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1、通信原理 移频键控FSK调制与解调系统实验报告移频键控FSK调制与解调系统设计实验 一实验目的 1加深对数字调制中移频键控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，提高独立分析问题与解决问题的能力。 二实验任务与要求 构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统，具体要求是： 主载波频率：11800HZ 载波1频率：2950HZ 载波2频率：1475HZ 数字基带信号NRZ：7位M序列，传输速率约为400波特。 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，
2、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 数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率。实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类。直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。 根据实验任务的要求,本次设计实验采用的是相位连续的FSK调制器与非相干解调器,其电路结构如图1-1所示.： 图1-
3、1 2FSK调制与解调系统电路原理图 1）2FSK调制系统设计 本次综合设计实验的调制系统主要由主载波振荡器、分频器、序列发生器、调制器、相加器构成。其调制电路的组成框图如图1-2所示 由图可以看出，当信码为“”时，分频链作分频，即输出频率 图1-2 FSK 调制器电路组成框图 为2950Hz载波，信码为“”时，分频链作分频，输出频率为1475Hz载波。如此一来，多谐振荡器输出的载波，通过不同次数的分频，就得到了两种不同频率的输出，经相加器后，从而在输出端得到不同频率的已调信号，即FSK信号，完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。 主载波振荡器电路设计 主要提供2FSK的载波和信码的定时
4、信号，本设计使用集成电路构成多谐振荡器，产生的振荡频率为11800Hz载波，其电路如图1-3。 已知由构成多谐振荡器的振荡频率为： f=11=T(R1+2R2)C则R1=3.6K R2=4.7K 图1-3 555 定时器接成的多谐振荡器 C=0.033uf 分频器电路设计 将主载波按设计要求，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，因一级D触发器可实现二分频，所以2FSK系统所需的四、八及32分频器电路如图1-4所示： 图1-4 分频器电路 序列发生器电路设计 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
5、号。本次设计采用三级线性移位寄存器，形成长度为23-1=7位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s，如图1-5所示： 输出的信码为：1110010 图1-5 M序列发生器电路图 调制器电路设计 本次设计的2FSK调制器采用集成模拟电子开关实现，实际电路如图1-6。 图1-6 2）2FSK解调系统 本次综合设计实验的解调系统采用分离滤波法中的非相干检测法。 对于非相干检测法，其系统电路构成如图1-7所示。 图1-7 2FSK非相干解调电路原理图 高通滤波器 采用RC无源电路，构成三阶高通滤波器。已知2FSK的中心频率：f=滤波器的通带频率：fH=1则有C1=C2=C3=0.6uf R1=R
6、2=R3=50 f1+f2,且22kRC，所以有：C=1fR R=1fC。 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）2FSK调制与解调系统总电路原理图 根据以上各单元电路的设计，得总电路如图1-8所示。 图1-8 2FSK调制与解调电路原理图 四、2FSK 调制与解调系统实验数据 1 FSK调制器的实验数据测量 多谐振荡器输出的载波信号 四分频器输出信号与波形变换输出信号 八分频器输出信号与波形变换输出信号 32分频器输出信号
7、M序列输出信号 FSK调制输出信号的检测 “全1”码，调制器的输出信号波形(f=2950HZ) “全0”码，调制器的输出信号波形(f=1475HZ) M序列调制器的输出信号波形(2FSK) 2FSK解调器的实验数据测量 2FS输入信号与高通滤波器输出波形。 高通滤波器输入信号与检波器、低通输出信号波形检测。 M序列数据与电压比较器解调输出信号波形 五、元件清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 元器件名称 555定时器 模拟电子开关 双D触发器 4二输入异或门 可调电感 二极管 双运算放大器 2三输入与非门 4二输入或门 变阻器 型号规格 7555 4066 74LS74 74ls86 0.9mH/50% DIODE LM358 74ls10 74ls32 4.7k/1% 50m 11 电阻 400 10k 3.5k 0.01F 0.033F 12 电容 0.6F 1F 10F 数量 1 1 4 1 2 2 2 1 1 1 3 1 2 1 1 1 4 2 2 备注 构成多谐振荡器 用于调制电路 构成序列发生器和分频器 六、实验体会与建议 通过这次实验，我学习了解了FSK调制与解调系统的结构与特性，加深了对课本理论知识的理解。同时熟悉了EWB仿真软件的相关操作，提高了动手能力。
