实验十六FSK调制解调实验

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1、实验十六FSK调制解调实验【实验目的】加深理解FSK调制工作原理及电路组成。加深理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。【实验环境】双踪示波器通信原理实验箱【实验原理】（一）FSK调制电路工作原理图1FSK调制电原理框图8282图2FSK调制电路原理图82数字调频又可称作移频键控(FSK)，它是利用载频频率变化来传递数字信息。这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输系统中得到了较为广泛的应用。本实验电路中，载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信

2、号。图1为FSK调制器原理框图。图2为FSK调制器电路图。由图2可知，输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制32KHz的载频，另一路经倒相去控制16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为"0"时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。电路中的两路载频(f1,f2)由内时钟信号发生器产生，经过开关K9Ol，K902送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U9Ol:A

3、与U90l:B(4066)。(二)FSK解调电路工作原理FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MCl4046。MCl4046集成电路内有两个数字式鉴相器(PDI、PDII)、一个压控振荡器(VCO)，还有输入放大电路

4、等，环路低通滤波器接在集成电路的外部，引脚排列图见3所示，引脚功能说明见表1所示82图3MC14046引脚排列图表1：引脚功能说明引脚符号功能1PDO3相位比较器2输出的相位差信号，为上升沿控制逻辑。2PDO1相位比较器1输出的相位差信号，它采用异或门结构，即鉴相特性为PDO1=PDI1⊕PDI2。3PDI2相位比较器输入信号，通常PD为来自VCO的参考信号。4VCOO压控振荡器的输出信号。5INH控制信号输入，若INH为低电平，则允许VCO工作和源极跟随器输出；若INH为高电平，则相反，电路处于降功耗状态。6CI与第

5、7引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。7CI与第6引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。8GND接地。9VCOI压控振荡器的输入信号。在锁相环路中，通常VCO来自相位差低通滤波器输出，以平均电压控制VCOI的振荡频率，其输出直接(或经分频后)作为参考信号加到相位比较器的输入端。10SFO源极跟随器输出。11R1外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率。12R2外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率。13PDO2相位比较器输出的三态相位差信号，它采用PDI1、PDI2上升沿控制逻辑。14PDI

6、1相位比较器输入信号，PDI1输入允许将0.1V左右的小信号或方波信号在内部放大并再经过整形电路后，输出至相位比较器。15VI内部独立的齐纳稳压二极管负极，其稳压值V≈5～8V，若与TTL电路匹配时，可以用来作为辅助电源用。16VDD正电源，通常选+5V，或+10V，+15V。FSK解调器框图如图4所示，解调器电路图如图5所示。82压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图5中R1、R2、C1，主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R3、C2构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁

7、定来看，低通滤波器的通带要宽些;从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。当锁相环锁定时，环路对输入FSK信号中的32KHz载波处于跟踪状态，32KHz载波(正弦波)经输入整形电路后变成矩形载波。此时鉴相器PDII输出端（13脚)为低电平，锁定指示输出(1脚)为高电平，鉴相器PDI输出(2脚)为低电平，PDI输出和锁定指示输出经或非门U903:A(74LS32)和U904:B(74LS04)后输出为低电平，再经积分电路和非门U904:C(74L

8、S04)输出为高电平。再经过U904:D(74LS04)整形电路反相后从输出信号插座S902输出。当输入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏，鉴相器输入端的两个比较信号存在频差，经鉴相器PDI后输出一串无规则矩形脉冲，而锁定指示(第1引脚)输出为低电平，PDI输出和锁定指示输出经或非门U903:A与U9