通信原理实验2FSK.docx
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通信原理实验2FSK
实验课程名称：
通信原理实验_
实验项目名称
移频键控FSK调制与解调系统设计实验
实验成绩
实验者
郑丁华
专业班级
通信0906
组别
14
同组者
实验日期
一、实验目的、意义
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中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中的移频键控FSK调制器与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。
二、设计任务与要求
1.设计任务：
构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统，具体要求是：
主载波频率：
11800HZ
载波1频率：
2950HZ（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）
2.设计要求：
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）与采用集成模拟乘法器，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EWB软件仿真完成。
三、2FSK调制与解调系统原理与电路组成
1.方案论证（2FSK调制与解调系统原理的简要说明）
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相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK及相位不连续的FSK之分。
并分别记作CPFSK及DPFSK。
实用电路中还可以借助于数字电路来实现移频键控，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。
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f2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f1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）单元电路设定
1）主载波振荡器电路设计
主要提供2FSK的载波和信码的定时信号，可用集成电路（555）构成多谐振荡器，产生的振荡频率为11800Hz载波，要求输出频率可调。
已知由（555）构成多谐振荡器的振荡频率为：
11800HZ
采用如图1所示的定时电路可产生占空比可调的时钟脉冲。
时钟频率计算公式为：
则
RA=212Ω
RB=700Ω（可调）
Rｃ=300Ω
C=100nf
图1时钟脉冲产生电路
2）M序列产生电路
实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试的方便，一般都用M序列产生器产生的伪随机序列来充当数字基带信号。
本次设计采用三级线性移位寄存器（选用74LS74双D2片），形成长度为23-1=7位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s，如图2所示：
图2M序列发生器
3）分频器
将主载波按设计要求，一般用D触发器构成适当的分频电路，获得载频f1、f2和Ｍ序列所需的时钟信号（电路设计方法参见实验四或其它有关资料）。
8分频电路如图3所示：
图3八分频电路
4分频电路如图4所示：
图4四分频电路
4）波形变换电路
由于555定时器产生的是方波信号，而调制需要的是正弦波形，所以要用波形变换电路将方波转换为正弦波形，电路如图5所示：
图5波形变换电路
6）调制电路
用M序列控制选择频率为ｆ１和频率为ｆ２的正弦信号，即可构成２FSK信号，具体实现时可用键控法和模拟相乘法。
由于Multisim中模拟电子开关不好找，故用乘法器代替。
将两个乘法器的输出相加即可得到２FSK信号。
电路如图６所示：
图６ 调制原理图
7）解调电路
２FSK的解调方法有相干解调法和非相干解调法，这里采用非相干解调法中包络解调法。
解调时用有源二阶高通滤波器选出频率为2950HZ的信号，再通过包络检波器区分出“0”和“1”，最后用判决器还原出原信号序列。
解调电路如7所示：
图7解调电路图
对于有源二阶高通滤波器有：
则有C1=C2=C3=0.6ufR1=R2=R3=50Ώ
电压比较器用运算放大器LM324构成的迟滞比较器，目的是防止干扰，参考电压设定为2.2。
3）总体电路与原件清单
总体电路如图8所示：
图8总体电路图
原件清单：
（2）元器件清单
序号
元器件名称
型号规格
数量
备注
1
运算放大器
4
2
555定时器
1
3
D触发器
74LS
9
4
固定电阻
10K
4
5
固定电阻
50Ω
2
6
固定电阻
1k
1
7
固定电阻
300Ω
1
8
固定电阻
212Ω
1
9
可变电阻
1k
2
10
可变电阻
700Ω/50%
1
11
固定电容
1uf
2
12
固定电容
1.5uf
1
13
固定电容
10nf
1
14
固定电容
100nf
1
15
固定电容
0.6uf
2
16
可变电感
0.9mH/50%
2
17
二极管
1
18
门电路
若干
19
乘法器
2
4、实验内容与测试数据
1.时钟脉冲波形
频率：
11800HZ
2四分频、八分频、三十二分频脉冲波形
1.四分频
2.八分频
频率：
1475HZ
3.三十二分频
频率：
368.75HZ
3M序列波形
4载波波形
5调制波形
6高同波形及包络波形
7输出序列波形
7输出序列波形
上面的是M系列，下面的是输出波形。
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