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时间:2018-12-17
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1、实用标准文案FSK传输系统实验报告一、实验原理和电路说明(一)FSK调制在二进制频移键控中,幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换(称为高音和低音,代表二进制的1和0)。通常,FSK信号的表达式为:(二进制1)(二进制0)其中2πΔf代表信号载波的恒定偏移。产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1,在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的,因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。不连续的FSK信号表达式为:(二进制1)(二进制0)其实现如图3.1-1所示:图3.1.1非连续相位FSK的调制框图由于相位的不连续会造成频谱扩展
2、,这种FSK的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不断发展,越来越多地采用连继相位FSK调制技术。精彩文档实用标准文案目前较常用产生FSK信号的方法是,首先产生FSK基带信号,利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。因此,FSK可表示如下:由于FSK信号的复包络是调制信号m(t)的非线性函数,确定一个FSK信号的频谱通常是相当困难的,经常采用实时平均测量的方法。二进制FSK信号的功谱密度由离散频率分量fc、fc+nΔf、fc-nΔf组成,其中n为整数。相位连续的FSK信号的功率谱密度函数最终按照频率偏移的负四次幂衰落。如果相位不连续,功率谱密度函数按照频率偏移的负二
3、次幂衰落。FSK的信号频谱如图3.1.3所示。图3.1.3FSK的信号频谱如时发送0码,则相位累加器在前一码元结束时相位基础上,在每个抽样到达时刻相位累加,直到该码元结束;如时发送1码,则相位累加器在前一码元结束时的相位基础上,在每个抽样到达时刻相位累加,直到该码元结束。在通信信道FSK模式的基带信号中传号采用频率,空号采用频率。在FSK模式下,不采用采用汉明纠错编译码技术。调制器提供的数据源有:1、外部数据输入:可来自同步数据接口、异步数据接口和m序列;2、全1码:可测试传号时的发送频率(高);3、全0码:可测试空号时的发送频率(低);4、0/1码:0101…交替码型,用作一般测试;
4、5、特殊码序列:周期为7的码序列,以便于常规示波器进行观察;6、m序列:用于对通道性能进行测试;FSK调制器基带处理结构如图3.1.5所示:精彩文档实用标准文案(二)FSK解调对于FSK信号的解调方式很多:相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。1、FSK相干解调FSK相干解调要求恢复出传号频率()与空号频率(),恢复出的载波信号分别与接收的FSK中频信号相乘,然后分别在一个码元内积分,将积分之后的结果进行相减,如果差值大于0则当前接收信号判为1,否则判为0。相干FSK解调框图如图3.2.1所示:精彩文档实用标准文案图3.2.1相干FSK的解调框图相干FSK解调器是在加性高斯白噪
5、声信道下的最佳接收,其误码率为:相干FSK解调在加性高斯白噪声下具有较好的性能,但在其它信道特性下情况则不完全相同,例如在无线衰落信道下,其性能较差,一般采用非相干解调方案。2、FSK滤波非相干解调图3.2.2非相干FSK接收机的方框图对于FSK的非相干解调一般采用滤波非相干解调,如图3.2.2所示。输入的FSK中频信号分别经过中心频率为、的带通滤波器,然后分别经过包络检波,包络检波的输出在t=kTb时抽样(其中k为整数),并且将这些值进行比较。根据包络检波器输出的大小,比较器判决数据比特是1还是0。使用非相干检测时FSK系统的平均误码率为:在高斯白噪声信道环境下FSK滤波非相干解调性
6、能较相干FSK的性能要差,但在无线衰落环境下,FSK滤波非相干解调却表现出较好的稳健性。FSK滤波非相干解调方法一般采用模拟方法来实现,该方法不太适合对FSK的数字化解调。对于FSK的数字化实现方法一般采用正交相乘方法加以实现。3、FSK的正交相乘非相干解调FSK的正交相乘非相干解调框图如图3.2.3所示:精彩文档实用标准文案图3.2.3FSK正交相乘非相干解调示意图输入的信号为传号频率为:空号频率为:在上图中,延时信号为:其中t为延时量。相乘之后的结果为:在上式中,第一项经过低通滤波器之后可以滤除。当时,上式可简化为:因而经过积分器(低通滤波器)之后,输出信号大小为:,从而实现了FS
7、K的正交相乘非相干解调。AB两点的波形如图3.2.4所示:精彩文档实用标准文案图3.2.4差分解调波形在FSK中位定时的恢复见BPSK解调方式。通信原理实验的FSK模式中,采样速率为96KHz的采样速率(每一个比特采16个样点),FSK基带信号的载频为24KHz,因而在DSP处理过程中,延时取1个样值。FSK的解调框图如图3.2.5所示:精彩文档实用标准文案二、实验仪器1、JH5001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台3、JH
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