通信原理实验2FSK
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实验三2FSK调制与解调实验一、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(相位不连续)调制,非相干、相干解调电路的组成及工作理。
3、观察2FSK 调制,非相干、相干解调各点波形。
4、改变f1、f2的频率大小,观察不同调制指数下的调制解调效果。
(选作)5、利用实验模块的电路,设计出其它解调方法,并自行验证。
(选作)三、预习要求1)画出实验电路中2FSK调制器采用的原理框图;2)根据实验指导书的相关资料,说明本实验2FSK调制的载波频率分别是多少?用什么方法产生的?3)本实验2FSK载波是方波还是正弦波?如何实现的?4)用什么方法可以将方波变成正弦波?5)FSK调制器可以用哪两种基本方法实现?本实验用的是哪一种?6)用什么方法实现的FSK信号的相位是连续的?7)实验中,信息的码速率是多少?可以用什么方法测量?8)可以用什么方法来测量2FSK的两个载波频率?9)当用“10101010………”不断重复的信息码进行FSK调制,用计数法测量FSK调制输出信号的频率,测量得到的频率可能是多少?为什么?10)本实验中,2FSK 信号带宽是多少?如何计算的?公式中的各个量代表什么?11)本实验中,2FSK 信号的频谱会是单峰还是双峰?为什么?12)用示波器同时观测FSK调制器的输入数据、FSK调制器输出的已调信号,要能稳定的观测应该用这两个信号中的哪一个作为示波器的触发信号?13)画出2FSK过零检测解调的原理框图;14)实验中,FSK过零检测解调方案采用数字电路如何实现;15)脉冲的宽度相同,有些时刻的脉冲密一些,有些时刻的脉冲少一些,可以用什么具体的方法区分出每一个单位时刻内脉冲是多还是少?16)测试接收端的各点波形,需要与什么波形对比,才能比较好的进行观测?示波器的触发源该选哪一种信号?为什么?17)采用过零检测解调的方法时,将f1和f2倍频的电路是如何设计的?18)采用过零检测解调的方法时,解调电路中哪一点的波形是f1和f2的倍频?19)2FSK 信号经过整形变成方波2FSK 信号,频谱有什么变化?为什么?20)解调时将f1和f2倍频有何好处?如何通过仪器测量来说明?21)2FSK 信号解调时将f1和f2倍频之后,频谱有什么变化?为什么?22)解调电路各点信号的时延是怎么产生的?23)解调出的信码和调制器的绝对码之间的时延是怎么产生的?24)解调的信号为什么要进行再生?25)理论上,能否实现出一个没有时延的解调器?为什么?26)解调的信号是如何实现再生的?27)再生过程中,是什么环节会对解调的输出造成延时?为什么?28)画出2FSK 锁相PLL 解调的原理框图;29)PLL 解调2FSK 信号的原理是什么?30)为什么2FSK 锁相解调可以实现相干解调?31)要实现2FSK 锁相解调,锁相环需要工作在什么跟踪方式?为什么?32)解调电路中T31(放大出)没有信号输出,可能的原因有哪些?33)T19(2FSK 过零检测出)信号异常,如何判断故障点在哪?34)解调输出信号与发送端的数据信号对比,为什么会有延时,是哪些原理造成的?四、实验原理二进制频率调制(2FSK )是数据通信中使用较早的一种通信方式。
新疆理工学院新疆理工学院通信原理课程设计(2FSK的调制与解调)学号: 20173453001姓名:陶博文指导老师:王世强学期:2019-2020第一学期日期: 2019.12.27一、M ATLAB软件简介MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室)。
是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。
二、理论分析1、2FSK调制原理1.12FSK信号的产生:二进制频移键控(2FSK)是利用载波的频率变化来传递数字信息的,而其振幅和相位保持不变。
实验报告题目:基于TIMS通信原理实验报告AM信号的调制与解调2014年12月1、 了解连续相位2FSK 信号的产生和实现方法。
2、 测量连续相位2FSK 信号的波形以及功率谱。
3、 了解用锁相环进行2FSK 信号解调的原理以及实验方法。
二、 实验原理2FSK 是用二进制数字基带信号去控制正弦载波频率,传号和空号载波频率分别为 和 。
本实验产生的是相位连续2FSK 。
以双极性不归零码为调制信号,对载波进行FM 得到连续相位2FSK ,表达式为:2()cos[22()]tFSK c f s t A f t K b d ππττ-∞=+⎰其带宽可以用卡松公式近似为:22(1)FSK f bB R β≈+其中 为主瓣带宽。
用VCO 作为调频器来产生相位连续的2FSK 框图如下图所示:连续相位2FSK 信号解调可以采用锁相环解调,原理框图如下图所示:1、连续相位2FSK信号的产生(1)单独测试VCO压控灵敏度。
a.首先将VCO模块的Vin输入端接地,调节VCO模块前面板上的f0旋钮,使VCO中心频率为100kHz。
b.将可变直流电源模块的直流电压输入于VCO的Vin端。
改变直流电压值,测量VCO的中心频率随直流电压的变化情况,调节VCO前面板上的GAIN旋钮,使VCO在输入直流电压为±2V时的频偏为±2kHz,即压控灵敏度为1kHz/V。
