列是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列。在二进制移位寄存器发生器中,若n为级数,则所能产生的最大长度的码序列为2n-1位。现在来看看如何由多级移位寄存器经线性反馈产生周期性的m序列。图3为一最简单的三级移位寄存器构成的m序列发生器。图3中Dl、D2、D3为三级移位寄存器,为模二加法器。移位寄存器的作用为在时钟脉冲驱动下,能将所暂存的“1”或“0”逐级向右移。模二加法器的作用为图3所示的运算,即0+0=0,0+1=1,1+0=l,l+1=0。图3中D2、D3输出的模二和反馈为Dl的输入。m序列所具有的特性:(1)m序列的一个周期(长度为2n-1)中,“1”、“0”的个数大致相等。(2)将一个m序列a循环左移t(t≠0)位,得到的m序列Lt(a)与a模2加以后,仍是a的循环左移若干位后的m序列。即aLt(a)=Lτ(a)。可见,m序列满足线性叠加。(3)m序列的自相关函数Ra(t)和平均功率谱密度Sa(f)由于Ra(t)具有周期性,所以其傅里叶变换(即平均功率谱密度)Sa(f)为离散线谱,谱线间隔为1/NT。在实际中,通常将m序列的周期N取得很大,而脉冲宽度Tc取值较小,此时m序列的自相关函数将近似为δ函数,其功率谱近似为平坦的宽带连续谱。也就是说,随着N值的增大,m序列更加接近随机噪声的性质。3选择正确的或确定频率为2下面给出2FSK的发射电路原理图,见图4。模块选用两种频率的载波来表示输入的二进制基带信号,当输入为二进制信号“0”时,选择频率为Ω2的载波;当输入为二进制信号“1”时,选择频率为Ω1的载波。仿真技术可分为实体模型仿真技术和模拟仿真技术,用仿真软件PROTUES来对上述电路进行仿真,得出如图5的结果。4信道传输方面在本2F