移频键控FSK调制与解调系统设计实验64612

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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：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屮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屮的移频键控FSK调制器为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。实验要求构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统，具体耍求是：主载波频率:11800HZ载波1频率：2950HZ

2、（四分频）载波2频率:1475HZ（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）为釆用集成模拟乘法器，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

3、的数字消息控制载波的频率。由丁•数字消息只有有限个取值，相应地，作为己调的FSK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fl,而符号“0”对应于载频f2（与fl不同的另一载频）的已调波形,而且fl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，麻者较为方便。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和位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK及相位不连续的FSKZ分。并分别记作C

4、PFSK及DPFSK0所谓直接调频法，就是用数字棊带矩形脉冲控制…个振荡器的某些参数，直接改变振荡频率，便输出得到不同频率的已调信号。用此方法产生的2FSK信号对应着两个频率的载波,在码元转换吋刻，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，其频率稳定度较羌。而且这种方法产生的FSK信号频移不能太人，否则振荡不稳，其至停振，因而实际丿应用范围不广，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

5、冲控制电了开关，使电了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fl和f2载频是图1频率键控调制器由两个独立的振荡器实现，则输出的2FSK信号的相位是不连续的。这种方法的特点是转换速度快，波形好，频率稳定度髙，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。此外，实用电路屮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。

6、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，输出频率为伦的信号。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fl的信号。这样，经过相加器相加后，就可输出2FSK信号。这种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人类。线性鉴频法有模拟鉴频法、过零检测法、羌分检测法等，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，和干检测的具体解调电路是同步检波法。下而仅就过零检测法

7、与非和干检测法做以介绍。(D过零检测法图2过零检测法方框图及各点波形图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界，这就是过零检测法的基木思想。过零检测法又称为零交点法，计数法。其原理方框图及各点波形图见图2。考虑一个相位连续的FSK信号a,经放人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宽度为丫的

8、矩形归零脉冲e..脉冲串e的宜流分赧代表着信号的频率，脉冲越密，肓流分第越人，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宜流分址f这样就完成了频率S幅度