移频键控FSK调制与解调系统设计实验.docx

1、移频键控FSK调制与解调系统设计实验实验课程名称：通信原理实验_实验项目名称移频键控FSK调制与解调系统设计实验实验成绩实 验 者专业班级组 别同 组 者实验日期一、实验目的、意义数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式，由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能强，因此在中低速数据通信系统中得到较为广泛的应用。通过此综合实验，应达到：1进一步加深对数字调制中的移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。2学会综合地、系统地应用已学到的知识，对移频键控FSK调制与解调系统电路的设计与仿真方法，提高独立解决问题的能力。二、设计任务与要求 1.设计任务：构建并设计一个数

2、字移频键控FSK传输系统，具体要求是：主载波频率：11800HZ载波1频率：2950HZ（四分频）载波2频率：1475HZ（八分频）数字基带信号NRZ：7位M序列，传输速率约为400波特。（32分频） 2.设计要求：FSK调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路(或集成模拟开关)与采用集成模拟乘法器，利用键控法实现。FSK解调器可以采用非相干解调法或过零检测法实现。传输信道不考虑噪声干扰，采用直接传输。整个系统用EWB软件仿真完成。三、2FSK 调制与解调系统原理与电路组成1.方案论证(2FSK调制与解调系统原理的简要说明)1）FSK调制信号的产生实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类。直

3、接调频法和移频键控法。注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK及相位不连续的FSK之分。并分别记作CPFSK及DPFSK。实用电路中还可以借助于数字电路来实现移频键控，晶振输出的主载波，通过不同次数的分频(或倍频)器，可得到两种不同频率的载波，其相位也不完全相等。当数字基带信号g(t)为高电位时，与非门1关闭。与非门2打开，输出频率为f2的信号。当g(t)为低电位时与非门1打开，与非门2关闭，输出频率为f1的信号。这样，经过相加器相加后，就可输出2FSK信号。这种方法实现移频键控电路集成化程度高、体积小、可靠性高。图1频率键控调制器2.单元电路设计1

4、）主载波振荡器电路设计主要提供2FSK的载波和信码的定时信号，可用集成电路（555）构成多谐振荡器，产生的振荡频率为11800Hz载波，要求输出频率可调。已知由（555）构成多谐振荡器的振荡频率为：则R1=3.6KR2=2.8K（可调）C=0.0164uF图2 555 定时器接成的多谐振荡器2）M序列产生电路实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试的方便，一般都用M 序列产生器产生的伪随机序列来充当数字基带信号。本次设计采用三级线性移位寄存器（选用74LS74双D2片），形成长度为23-1=7 位码长的1110100伪随机码序列，码率约为400bit/s，如图3所示： 图3 M序列发生器电路

5、图3）分频器将主载波按设计要求，一般用D触发器构成适当的分频电路，获得载频f1、f2和序列所需的时钟信号（电路设计方法参见实验四或其它有关资料）。8分频器 4分频器4）调制器调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路（或直接选用集成模拟开关）与采用集成模拟乘法器。这里使用与门和或门，图4 调制电路5）波形变换电路由于555产生的是正弦波，因此要有一个积分电路将其转化为正弦波，如图5 图5 波形变换电路6）非相干解调电路对于非相干检测法，其系统电路构成如图5.5所示。在了解与掌握了2FSK非相干检测法系统电路的基础上，进行自己的设计与实验。需要设计的单元电路有：图6 2FSK非相干解调电路原理图高

6、通滤波器采用RC无源电路，构成三阶高通滤波器。已知2FSK的中心频率：,且滤波器的通带频率：，所以有：， 。则有C1=C2=C3=1.52uf R1=R2=R3=50低通滤波器低通滤波器选用一般RC滤波器电路，因信码速率为400波特，其电路元件参数：R=1K C=1uF电压比较器电压比较器用运算放大器构成迟滞比较器，目的是防止干扰，参考电压设定为0.22V。3.总体电路原理图与元件清单(1)总体电路原理图图6 总体电路原理图（2）元器件清单序号元器件名称型号规格数量备注1运算放大器22555定时器13D触发器74LS84固定电阻10K25固定电阻3.6k26固定电阻50017固定电阻5038可

7、变电阻2.8K/50%19固定电容0.01uf110固定电容1uf111固定电容10uf112固定电容0.6uf313可变电感0.9mH/50%114二极管115门电路若干四、实验内容与测试数据1.FSK调制器的测量1）检测，调整多谐振荡器输出的载波信号 图1主时钟产生电路测量点测量波形频率数备注P111799Hz主时钟2）调测分频器的分频比 图2分频电路 主时钟及2分频波形 四分频及八分频电路 四分频频率 四分频频率 16分频及32分频电路 32分频频率3）M序列发生器产生的为随机码的检测 M序列产生电路 M序列波形 本实验中产生的M序列为七位11101004）FSK调制输出信号的测量1.信码为“0” 频率1474Hz2.。信码为“1” 频率2950Hz3.信码为“M” 频率291474Hz/2950Hz50Hz2.FSK解调器的测量试验（非相干解调电路的测量）1.高通滤波器输出波形2.检波器输出信号形及低通输出波形3.电压比较器输出信号波形 调制电路：解调电路：五、实验小结 经过这次试验，对FSK解调有了更深刻的认识，通过对EWB软件的使用,我明白了如何使用EDA软件来弥补实验未得到的结果，收益颇多。