移頻鍵控FSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)二 移頻鍵控FSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握用鍵控法產(chǎn)生FSK信號(hào)的方法。2、 掌握FSK過零檢測(cè)解調(diào)的原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 觀察FSK調(diào)制信號(hào)波形。2、 觀察FSK解調(diào)信號(hào)波形。3、 觀察FSK過零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形。三、 實(shí)驗(yàn)器材1、 信號(hào)源模塊 一塊2、 號(hào)模塊 一塊3、 號(hào)模塊 一塊4、 號(hào)模塊 一塊5、 20M雙蹤示波器 一臺(tái)6、 連接線 若干四、 實(shí)驗(yàn)原理1、 2FSK調(diào)制原理。2FSK信號(hào)是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態(tài)的，被調(diào)載波的頻率隨二進(jìn)制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為時(shí)代表傳0，載頻為時(shí)代表傳1。顯然，2FSK信號(hào)完全可以看成兩個(gè)分別以和為載頻、

2、以和為被傳二進(jìn)制序列的兩種2ASK信號(hào)的合成。2FSK信號(hào)的典型時(shí)域波形如圖10-1所示，其一般時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為 圖10-1 2FSK信號(hào)的典型時(shí)域波形 （10-1）式中，是的反碼，即因?yàn)?FSK屬于頻率調(diào)制，通?？啥x其移頻鍵控指數(shù)為 （10-2）顯然，h與模擬調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)的性質(zhì)是一樣的，其大小對(duì)已調(diào)波帶寬有很大影響。2FSK信號(hào)與2ASK信號(hào)的相似之處是含有載頻離散譜分量，也就是說，二者均可以采用非相干方式進(jìn)行解調(diào)?？梢钥闯?，當(dāng)h<1時(shí)，2FSK信號(hào)的功率譜與2ASK的極為相似，呈單峰狀；當(dāng)h>>1時(shí)，2FSK信號(hào)功率譜呈雙峰狀，此時(shí)的信號(hào)帶寬近似為（Hz） （10

3、-3）2FSK信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方式：（1）頻率選擇法；（2）載波調(diào)頻法。由于頻率選擇法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)為兩個(gè)彼此獨(dú)立的載波振蕩器輸出信號(hào)之和，在二進(jìn)制碼元狀態(tài)轉(zhuǎn)換（或）時(shí)刻，2FSK信號(hào)的相位通常是不連續(xù)的，這會(huì)不利于已調(diào)信號(hào)功率譜旁瓣分量的收斂。載波調(diào)頻法是在一個(gè)直接調(diào)頻器中產(chǎn)生2FSK信號(hào)，這時(shí)的已調(diào)信號(hào)出自同一個(gè)振蕩器，信號(hào)相位在載頻變化時(shí)始終是連續(xù)的，這將有利于已調(diào)信號(hào)功率譜旁瓣分量的收斂，使信號(hào)功率更集中于信號(hào)帶寬內(nèi)。在這里，我們采用的是頻率選擇法，其調(diào)制原理框圖如圖10-2所示：圖10-2 2FSK調(diào)制原理框圖由圖可知，從“FSK-NRZ”輸入的基帶信號(hào)分成兩路，1路經(jīng)U5（

4、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。從“FSK載波A”和“FSK載波B”輸入的載波信號(hào)分別接至U4A和U4B的輸入端。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開關(guān)U4A打開，U4B關(guān)閉，輸出第一路載波；當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，U405A關(guān)閉，U405B打開，此時(shí)輸出第二路載波，再通過相加器就可以得到FSK調(diào)制信號(hào)。2、 2FSK解調(diào)原理（a）非相干方式（b）相干方式（c）過零檢測(cè)法圖10-3 2FSK解調(diào)原理框圖FSK有多種方法解調(diào)，如包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測(cè)法及差分檢波法等，相應(yīng)的接收系統(tǒng)的框圖如圖10-3所示。這里采用的是過零檢測(cè)法對(duì)

5、FSK調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。大家知道，2FSK信號(hào)的過零點(diǎn)數(shù)隨不同載頻而異，故檢出過零點(diǎn)數(shù)就可以得到關(guān)于頻率的差異，這就是過零檢測(cè)法的基本思想。用過零檢測(cè)法對(duì)FSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的原理框圖如圖10-3（c）所示。其中整形1和整形2的功能類似于比較器，可在其輸入端將輸入信號(hào)疊加在2.5V上。2FSK調(diào)制信號(hào)從“FSKIN”輸入。U6（LM339）的判決電壓設(shè)置在2.5V，可把輸入信號(hào)進(jìn)行硬限幅處理。這樣，整形1將FSK信號(hào)變?yōu)門TL電平；整形2和抽樣電路共同構(gòu)成抽樣判決器，其判決電壓可通過電位器W2進(jìn)行調(diào)節(jié)。單穩(wěn)1（74LS123）和單穩(wěn)2（74LS123）分別被設(shè)置為上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)，它們與相

