实验3FSKASK调制解调实验6375Word文件下载.docx
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16U03A
74LS0
4
16TP0
32KHZ
低通
f1
16KHZ
f2
11
10
16K02
16TP06
6U02B
066
6U02A
图3-1FSK调制解调电原理框图
通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告
图3-1中，输入的数字基带信号分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经反相
器去控制f2=16KHz的载频。
当基带信号为“1”时，模拟开关B打开，模拟开关A关闭，此
时输出f1=32KHz；
当基带信号为“0”时，模拟开关B关闭，模拟开关A打开，此时输出f2=16KHz；
在输出端经开关16K02叠加，即可得到已调的FSK信号。
电路中的两路载频（f1、f2）由时钟与基带数据发生模块产生的方波，经射随、选频滤波
变为正弦波，再送至模拟开关4066。
载频f1的幅度调节电位器16W01，载频f2的幅度调节
电位器16W02。
（二）FSK解调电路工作原理
FSK解调采用锁相解调，锁相解调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的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。
FSK锁相环解调器原理图如图3-2所示。
FSK锁相解调器采用集成锁相环芯片
17TP02
17TP01
压控振荡器中心频率
17TP03
17U01
MC4046
17U02A
FSK调制信号
14
AIN
PCP
FSK解调输出
BIN
PC1
9
VCIN
5
13
INH
PC2
17C02
6
CA
2200
7
CB
VCOUT
11
R1
12
R2
SF
15
ZEN
17R09
7W01
47K
0K
图3-2FSK锁相环解调器原理示意图
MC4046。
其中，压控振荡器的频率是由17C02、17R09、17W01等元件参数确定，中心频率设
计在32KHz左右，并可通过17W01电位器进行微调。
当输入信号为32KHz时，调节17W01
电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平；
当输入信号为16KHz时，环路失锁，经
形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。
四、各测量点和可调元件的作用
1.FSK调制模块
16K02：
两ASK已调信号叠加控制跳线。
用短路块将1-2脚及3-4脚都相连，则输出FSK已调信号。
仅1-2脚连通，则输出ASK已调信号。
16TP01：
32KHz方波信号输入测试点，由4U01芯片（EPM240）编程产生。
16TP02：
16KHz方波信号输入测试点，由4U01芯片（EPM240）编程产生。
16TP03：
32KHz载波信号测试点，可调节电位器16W01改变幅度。
16TP04：
16KHz载波信号测试点，可调节电位器16W02改变幅度。
16P01：
数字基带信码信号输入铆孔。
16P02：
FSK已调信号输出铆孔，此测量点需与16P01点波形对比测量。
2．FSK解调模块
17W01：
解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器。
17P01：
FSK解调信号输入铆孔。
17TP02：
FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，
频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01。
17P02：
FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。
3．噪声模块
3W01:
噪声电平调节。
3W02：
加噪后信号幅度调节。
3TP01:
噪声信号测试点，电平由3W01调节。
3P01:
外加信号输入铆孔。
3P02:
加噪后信号输出铆孔。
五、实验内容及步骤
1．插入有关实验模块：
在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“FSK调制模块”、“噪
声模块”、“FSK解调模块”，插到底板“G、A、B、C”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。
注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。
2．信号线连接：
用专用导线将4P01、16P01；
16P02、3P01；
3P02、17P01连接（注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔）。
3．加电：
打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。
若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。
4．设置好跳线及开关：
用短路块将16K02的1-2、3-4相连。
拨码器4SW02：
设置为“00000”，4P01产生2K的15位m序列输出。
5．载波幅度调节：
16W01：
调节32KHz载波幅度大小，调节峰峰值4V。
16W02：
调节16KHz载波幅度大小，调节峰峰值4V。
用示波器对比测量16TP03、16TP04两波形。
6．FSK调制信号和巳调信号波形观察：
双踪示波器触发测量探头接16P01，另一测量探头接16P02，调节示波器使两波形同步，观察FSK调制信号和巳调信号波形，记录实验数据。
7．噪声模块调节：
调节3W01，将3TP01噪声电平调为0；
调节3W02，调整3P02信号幅度为4V。
8．FSK解调参数调节：
调节17W01电位器，使压控振荡器锁定在32KHz（16KHz行不行？
），同时可用频率计
监测17TP02信号频率。
9．无噪声FSK解调输出波形观察：
双踪示波器触发测量探头接16P01，另一测量探
头接17P02。
同时观察FSK调制和解调输出信号波形，并作记录，并比较两者波形，正常情
况，两者波形一致。
如果不一致，可微调17W01电位器，使之达到一致。
10．加噪声FSK解调输出波形观察：
调节3W01逐步增加调制信号的噪声电平大小，看是否还能正确解调出基带信号。
11．ASK实验与上相似，这儿不再赘述。
12．关机拆线：
实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。
注：
由于本实验中载波频率为16KHz、32KHz，所以被调制基带信号的码元速率不要超
过4KHz。
六、实验结果分析
根据输入的基带信号，请画出FSK、ASK各主要测试点波形。
FSK的Matlab仿真结果
原始基带信号
调制后的信号
接收到有噪声的信号
解调后的信号
抽样判决后的信号
调制信号的频谱分析
实验室演示的图形
基带信号和调制信号
原始信号和恢复信号
ASK的Matlab仿真结果
ASK的基带信号和调制信号
实验心得
通过两个不同频率的载波信号可以对调制信号进行2FSK调制；
通过想干解调，可以较
好的实现2FSK调制信号的解调；
