(通信系统原理)FSK实验原理和电路说明

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1、FSK实验原理和电路说明（―）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:cos（2加;.+2松f）/（二进制1）（二进制o）cos（2/h》+&

2、）cos（2劝/+&2）振荡图3.1.1非连续相位FSK的调制框图其中2兀Af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屮切换。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:0

3、制1）0・口（二进制0）其实现如图3.1・1所示:由于相位的不连续会造成频谱扩展，这种FSK的调制方式在传统的通信设备屮采用较多。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。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：sFSK⑴=cos[2吋R+&(01cos[2矶』+2加『应当注意，尽管调制波形m(0在比特转换时不连续，但相位函数e(0是与m(t)的积分成比例的，因而是连续的，其相应波形如图3.1.2所示：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F

4、SK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+nAf、fc-nAf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帚衰落。如果相位不连续，功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幕衰落。FSK的信号频谱如图3.1.3所示。i*FSK0如3图3.1.3FSK的信号频谱FSK信号的传输带宽Br,由Carson公式给出：Br=2Af+2B其屮B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范I韦I，矩形脉冲信号的带宽B=Rc因此，FSK的传输带宽变为:Br=2(Af+R)如果采用升余弦脉冲

5、滤波器，传输带宽减为：Br=2Af+(1+a)R其中a为滤波器的滚降因子。在通信原理综合实验系统中，FSK的调制方案如下：FSK信号：5(r)=COS(%f+2型••/)其中:Z当输入码为1当输入码为0因而有：£(/)=cosvvorcos2妙•r-sinwQtsin2妙•t=cosw()tcos一sinvr()fsin0(t)其中：t0⑴=2血+2兀—8如果进行量化处理，采样速率为fs,周期为Ts,有下式成立：0(/1)=&(/I_1)+2研7、+2兀Km(n)T、.=0{n-1)4-27iTs[fs+Km(n)]=如-1)+2砂7；按照上述原理，FSK正交调制器的实现

6、为如图3.1-4结构：图3.1.4FSK正交调制器结构图如时发送0码，则相位累加器在前一码元结束时相位0(力基础上，在每个抽样到达时刻相位累加2妙人，直到该码元结束；如吋发送1码，则相位累加器在前一码元结束吋的相位&(斤)基础上，在每个抽样到达时刻相位累加2/7；,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九频率，空号采用九频率。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C高）；3、全（）码：可测试空号时的发送频率（低）；4、0/1码：01

7、01...交替码型，用作一般测试；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：TPM2TPO2h>1定H>0®2®m羽室£SFPGA厂1V•••••••••••••••••IfVc▼（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（九），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

8、1,否则判为0。相干FSK解调框图如图321所示:图3.2.1相干FSK的解调框图判决相干FSK解调器是在加性高斯白噪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佼好的性能，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/丹、九的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包络检波的输出在匸k%时抽样（