6、加器U7（74LS32）一起共同對(duì)TTL電平的FSK信號(hào)進(jìn)行微分、整流處理。電阻R30與R31決定上升沿脈沖寬度及下降沿脈沖寬度。抽樣判決器的時(shí)鐘信號(hào)就是FSK基帶信號(hào)的位同步信號(hào)，該信號(hào)應(yīng)從“FSK-BS”輸入，可以從信號(hào)源直接引入，也可以從同步信號(hào)恢復(fù)模塊引入。五、 測(cè)試點(diǎn)說明1、 輸入點(diǎn)參考說明FSK調(diào)制模塊：FSK-NRZ：FSK基帶信號(hào)輸入點(diǎn)。FSK載波A：A路載波輸入點(diǎn)。FSK載波B：B路載波輸入點(diǎn)。FSK解調(diào)模塊：FSKIN：FSK調(diào)制信號(hào)輸入點(diǎn)。FSK-BS：FSK解調(diào)位同步時(shí)鐘輸入點(diǎn)。2、 輸出點(diǎn)參考說明FSK調(diào)制模塊：TH7：FSK-NRZ經(jīng)過反相后信號(hào)觀測(cè)點(diǎn)。FSK-OU

7、T：FSK調(diào)制信號(hào)輸出點(diǎn)。FSK解調(diào)模塊：TH7：FSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)整形1(U6 LM339)后的波形觀測(cè)點(diǎn)。TH8：FSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)單穩(wěn)（U10A 74LS123）的信號(hào)觀測(cè)點(diǎn)。TH9：FSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)單穩(wěn)（U10B 74LS123）的信號(hào)觀測(cè)點(diǎn)。TH10：FSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)兩路單穩(wěn)后相加信號(hào)觀測(cè)點(diǎn)。TH11：FSK信號(hào)經(jīng)低通濾波器后的輸出信號(hào)FSK-DOUT：FSK解調(diào)信號(hào)經(jīng)電壓比較器后的信號(hào)輸出點(diǎn)（未經(jīng)同步判決）。OUT2：FSK解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)。六、 實(shí)驗(yàn)步驟（一）FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)1、 將信號(hào)源模塊和模塊3、4、7固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、 按照下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)連線

8、：源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN（8K）模塊3：FSK-NRZS4撥為“1100”，PN是 8K偽隨機(jī)碼信號(hào)源：128K同步正弦波模塊3：載波A提供FSK調(diào)制A路載波，幅度為4V信號(hào)源：64K同步正弦波模塊3：載波B提供FSK調(diào)制B路載波，幅度為3V* 檢查連線是否正確，檢查無誤后打開電源3、 將模塊3上撥碼開關(guān)S1都撥上。以信號(hào)輸入點(diǎn)“FSK-NRZ”的信號(hào)為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“FSK-NRZ”和點(diǎn)“FSK-OUT”輸出的波形。4、 單獨(dú)將S1撥為“01”或“10”，在“FSK-OUT”處觀測(cè)單獨(dú)載波調(diào)制波形。5、 通過信號(hào)源模塊上的撥碼開關(guān)S4改變PN碼頻率后送出，重復(fù)上

9、述實(shí)驗(yàn)。6、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源。（二）FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)1、 接著上面FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)繼續(xù)連線：源端口目的端口連線說明模塊3：FSK-OUT模塊4：FSKINFSK解調(diào)輸入模塊4：FSK-DOUT模塊7：DIN鎖相環(huán)法位同步提取信號(hào)輸入模塊7：BS模塊3：FSK-BS提取的位同步信號(hào)* 檢查連線是否正確，檢查無誤后再次打開電源2、 將模塊7上的撥碼開關(guān)S2撥為“1000”，觀察模塊4上信號(hào)輸出點(diǎn)“FSK-DOUT”處的波形，并調(diào)節(jié)模塊4上的電位器W5（順時(shí)針擰到最大），直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的PN碼。3、 用示波器雙蹤分別觀察模塊3上的“FSK-NRZ”和模塊四上的“OUT2”處的波形，將“OUT2”處FSK解調(diào)信號(hào)與信號(hào)源