(2)按图连接各模块,序列发生器的时钟频率为2.083kHz。
本实验要求只调制不解调。
四、实验结果2FSK波形如下:如图,清晰明了且正确的2FSK波形出现。
五、实验讨论(思考题)实验步骤的第一步一定要重视,很多时候,波形不正确就是因为vco调控不当。
六、实验总结此次试验由于不需要解调,只做调制实验,所以我们就心平气和的一步步稳稳的做,最终保证了实验的顺利和实验结果的完美程度。
实验二移频键控实验一、实验目的1.掌握用键控法产生2FSK 信号的原理及实现方法。
2.掌握2FSK 过零检测解调的原理。
二、实验内容1.观察2FSK 信号波形。
2.观察2FSK 过零检测解调器各点信号波形。
3.观察2FSK 解调信号波形。
三、实验器材1.信号源模块2.数字调制模块3.数字解调模块4.同步信号提取模块5.20M 双踪示波器一台6.频率计(可选)一台四、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。
被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化,即载频为f 0时代表传0,载频为f 1时代表传1。
显然,2FSK 信号完全可以看成两个分别以f 0和f 1为载频的两种2ASK 信号的合成,其一般时域数学表达式为t w nT t g a t w nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑(5—1)式中,的反码,即是n n a a f w f w ,2,21100ππ==⎩⎨⎧-=⎩⎨⎧-=Pa Pa n n ,概率为,概率为,概率为,概率为1P 1011P 02FSK 信号的典型时域波形如图5-1所示,因为2FSK 属于频率调制,通常可定义其移频键控指数为S s R f f T f f h /0101-=-=(5—2)显然,h 与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的,其大小对己调波带宽有很大影响。
2FSK 信号与2ASK 信号的相似之处是含有载频离散谱分量,也就是说,二者均可以采用非相干方式进行解调。
可以看出,当h<1时,2FSK 信号的功率谱与2ASK 的极为相似,呈单峰状:当h>>1时,2FSK 信号功率谱呈双峰状,此时的信号带宽近似为s FSK R f f B 2012+-=(Hz)(5—3)图5-12FSK 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。
目录1 技术要求 (1)2 基本原理 (1)2.1原理介绍 (1)2.2方案设计 (2)2.2.1调制方法 (2)2.2.2 解调方法 (3)3 建立模型描述 (4)3.1 载波频率的确定 (4)3.2 数据的传输 (5)3.3 解调输出 (5)4 模块功能分析 (6)4.1 2FSK信号的产生 (6)4.2 高斯白噪声的加入 (7)4.3 经过带通滤波器 (8)4.4信号的整流 (8)4.5 信号经过低通滤波器 (9)4.6 两路信号相加 (9)4.7 信号经过抽样判决器 (9)4.8 信号经过通信系统的比较 (9)4.9 误码率 (10)4.10 整体电路图 (10)5 调试过程及结论 (11)5.1 调试过程 (11)5.2 调试结论 (11)6 心得体会 (12)7 参考文献 (13)2FSK 通信系统设计1 技术要求运用通讯原理中所学的知识通过计算机,Matlab 或SystemView 仿真软件设计一个2FSK 数字调制系统,要求:(1)设计出2FSK 通信系统的结构;(2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(例如码速率,滤波器的截止频率等);(3)用Matlab 或SystemView 实现该数字通信系统;(4)观察仿真并进行波形分析;(5)系统的性能评价。
2 基本原理2.1原理介绍数字频率调制又称频移键控(Frequency Shift Keying),二进制频键控记作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 数字消息控制载波的频率。
2FSK 信号便是符号“1”对应于载频f1,而符号“0 对于载频f2的已调波形,而且与之间的改变是瞬间完成的 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, 应用广泛。
在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK 信号)。
通信原理实验报告实验名称:FSK 解调实验姓名:学号:班级:时间:南京理工大学紫金学院电光系实验二 FSK 解调实验一、 实验目的1、 了解FSK 解调的基本工作原理;2、 掌握FSK 数据传输过程;二、 预备知识1、 数字信号的传输工作方式与基本工作过程;2、 F SK 的解调基本工作原理;3、 软件无线电的基本概念;三、 实验仪器1、 通信网络工程“通信信道平台”实验箱 一台;2、 20MHz 示波器一台;四、 实验原理对于FSK 信号的解调方式很多:相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。
