实验二 fsk传输系统实验

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1、通信原理实验☆实验二FSK传输系统实验一．实验目的1.熟悉FSK调制和解调基本工作原理。2.掌握FSK数据传输过程。3.掌握FSK正交调制的基本工作原理与实现方法。4.掌握FSK性能的测试。5.了解FSK在噪声下的基本性能。二．实验原理(一).FSK调制在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生二进制频移键控信号（2FSK信号）。二进制频移键控信号的时间波形如图2.1所示，图中波形g可分解为波形e和波形f，即二进制频移键控信号可以看成是两图2.1二进制频移键控信号时

2、间波形-10-☜FSK传输系统实验个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1，0符号对应于载波频率f2，则二进制频移键控信号的时域表达式为：e2FSK(t)=[∑ang(t-nTs)]cos(ω1t+Φn)+[∑ang(t-nTs)]cos(ω2t+Φn)nn二进制频移键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。在本实验系统中，FSK调制采用正交调制。方案如下：FSK信号：s(t)=cos(ω0t+2πfit)其中：fi=f1(当输入码为1)

3、fi=f2(当输入码为0)有：s(t)=cosω0tcos2πfit-sinω0tsin2πfit=cosω0tcosθ(t)-sinω0tsinθ(t)t其中：θ(t)=2πfct+2πK∫−∞m(t)dt进行量化处理，采样速率为fs，周期为Ts，有下式成立：θ(n)=θ(n-1)+2πfcTs+2πKm(n)Ts=θ(n-1)+2πTs[fs+Km(n)]=θ(n-1)+2πfiTs本实验系统FSK调制基带处理结构示意图如图2.2所示：-11-通信原理实验☆图2.2FSK调制器基带处理结构示意图其正交调制器

4、结构图如图2.3：图2.3FSK正交调制器结构图(二).FSK解调二进制频移键控信号的解调方法很多，有非相干解调方法，也有相干解调方法。本实验系统采用正交相乘非相干解调，图2.4为其解调示意图。图2.4FSK正交相乘非相干解调示意图本实验系统FSK解调方框图如图2.5：-12-☜FSK传输系统实验图2.5FSK解调方框图输入信号为：R(t)=cos(ω0t±△ωt)传号频率为：ω0+△ω空号频率为：ω0-△ω延时信号为：R’(t)=cos(ω0±△ω)(t-τ)其中：τ为延时量相乘之后的结果为：2R(t)R’(

5、t)=2cos(ω0t±△ωt)cos(ω0±△ω)(t-τ)=cos[2(ω0±△ω)t-(ω0±△ω)τ]+cos[(ω0±△ω)τ]在上式中，第一项经过低通滤波器后可以滤除。当ω0τ=π/2时，上式可简化为：2R(t)R’(t)≈sin(±△ω)τ=±sin△ωτ因而，经过积分器后，输出信号大小为：Tbsin△ωτ，从而实现了FSK正交相乘非相干解调。三．实验仪器1.JH5001通信原理综合实验系统一套-13-通信原理实验☆2.20MHz双踪示波器一台四．实验内容测试前检查：首先将实验箱调制方式设置成“F

6、SK传输系统”；用示波器测量TPMZ07测试点的信号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作，如果没有，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。(一).FSK调制1.FSK基带信号观测(1).TPi03(D/A模块内)是基带FSK波形。通过菜单选择为1码输入数据信号，观测TPi03信号波形，测量其基带信号周期。(2).通过菜单选择为0码输入数据信号，观测TPi03信号波形，测量其基带信号周期。将测量结果与1码比较。2.发端同相支路和正交支路信号时域波形观测TPi03和TPi04分别是基带FSK输出信号的同相

7、支路和正交支路信号。测量两信号的时域信号波形时将输入全1码(或全0码)，测量两信号是否满足正交关系。3.发端同相支路和正交支路信号的李沙育(x-y)波形观测将示波器设置在(x-y)方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的正交性。通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。4.连续相位FSK调制基带信号观测(1).TPM02是发送数据信号(DSP+FPGA模块左下角)，TPi03是基带FSK波形。测-14-☜FSK传输系统实验量时，通过菜单选择为0/1码输入数据信号，并以TPM02作为同步信号。观测TPM02与

8、TPi03点波形的对应关系。(2).通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。记录测量结果。5.FSK调制中频信号波形观察(1).调制模块测试点TPK03为FSK调制中频信号观测点。测量时，通过菜单选择为0/1码输入数据信号，并以TPM02作为同步信号。(2).通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。(3).将正交调制输入信号中的一路基带调制信号断开(D/