实验八 移频键控 FSK 调制与解调实验.docx

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实验八移频键控FSK调制与解调实验

实验八FSK移频键控调制与解调实验

一、实验目的

1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。

2、掌握FSK过零检测解调的原理。

二、实验内容

1、观察FSK调制信号波形。

2、观察FSK解调信号波形。

3、观察FSK过零检测解调器各点波形。

三、实验器材

1、信号源模块一块

2、③号模块一块

3、④号模块一块

4、⑦号模块一块

5、20M双踪示波器一台

6、连接线若干

四、实验原理

1、2FSK调制原理。

2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列

0、1状态而变化，即载频为f0时代表传0，载频为f1时代表传1。

显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以f0和f1为载频、以an和an为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。

2FSK信号的典型时域波形如图8-1所示.

图8-12FSK信号的典型时域波形

2FSK信号的产生通常有两种方式：

（1）频率选择法；

（2）载波调频法。

由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（01或10）时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱瓣分量的收敛。

载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号，这时的已调信号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终是连续的，这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽内。

在这里，我们采用的是频率选择法，其调制原理框图如图8-2所示：

图8-22FSK调制原理框图

由图可知，从“FSK-NRZ”输入的基带信号分成两路，1路经U5（LM339）反相后接至U4B（4066）的控制端，另1路直接接至U4A（4066）的控制端。

从“FSK载波A”和“FSK载波B”输入的载波信号分别接至U4A和U4B的输入端。

当基带信号为“1”时，模拟开关U4A打开，U4B关闭，输出第一路载波；当基带信号为“0”时，U405A关闭，U405B打开，此时输出第二路载波，再通过相加器就可以得到FSK调制信号。

2、2FSK解调原理

FSK有多种方法解调，如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等。

这里采用的是过零检测法对FSK调制信号进行解调。

大家知道，2FSK信号的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数就可以得到关于频率的差异，这就是过零检测法的基本思想。

用过零检测法对FSK信号进行解调的原理框图如图8-3（c）所示。

其中整形1和整形2的功能类似于比较器，可在其输入端将输入信号叠加在2.5V上。

2FSK调制信号从“FSKIN”输入。

U6（LM339）的判决电压设置在2.5V，可把输入信号进行硬限幅处理。

这样，整形1将FSK信号变为TTL电平；整形2和抽样电路共同构成抽样判决器，其判决电压可通过电位器W2进行调节。

单稳1（74LS123）和单稳2（74LS123）分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器U7（74LS32）一起共同对TTL电平的FSK信号进行微分、整流处理。

电阻R30与R31决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度。

抽样判决器的时钟信号就是FSK基带信号的位同步信号，该信号应从“FSK-BS”输入，可以从信号源直接引入，也可以从同步信号恢复模块引入。

五、测试点说明

1、输入点参考说明

FSK调制模块：

FSK-NRZ：

FSK基带信号输入点。

FSK载波A：

A路载波输入点。

FSK载波B：

B路载波输入点。

FSK解调模块：

FSKIN：

FSK调制信号输入点。

FSK-BS：

FSK解调位同步时钟输入点。

2、输出点参考说明

FSK调制模块：

TH7：

FSK-NRZ经过反相后信号观测点。

FSK-OUT：

FSK调制信号输出点。

FSK解调模块：

TH7：

FSK调制信号经整形1（U6LM339）后的波形观测点。

TH8：

FSK调制信号经单稳（U10A74LS123）的信号观测点。

TH9：

FSK调制信号经单稳（U10B74LS123）的信号观测点。

TH10：

FSK调制信号经两路单稳后相加信号观测点。

TH11：

FSK信号经低通滤波器后的输出信号

FSK-DOUT：

FSK解调信号经电压比较器后的信号输出点（未经同步判决）。

OUT2：

FSK解调信号输出点。

六、实验步骤

（一）FSK调制实验

1、将信号源模块和模块3、4、7固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。

2、按照下表进行实验连线：

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN（8K）

模块3：

FSK-NRZ

S4拨为“1100”，PN是8K伪随机码

信号源：

128K同步正弦波

模块3：

载波A

提供FSK调制A路载波，幅度为4V

信号源：

64K同步正弦波

模块3：

载波B

提供FSK调制B路载波，幅度为3V

*检查连线是否正确，检查无误后打开电源

3、将模块3上拨码开关S1都拨上。

以信号输入点“FSK-NRZ”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“FSK-NRZ”和点“FSK-OUT”输出的波形。

4、单独将S1拨为“01”或“10”，在“FSK-OUT”处观测单独载波调制波形。

5、通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出，重复上述实验。

6、实验结束关闭电源。

（二）FSK解调实验

1、接着上面FSK调制实验继续连线：

源端口

目的端口

连线说明

模块3：

FSK-OUT

模块4：

FSKIN

FSK解调输入

模块4：

FSK-DOUT

模块7：

DIN

锁相环法位同步提取信号输入

模块7：

BS

模块3：

FSK-BS

提取的位同步信号

*检查连线是否正确，检查无误后再次打开电源

2、将模块7上的拨码开关S2拨为“1000”，观察模块4上信号输出点“FSK-DOUT”处的波形，并调节模块4上的电位器W5（顺时针拧到最大），直到在该点观察到稳定的PN码。

3、用示波器双踪分别观察模块3上的“FSK-NRZ”和模块四上的“OUT2”处的波形，将“OUT2”处FSK解调信号与信号源产生的PN码进行比较。

4、实验结束关闭电源，拆除连线，整理实验数据及波形完成实验报告。

七、实验报告要求

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

3、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。