解调出来的波形与调制信号相比会有一定的延时。
2FSK
信号频谱是看成由两个不同频率的2ASK信号频谱组成。
附录
FSK的Matlab程序
主程序
closeall
clearall
n=16;
f1=18000000;
f2=6000000;
bitRate=1000000;
N=50;
noise=10;
signal=source（n,N）;
transmittedSignal=fskModu（signal,bitRate,f1,f2,N）;
signal1=gussian（transmittedSignal,noise）;
configueSignal=demoFSK（signal1,bitRate,f1,f2,N）;
子程序
functionbitstream=demoFSK（receivedSignal,bitRate,f1,f2,N）
loadnum
signal1=receivedSignal;
signal2=filter（gaotong,1,signal1）;
%通过HPF，得到高频分量
signal3=abs（signal2）;
%整流
signal3=filter（lowpass,1,signal3）;
%通过LPF，形成包络
bitstream=[];
IN1=fix（length（lowpass）/2）+fix（length（gaotong）/2）;
%延迟时间
bitstream1=[];
LL=N;
%每个bit的抽样点数
i=IN1+LL/2;
while（i<
=length（signal3））%判决
bitstream1=[bitstream1,signal3（i）>
=0.5];
i=i+LL;
end
bitstream1
figure（5）
subplot（3,1,1）;
plot（1:
length（signal1）,signal1）;
title（'
Waveofreceivingterminal（includingnoise）'
）;
gridon;
subplot（3,1,2）;
length（signal2）,signal2）;
AfterPassingHPF'
subplot（3,1,3）;
length（signal3）,signal3）;
AfterPassingLPF'
8
signal4=filter（daitong,1,signal1）;
%通过BPF，得到低频分量
signal5=abs（signal4）;
signal5=filter（lowpass,1,signal5）;
IN2=fix（length（lowpass）/2）+fix（length（daitong）/2）;
bitstream2=[];
i=IN2+LL/2;
=length（signal5））%判决
bitstream2=[bitstream2,signal5（i）>
bitstream2
figure（6）
Waveofreceivingterminal（includingnoise）'
length（signal4）,signal4）;
AfterPassingBPF'
length（signal5）,signal5）;
fori=1:
min（length（bitstream1）,length（bitstream2））%判决
if（bitstream1（i）>
bitstream2（i））
bitstream（i）=1;
else
bitstream（i）=0;
bitstream
bit=[];
%接收端波形
length（bitstream）
ifbitstream（i）==0
bit1=zeros（1,N）;
bit1=ones（1,N）;
bit=[bit,bit1];
figure（7）
plot（bit）,title（'
binaryofreceivingterminal'
）,gridon;
axis（[0,N*length（bitstream）,-2.5,2.5]）;
functiontransmittedSignal=fskModu（signal,bitRate,f1,f2,N）
t=linspace（0,1/bitRate,N）;
c1=sin（2*pi*t*f1）;
c2=sin（2*pi*t*f2）;
transmittedSignal=[];
length（signal）
ifsignal（i）==1
transmittedSignal=[transmittedSignal,c1];
transmittedSignal=[transmittedSignal,c2];
figure
（2）
length（transmittedSignal）,transmittedSignal）;
ModulationofFSK'
figure（3）
m=0:
length（transmittedSignal）-1;
F=fft（transmittedSignal）;
plot（m,abs（real（F）））,title（'
ASK_frequency-domainanalysisreal'
clc;
subplot（5,2,2）
clear;
plot（y）;
载波波形'
N=30;
axis（[03000-22]）
xn=[];
x=[101100101010010000
z=xn.*y;
000111111000];
subplot（5,2,3）
t=0.01:
0.01:
N;
plot（z）
y=cos（2*pi*2*t）;
已调信号'
）
N
axis（[03000-1.51.5]）
ifx（i）==1
xn（i*100-99:
i*100）=ones（1,100）;
%对已调信号进行频谱分析
ba=fft（z,512）;
i*100）=zeros（1,100）;
ba=abs（ba）;
subplot（5,2,4）
plot（ba）;
subplot（5,2,1）
已调信号频谱'
plot（xn）;
axis（[-2006000150]）
原始二进制信号'
axis（[03000-12]）
%加入高斯噪声
a=0.1;
%noise系数，控制噪声功率
noise=a*（2*rand（1,100*N）-1）;
10
通信工程实验教学中心
通信系统原理实验报告
z1=z+noise;
subplot（5,2,5）
xn2（i*100-99:
plot（z1）;
加入噪声后信号波形
'
%对加噪信号进行频谱分析
ba=fft（z1,512）;
subplot（5,2,10）;
subplot（5,2,6）
plot（xn2）;
加噪信号频谱'
恢复波形'
%设计一个低通滤波器
Wp=50/80;
Ws=70/80;
[n,Wn]=buttord（Wp,Ws,1,5）
[b,a]=butter（n,Wn）;
%对加入噪声的信号进行滤波
x_fir=filter（b,1,z1）;
%观察滤波之后的信号波形
subplot（5,2,7）
plot（x_fir）;
滤波之后的信号'
%相干解调
x2=x_fir.*y;
subplot（5,2,8）;
plot（x2）;
与相干载波相乘波形'
axis（[03000-0.52]）
x3=filter（b,1,x2）;
subplot（5,2,9）
plot（x3）;
与相干载波相乘后滤波波形'
axis（[03000-0.52.5]）
%抽样判决
ifabs（x3（i*100-20））>
=0.5;
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