实验二--FSK调制解调系统实验

1实验二FSK调制解调系统实验一、实验目的1、理解FSK调制的工作原理及电路组成。2、理解FSK解调的原理及实现方法。二、实验内容1、观察2FSK调制信号波形。2、观察2FSK解调信号波形。三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、同步信号提取模块5、20M双踪示波器一台6、连接线若干四、实验原理1.2FSK调制原理2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为0f时代表传0，载频为1f时代表传1。显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以0f和1f为载频、以na和na为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。2FSK信号的典型时域波形如图1所示。S2FSK(t)A-A00Ts2Ts3Ts4Ts1011ar2tt图12FSK信号的典型时域波形其一般时域数学表达式为tnTtgatnTtgatSnsnnsnFSK102cos)(cos)()(式中，002f，112f，na是na的反码，即2PPan－概率为概率为110PPan－概率为概率为101因为2FSK属于频率调制，通常可定义其移频键控指数为ssRffTffh/0101显然，h与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的，其大小对已调波带宽有很大影响。2FSK信号与2ASK信号的相似之处是含有载频离散谱分量，也就是说，二者均可以采用非相干方式进行解调。可以看出，当h1时，2FSK信号的功率谱与2ASK的极为相似，呈单峰状；当h1时，2FSK信号功率谱呈双峰状，此时的信号带宽近似为sFSKRffB2012（Hz）2FSK信号的产生通常有两种方式：（1）频率选择法；（2）载波调频法。由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（10或01）时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号，这时的已调信号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终是连续的，这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽内。在这里，我们采用的是频率选择法，其调制原理框图如图2所示：载波2基带信号载波1相加器倒相器开关1开关22FSK信号图22FSK调制原理框图由图可知，从“FSK基带输入”输入的基带信号分成两路，一路经U05反相后接至U06B的控制端，另一路直接接至U06A的控制端。从“FSK载波输入1”和“FSK载波输入2”输入的载波信号分别接至U06A和U06B的输入端。当基带信号为“1”时，模拟开关U06A打开，U06B关闭，输出第一路载波；当基带信号为“0”时，U06A关闭，U06B打开，此时输出第二路载波，再通过相加器就可以得到2FSK调制信号。2、2FSK解调原理单稳1整形2整形1低通滤波器单稳2相加器抽样判决位同步信号解调信号输出调制信号输入图32FSK过零检测法解调原理框图32FSK有多种方法解调，如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等。这里采用的是过零检测法对2FSK调制信号进行解调。大家知道，2FSK信号的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数就可以得到关于频率的差异，这就是过零检测法的基本思想。用过零检测法对FSK信号进行解调的原理框图如图3所示。其中整形1和整形2的功能类似于比较器，可在其输入端将输入信号叠加在2.5V上。2FSK调制信号从“FSK-IN”输入。U04的判决电压设置在2.5V，可把输入信号进行硬限幅处理。这样，整形1将2FSK信号变为TTL电平；整形2和抽样电路共同构成抽样判决器，其判决电压可通过标号为“2FSK判决电压调节”的电位器进行调节。单稳1和单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器U06一起共同对TTL电平的2FSK信号进行微分、整流处理。电阻R15与R17决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度。抽样判决器的时钟信号就是2FSK基带信号的位同步信号，该信号应从“FSK-BS”输入，可以从信号源直接引入，也可以从同步信号恢复模块引入。五、实验步骤1、FSK调制实验（1）将信号源模块产生的码速率为15.625KHz的周期性NRZ码和32KHz正弦波（幅度为3V左右）及64KHz的正弦波（幅度为3V左右）分别送入数字调制模块的信号输入点“FSK基带输入”、“FSK载波输入1”和“FSK载波输入2”。以信号输入点“FSK基带输入”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“FSK基带输入”和点“FSK调制输出”输出的波形。（2）改变送入的基带信号和载波信号，重复上述实验。2、FSK解调实验（1）将信号源模块的位同步信号的频率恢复为15.625KHz，用信号源模块产生的NRZ码为基带信号，合理连接信号源模块与数字调制模块，使数字调制模块的信号输出点“FSK调制输出”能输出正确的FSK调制波形。（2）将点“FSK调制输出”的输出信号送入数字解调模块的信号输入点“FSK-IN”，观察信号输出点“FSK-OUT”处的波形，并调节标号为“FSK判决电压调节”的电位器，直到在该点观察到稳定的NRZ码为止。将该点波形送入同步信号提取模块的信号输入点“NRZ-IN”,再将同步信号提取模块的信号输出点“位同步输出”输出的波形送入数字解调模块的信号输入点“FSK-BS”，观察信号输出点“单稳输出1”、“单稳输出2”、“过零检测”、“FSK解调输出”处的波形，并与信号源产生的NRZ码进行比较。（3）改变信号源产生的NRZ码的设置，重复上述观察。六、输入、输出点参考说明1、信号输入点参考说明FSK基带输入：FSK基带信号输入点。FSK载波输入1：FSK第一路载波信号输入点。FSK载波输入2：FSK第二路载波信号输入点。FSK-IN：FSK调制信号输入点。FSK-BS：FSK解调位同步信号输入点。2、信号输出点参考说明FSK调制输出：FSK调制信号输出点。单稳输出1：FSK调制信号经单稳(U05A)的信号输出点。单稳输出2：FSK调制信号经单稳(U05B)的信号输出点。过零检测：FSK解调信号经过零检测后的信号输出点。FSK-OUT：FSK解调信号经电压比较器后的信号输出点(未经同步判决)。FSK解调输出：FSK解调信号输出点。、七、实验报告要求1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。2、根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。3、分析2FSK的调制原理。