实验指导书第4节2FSK调制与解调实验.doc

2FSK调制与解调实验 实验目的： 1、了解二进制移频键控2FSK信号的产生过程及电路的实现方法。 2、了解非相干解调器过零检测的工作原理及电路的实现方法。 3、了解相干解调器锁相解调法的工作原理及电路的实现方法。 二、实验内容： 1、了解相位不连续2FSK信号的频谱特性。 2、了解2FSK调制，非相干、相干解调电路的组成及工作原理。 3、观察2FSK调制，非相干、相干解调各点波形。 三、实验原理： 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，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。图中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即是2FSK信号。 二进制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、抗噪声和抗衰落性能较强，因此在中低速通过数据传输系统中得到了较为广泛的应用。 本实验2FSK信号的产生是采用键控法原理，利用数字基带信号控制电子开关电路对两个不同的频率源进行选通，所产生的信号相位不连续。见调制器框图。 2FSK调制器框图 本实验2FSK信号的解调是采用过零检测法和锁相解调法，通过两种解调方式的比较，可以了解各自的优缺点。 2FSK调制器 2FSK调制器是由晶体振荡器、分频电路、码产生电路、带通滤波器、模拟开关电路所组成。（1）晶体振荡器和分频器：晶体振荡器是一个用晶体和与非门构成的自激多谐振荡器。实验电路中的晶体频率fo选为4096KHz, 移频键控的两个频率分别是f1=1MHz, f2=2MHz,时钟信号=256KHz。同时实验板设置了外时钟、外码元接口由开关选择，便于系统实验使用。经U14a二分频得到2MHz方波再经U14b二分频得到1MHz方波。经过分频得到256KHz时钟。（2）码产生电路： SW8位拨码开关、D5~D12共8支发光二级管与排阻组成码产生显示电路。码的设置可以随意选择，八位码的某一位是“1”时，发光二极管亮红灯，同时将高电平送入U4 74LS151数据输入端。U4 74LS151中S为使能控制端，A、Ｂ、Ｃ是三个选择输入端，Z是输出端，为反码输出。 其功能表如下： 地址 使能 输出 C B A S Z × × × 1 0 1 0 0 0 0 D0 0 0 1 0 D1 0 1 0 0 D2 0 1 1 0 D3 1 0 0 0 D4 1 0 1 0 D5 1 1 0 0 D6 1 1 1 0 D7 U3 74LS161在时钟控制下QoQ1Q2端口出现X=8种不同的地址码，分别是：000、001、010、011、100、101、110、111。 （3）带通滤波器 将1MHz、2MHz方波滤除谐波后，输出1MHz、2MHz的正弦信号作为两个频率的载波信号，f1=1MHz,f2=2MHz. （4）模拟开关电路： 采用4052双四选一模拟开关电路U13产生2FSK信号。 2FSK解调器 （1）2FSK解调器在数字解调模块中。本实验采用了非相干方式的过零检测法与相干解调的锁相解调法。非相干方式的过零检测器。方框图如下： 由于2FSK信号的数字调频波过零点随不同载频而不同，我们将2FSK信号的通过放大整形，形成矩形脉冲，分别送入U18a单稳触发器实现上升沿触发。进入U18b单稳触发器实现下降沿触发的，然后将两个单稳触发器输出脉冲相加。相加器采用或非U19a,U19b实现。这一过程实际起到微分、整流、脉冲形成的作用。所得到的是与频率变化相应的脉冲序列。这个序列就代表的调频波的过零点。脉冲序列经过低通滤波器滤除高次谐波，便能得到对应的原数字基带信号。为了得到较好的滤波效果，采用有源无限增益多路反馈的低通滤波电路。单运放为U20,U19c为整形输出，U23a为再生电路。 （2）相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图下所示。图中两个带通滤波器起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