设计性实验——2FSK调制、解调.docx

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1、设计性实验2FSK调制、解调实验一、实验目的1．掌握用移频键控法产生2FSK信号的原理及硬件实现方法；2．掌握用过零点检测法解调2FSK信号的原理及硬件实现方法；3．加深对位同步信号提取原理的理解，了解其硬件实现方法；4．了解锁相环对消除相位抖动的原理及作用。二、实验内容1.2FSK调制（发送）实验。2.2FSK解调（接收）实验。3.位同步提取实验。4.眼图、奈奎斯特准则实验。5.归零码与位定时实验。6.眼图与判决时间选取实验。三、实验仪器及设备1.20MHZ双踪示波器GOS-60211台2.函数信号发生器/计数器SP1641bB1台3.直流稳压电源GP

2、S-X303/C1台4.万用表1块5.2FSK调制解调实验箱1个四、实验原理及电路（一）实验原理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。本实验使用的是移频键控法，它便于用数字集成电路来实现。移频键控，或称数字频率调制，是数字通信中使用较早的一种调制方式。数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。在数字通信系统中，这种频率的变化不是连续的，而是离散的。比如，在二进制的数字频率调制系统中，可用两个不同的载频来传递数字信息，故移频键控常写作2FSK(FrequencyShiftKeying)。2FSK广泛应用于低速数

3、据传输设备中，根据国际电报和电话咨询委员会(CCITT)的建议，传输速率为1200波特以下设备一般采用2FSK。2FSK方法简单、易于实现，解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能也较强。因此，2FSK已成为在模拟电话网上利用调制解调制器来传输数据的低速、低成本的一种主要调制方式。在一个2FSK系统中，发端把基带信号的变化规则转换成对应的载频变化，而在收端则完成与发端相反的转换。由于2FSK信号的信道中传输的是两个载频的切换，那么其频谱是否就是这两个载频的线谱呢?或者说信道的频带只是这两个载频之差呢?答案是否定的。设2FSK的两个载频为f

4、l、f2，其中心载频为fo=(fl+f2)/2；又设基带信号的速率为fs。这样，经过分析，2FSK的频谱图如图5.1所示。图a中的fl=fo+fs，f2=fo-fs；图b中的fl=fo-0.4s，f2=fo-0.4s。从图5.1中我们可以看出：(l)相位不连续2FSK频谱由连续谱和离散线谱组成，线谱出现在两个载频位置上。(2)相位连续2FSK若两个载频之差较小，比如小于fs，则连续谱出现单蜂；若两个载频之差逐渐增大，即fl与f2的距离增大，连续谱将出现双峰。(3)由此可见，传输2FSK信号所需的频带Δf约为本实验为传输25000波特基带信号的2FSK实验

5、，通过改变分频链分频比的方式来实现移频键控。收端采用过零检测法恢复基带信号，并从恢复的基带信号中直接提取码元定时信号。图5.1a相位不连续信号的频谱示意图图5.1b相位连续信号频谱示意图五、2FSK的原理：2FSK介绍：数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。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。其表达式为：典型波形如下图所示。由图可见,2FSK信号可

6、以看作两个不同载频的ASK信号的叠加。因此2FSK信号的时域表达式又可以写成：z图1原理框图二、2FSK的调制：2FSK发送部分如图5.2所示。图中包括方波源（晶振）、调制器、M序列发生器等。图5.22FSK发送(调制)部分a、方波源方波源由4MHZ晶振产生，经4分频产生1MHZ方波，再经10分频，产生100KHZ，8分频产生125KHZ调制载波。b、M序列发生器M序列发生器由四级移位寄存器组成，形成长度为24-1=15的伪随机序列，充当信码。其信码定时信号是方波源输出的信号经40分频后得到。速率为25Kb/s。c、调制器2FSK调制器为全数字可变分频比

7、的分频链。其逻辑图如图5.3所示。图5.32FSK调制器从图5.3可以看出，信码为“1”时，分频链作10分频，输出频率为100KHZ信号；信码为“0”时，分频链作8分频，输出频率为125KHZ信号。由于这时输出的为对称方波，所含频率分量较丰富，即要占据较宽的信道频带，为节省频带，在送入信道前，只取基频分量就可以了，所以在调制器后接有一带通滤波器，中心频率为112.5KHZ。这样，在发送部分的输出端，就得到相对于“1”和“0”码的l00KHZ和125KHZ的正弦波。但是，如果带通的中心频率发生偏移或带通的通带特性不平坦，都会给输出的2FSK信号带来寄生调幅

8、，应尽量使之减小。2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信