实验FSK调制调实验.docx
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实验FSK调制调实验
实验FSK调制调实验：
————————————————————————————————作者：
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FSK调制解调信号实验
实验报告
院系:
物理与机电工程系
专业:
09级电子信息工程
学生:
王皇
学号:
20090662129
指导老师:
邱思杰
日期：
2012年5月3日
评语：
成绩：
签名：
日期：
实验四：
FSK调制解调实验
一、实验目的：
1、加深对FSK信号调制解调原理的理解
2、根据其原理设计出2FSK信号的调制解调电路
3、在对电路进行仿真，观察其波形，从而检验设计出的调制解调器是否符合要求
二、实验原理：
（1）FSK--又称频移键控法。
：
即按数字数据的值（0或1）调制载波的频率。
例如对应二进制0的载波频率为F1，而对应二进制1的载波频率为F2。
该技术抗干扰性能好，但占用带宽较大．FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是:
实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。
在中低速数据传输中得到了广泛的应用。
所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。
调制方法：
2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK以调信号之和。
解调方法：
相干法和非相干法。
（2）2FSK信号调制：
又称数字调频,它是用两种不同的载频ω1,ω2来代表脉冲调制信号1和0,而载波的振幅和相位不变。
如果载波信号采用正弦型波,则FSK信号可表示为:
2FSK信号S（t）分解为信号S1（t）与S2（t）之和,
则有:
S（t）=S1（t）+S2（t）
其中：
S1（t）=Umcosω1t，代表数字码元“1”
S2（t）=Umcosω2t，代表数字码元“0”
2FSK信号调制器模型如下图：
如上图，两个独立的振荡器产生不同频率的载波信号，当输入基带信号S（t）=1时，调制器输出频率为f1的载波信号，当S（t）=0时，反相器的输出调制器输出频率为f2的载波信号。
f1和f2都取码元速率的整数倍。
2FSK信号的带宽为:
BFSK=|f1-f2|+2B
其中：
f1为对应脉冲调制信号1的载波频率;f2为对应脉冲调制信号0的载波频率。
（3）2FSK信号解调：
是调试的相反过程。
由于移频键控调制是将脉冲调制信号“1”用FSK信号S1（t），而“0”用S2（t）表示,那么在接收端,可从FSK信号中恢复出其基带信号。
本设计采用了普通鉴频法进行解调,将S1（t）恢复成码元1,把S2（t）恢复成码元0。
2FSK信号的解调可以采用相干解调，也可以采用包络解调。
实验中采用相干解调，解调器模型如下图：
在2FSK解调器中，2FSK信号进入带通滤波器抑制掉干扰，接着把FSK信号与相干载波相乘，把两种不同频率的FSK信号变成两种不同的电压信号,然后送低通滤波器滤除高频分量，最后通过抽样比较器得到最终的解调波形。
三、实验内容：
（具体程序如下）
Fc=10;%载频
Fs=40;%系统采样频率
Fd=1;%码速率
N=Fs/Fd;
df=10;
numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数
M=2;%进制数
SNRpBit=60;%信噪比
SNR=SNRpBit/log2（M）;
seed=[1234554321];
numPlot=15;
x=randsrc（numSymb,1,[0:
M-1]）;%产生25个2进制随机码
figure
（1）
stem（[0:
numPlot-1],x（1:
numPlot）,'bx'）;
title（'二进制随机序列'）
xlabel（'Time'）;
ylabel（'Amplitude'）;
%调制
y=dmod（x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df）;
numModPlot=numPlot*Fs;
t=[0:
numModPlot-1]./Fs;
figure
（2）
plot（t,y（1:
length（t））,'b-'）;
axis（[min（t）max（t）-1.51.5]）;
title（'调制后的信号'）
xlabel（'Time'）;
ylabel（'Amplitude'）;
%在已调信号中加入高斯白噪声
randn（'state',seed
（2））;
y=awgn（y,SNR-10*log10（0.5）-10*log10（N）,'measured',[],'db'）;
figure（3）
plot（t,y（1:
length（t））,'b-'）;
axis（[min（t）max（t）-1.51.5]）;
title（'加入高斯白噪声后的已调信号'）
xlabel（'Time'）;
ylabel（'Amplitude'）;
%相干解调
figure（4）
z1=ddemod（y,Fc,Fd,Fs,'fsk/eye',M,df）;
title（'相干解调后的信号的眼图'）
figure（5）
stem（[0:
numPlot-1],x（1:
numPlot）,'bx'）;
holdon;
stem（[0:
numPlot-1],z1（1:
numPlot）,'ro'）;
holdoff;
axis（[0numPlot-0.51.5]）;
title（'相干解调后的信号原序列比较'）
legend（'原输入二进制随机序列','相干解调后的信号'）
xlabel（'Time'）;
ylabel（'Amplitude'）;
%非相干解调
figure（6）
z2=ddemod（y,Fc,Fd,Fs,'fsk/eye/noncoh',M,df）;
title（'非相干解调后的信号的眼图'）
figure（7）
stem（[0:
numPlot-1],x（1:
numPlot）,'bx'）;
holdon;
stem（[0:
numPlot-1],z2（1:
numPlot）,'ro'）;
holdoff;
axis（[0numPlot-0.51.5]）;
title（'非相干解调后的信号'）
legend（'原输入二进制随机序列','非相干解调后的信号'）
xlabel（'Time'）;
ylabel（'Amplitude'）;
%误码率统计
[errorSymratioSym]=symerr（x,z1）;
figure（8）
simbasebandex（[0:
1:
5]）;
title（'相干解调后误码率统计'）
[errorSymratioSym]=symerr（x,z2）;
figure（9）
simbasebandex（[0:
1:
5]）;
title（'非相干解调后误码率统计'）
%滤除高斯白噪声
Delay=3;R=0.5;PropD=0;
[yf,tf]=rcosine（Fd,Fs,'fir',R,Delay）;
[yo2,to2]=rcosflt（y,Fd,Fs,'filter',yf）;
%加入高斯白噪声后的已调信号和经过升余弦滤波器后的已调信号
t=[0:
numModPlot-1]./Fs;
figure（10）
plot（t,y（1:
length（t））,'r-'）;
holdon;
plot（to2,yo2,'b-'）;%滤除带外噪声
holdoff;
axis（[030-1.51.5]）;
xlabel（'Time'）;
ylabel（'Amplitude'）;
legend（'加入高斯白噪声后的已调信号','经过升余弦滤波器后的已调信号'）
title（'升余弦滤波前后波形比较'）
eyediagram（yo2,N）;
title（'加入高斯白噪声后的已调信号的眼图'）
四、实验数据：
当输入的随机序列如下图时：
五、实验结论分析：
（1）通过两个不同频率的载波信号可以对调制信号进行2FSK调制。
（2）通过相干解调，可以较好的实现2FSK调制信号的解调。
（3）解调出来的波形与调制信号相比会有一定的延时。
（4）2FSK信号频谱是看成是由两个不同频率的2ASK信号频谱组成。
六、实验问答题：
Buffer缓冲器的阈值设置不同时，解调出来的波形有什么不一样？
答：
当Buffer缓冲器的阈值设置为大于0.1V时，解调出来的波形与调制信号相比失真较大；阈值设置越大，失真越大；当阈值设置为小于0.1V时，解调出来的波形与调制信号的波形相差不大；阈值设置越小，解调出来的波形越接近调制信号波形。
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