课程设计----基于matlab的4fsk系统设计仿真

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1、课程设计任务书课程名称：专业课程设计题目：基于matlab的4FSK系统设计仿真学院：电子系系：信息工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：职称：学院审核（签名）：审核日期：一、设计基本原理与系统框图以前学过2FSK信号的产生，知道它有两种方法：调频法和开关法，前者是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其能输出两个不同频率的码元；后者是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。2FSK键控法调频原理图如下：2fsk键控原理图振荡器f1选通开关反相器振荡器f2选通开

2、关相加器这里我们要研究的是4FSK信号，是采用第二种方法得到的，即用基带四进制信号去键控四个频率不同的载波，就可以得到四进制频移键控信号，其中4FSK是采用四个不同的频率分别表示四进制的的四个码元00、01、10、11，每个码元都含有2bit的信息，其波形如图1-1所示，这时仍和2FSK时的条件相同，即要求每个载频之间的距离足够大，使不同频率的码元频谱能够用滤波器分离开，或者说使不同频率的码元相互正交。4FSK调制原理如下：传“0”信号(或00)时，发送频率为f1的载波；传“1”信号(或10)时，发

3、送频率为f2的载波；传“2”信号(或11)时，发送频率为f3的载波；传“3”信号(或01)时，发送频率为f4的载波。图1-14FSK信号波形系统方框图如图1-2所示4FSK晶振4FSK调制串/并转换NRZ图1-2系统方框图÷2÷2÷2滤波器滤波器滤波器一、各单元电路图设计本次系统设计大致可分为四大模块：㈠晶体振荡器与信源共用，位于信源单元；㈡多级分频电路；㈢4FSK调制中的逻辑电路单元；㈣二进制基带信号的串/并转换模块。㈠、信源单元电路本模块是整个课程设计系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原

4、理方框图如图1-3所示本单元用来产生晶振信号和NRZ信号，图1-4为信源单元电路图，它上面的元器件与图1-3上各单元对应关系如下：晶振CRY：晶体；U1：反相器7404分频器U2：计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160并行码产生器K1、K2、K3：8位手动开关，从左至右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管：左起分别与一帧中的24位代码相对应八选一U5、U6、U7：8位数据选择器4512三选一U8：8位数据选择器4512倒相器U20：非门74LS04抽样U9：D触

5、发器74LS74CLKBS-OUTNRZ-OUTNRZFSBSS5S4S3S2S1晶振并行码产生器八选一八选一八选一三选一倒相器抽样分频器图1-3信源单元方框图从晶振产生一个4.096KHz的信号，一路做时钟信号CLK，一路送到74LS193，74193完成÷2、÷4、÷8运算，输出BS、S1、S2、S3等4个信号。BS为位同步信号，频率为2048MHz，S1、S2、S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率的1/2、1/4和1/8。74193是一个4位二进制加/减计数器，当CD=PL=1、MR=0

6、时，可在QA、QB、QC及QD端分别输出上述4个信号。㈡、多级分频电路它是由晶振电路和一个具有分频功能的74LS193芯片构成的。系统要求产生四个频率不同的脉冲序列，所以要通过分频电路将主时钟输出的信号分别进行2分频、4分频、8分频。根据频率的不同，采用三个分频器进行分频。CLK信号由一个晶振电路实现，信号分别是由三个串接的二分频器而得到的，它们的频率分别为CLK频率的1/2、1/4、1/8，其电路图如图2-1所示。图2-1分频电路图，㈢、4FSK调制中的逻辑电路单元类似于2FSK调制模块，4FSK

7、调制模块是采用一个四选一数据选择器，经过多次分频产生的四个不同频率的信号作为数据选择器的四个输入端，经过串并转换的两路并行信号作为数据选择器的两个地址端，对应的每一种地址选中不同频率的输入信号，即“00”时选中频率为的信号；“01”时选中频率为的信号；“10”时选中频率为的信号；“11”时选中频率为的信号。图3-1逻辑电路图3-1中的逻辑电路即为双四选一数据选择器，接口分别接来自多次分频的频率不同的四种信号附加控制端接地，分别接串/并转换电路的两个输出端，输出端即为4FSK调制信号。㈣、二进制基带信

8、号的串/并转换模块串/并转换器：移位寄存器除了具有存储代码的功能以外，还具有移位功能。所谓移位功能，是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移，因此移位寄存器还可以用来实现数据的串并转换。图5.1所示电路是由对称式多谐振荡器和二位移位寄存器（边沿触发器结构的D触发器组成）构成的串并转换模块电路，其中对称式多谐振荡器是用来产生串行输入信号和移位脉冲的，第一个触发器的输入端接收串行输入信号，其余的每个寄存器输入端均与前边一个触发器的Q端相连。图5-1串并转换