移频键控fsk调制与解调系统设计实验

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时间:2018-08-03

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1、移频键控FSK调制与解调系统设计实验学号:班级:姓名:一.实验目的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.实验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(四分频)载波2频率:1475HZ

2、(八分频)数字基带信号NRZ:15位M序列,传输速率约为400波特。(32分频)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Multisim软件仿真完成。三.实验原理与设计思路1.实验原理数字频率调制又称频移键控,记作FSK(FrequencyShiftKeying),二进制频移键控记作2FSK。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。由于数字消息只有有限个取值,相应地,作为己调的FS

3、K信号的频率也只能有有限个取值。那么,2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1,而符号“0”对应于载频f2(与f1不同的另一载频)的已调波形,而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲,数字调频可用模拟调频法来实现,也可用键控法来实现,后者较为方便。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。9所谓直接调频法,就是用数字基带矩形脉冲控制一个振荡器的某些参数,直接改变振荡频率,使输出得到不同

4、频率的已调信号。用此方法产生的2FSK信号对应着两个频率的载波,在码元转换时刻,两个载波相位能够保持连续,所以称其为相位连续的CPFSK信号。直接调频法产生的移频键控信号虽易于实现,但由于是同一振荡器产生两个不同频率的信号,在频率变换的过渡点相位是连续的,其频率稳定度较差。而且这种方法产生的FSK信号频移不能太大,否则振荡不稳,甚至停振,因而实际应用范围不广,仅适用于低速传输系统。频率键控法又称为频率转换法,它是用数字矩形脉冲控制电子开关,使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换,从而在输出端得到不同频率的已调信号。由于产生f1和f2载频是由两个独立的振荡器实现,则输出的2FSK信号

5、的相位是不连续的。这种方法的特点是转换速度快,波形好,频率稳定度高,电路不甚复杂,在实用中可以用一个频率合成器代替两个独立的振荡器,再经分频链,进行不同的分频,也可得到2FSK信号。故得到广泛应用。图1频率键控调制器此外,实用电路中还可以借助于数字电路来实现移频键控,如图1所示。由图可见,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

6、方法实现移频键控电路集成化程度高、体积小、可靠性高。2)数字调频FSK信号的解调数字调频信号的解调方法很多,可以分为线性鉴频法和分离滤波法两大类。线性鉴频法有模拟鉴频法、过零检测法、差分检测法等,分离滤波法又包括相干检测法、非相干检测法以及动态滤波法等。非相干检测的具体解调电路是包给检测法,相干检测的具体解调电路是同步检波法。下面仅就过零检测法与非相干检测法做以介绍。(1)过零检测法单位时间内信号经过零点的次数多少,可以用来衡量频率的高低。数字调频波的过零点数随不同载频而异,故检出过零点数可以得到关于频率的差异,这就是过零检测法的基本思想。过零检测法又称为零交点法,计数法。其原理方框

7、图及各点波形图见图2。图2过零检测法方框图及各点波形图考虑一个相位连续的FSK信号a,经放大限幅得到一个矩形方波b,经微分电路得到双向微分脉冲c,经全波整流得到单向尖脉冲d,单向尖脉冲的密集程度反映了输入信号的频率高低,尖脉冲的个数就是信号过零点的数目。单向脉冲触发一脉冲发生器,产生一串幅度为E宽度为τ的矩形归零脉冲e..脉冲串e9的直流分量代表着信号的频率,脉冲越密,直流分量越大,反映着输入信号的频率越高。经低通滤波器就可得到脉冲串的直流分量f这样就完成

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