1、FSK 相干解调FSK 相干解调要求恢复出传号频率(H f )与空号频率(L f ),恢复出的载波信号分别与接收的FSK 中频信号相乘,然后分别在一个码元内积分,将积分之后的结果进行相减,如果差值大于0则当前接收信号判为1,否则判为0。
相干FSK 解调框图如图3.2-1所示:-+cosw H tcosw H t载波恢复接收的FSK信号码元积分码元积分判决图3.2-1 相干FSK 的解调框图相干FSK 解调器是在加性高斯白噪声信道下的最佳接收,其误码率为:)(N E Q P be 相干FSK 解调在加性高斯白噪声下具有较好的性能,但在其它信道特性下情况则不完全相同,例如在无线衰落信道下,其性能较差,一般采用非相干解调方案。
2、FSK 滤波非相干解调对于FSK 的非相干解调一般采用滤波非相干解调,如图3.2-2所示。
输入的FSK 中频信号分别经过中心频为H f 、L f 的带通滤波器,然后分别经过包络检波,包络检波的输出在t=kT b 时抽样(其中k 为整数),并且将这些值进行比较。
根据包络检波器输出的大小,比较器判决数据比特是1还是0。
-+接收的FSK信号包络检波包络检波判决带通滤波FH带通滤波FL图3.2-2 非相干FSK 接收机的方框图使用非相干检测时FSK 系统的平均误码率为:)2exp(21N E P b e =在高斯白噪声信道环境下FSK 滤波非相干解调性能较相干FSK 的性能要差,但在无线衰落环境下,FSK 滤波非相干解调却表现出较好的稳健性。
信息科学与工程学院课程设计报告课程名称:通信原理专业:班级:学号:姓名:指导老师:二进制频移监控(2FSK )的仿真与分析一) 设计内容利用matlab 编程或simulink 对2FSK 的调制和解调整个流程进行仿真。
二) 设计要求A)要求分析2FSK 的调制解调过程及其理论原理;B)利用matlab 编程或simulink 实现2FSK 整个系统的仿真; C)能够以图形化方式呈现对仿真过程中的重要接点处的波形; D)选用不同的调制频率验证课程中关于2FSK 的最小频率间隔的讨论。
一、2FSK 的调制解调过程及其理论原理1、表示式:⎩⎨⎧++=”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011ϕωϕωt A t A t s“1“1“0T2、产生方法:调频法:相位连续开关法:相位不连续3、接收方法:相干接收:非相干接收:(1)包络检波法:(2)过零点检测法二、最小频率间隔在原理上,若两个信号互相正交,就可以把它完全分离。
对于非相干接收:设: 2FSK 信号为⎩⎨⎧++=”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011ϕωϕωt A t A t s为了满足正交条件,要求 :⎰=+⋅+Tdt t t 000110)]cos()[cos(ϕωϕω即要求:上式积分结果为:假设ω1+ω0>>1,上式左端第1和3项近似等于零,则它可以化简为由于ϕ1和ϕ0是任意常数,故必须同时有0)sin(01=-T ωω和 上式才等于0。
即要求:πωωn T =-)(01和πωωm T 2)(01=-式中,n 和m 均为整数。
为了同时满足这两个要求,应当令πωωm T 2)(01=-即令Tm f f /01=-所以,当取m =1时是最小频率间隔,它等于1 /T 对于相干接收:可以令01=-ϕϕ于是,式 0]1))[cos(sin()sin()cos(01010101=---+--T T ωωϕϕωωϕϕ化简为:)sin(01=-T ωω因此,要求满足:T n f f 2/01=-即,最小频率间隔等于1 / 2T 。
设计性实验2FSK调制、解调实验一、实验目的1.掌握用移频键控法产生2FSK信号的原理及硬件实现方法;2.掌握用过零点检测法解调2FSK信号的原理及硬件实现方法;3.加深对位同步信号提取原理的理解,了解其硬件实现方法;4.了解锁相环对消除相位抖动的原理及作用。
二、实验内容1.2FSK调制〔发送〕实验。
2.2FSK解调〔接收〕实验。
3.位同步提取实验。
4.眼图、奈奎斯特准则实验。
5.归零码与位定时实验。
6.眼图与判决时间选取实验。
三、实验仪器及设备1.20MHZ双踪示波器 GOS-6021 1台2.函数信号发生器/计数器 SP1641bB 1台3.直流稳压电源 GPS-X303/C 1台4.万用表 1块5.2FSK调制解调实验箱 1个四、实验原理及电路〔一〕实验原理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。
本实验使用的是移频键控法,它便于用数字集成电路来实现。
移频键控,或称数字频率调制,是数字通信中使用较早的一种调制方式。
数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。
在数字通信系统中,这种频率的变化不是连续的,而是离散的。
比方,在二进制的数字频率调制系统中,可用两个不同的载频来传递数字信息,故移频键控常写作2FSK(Frequency Shift Keying)。
2FSK广泛应用于低速数据传输设备中,根据国际电报和咨询委员会(CCITT)的建议,传输速率为1200波特以下设备一般采用2FSK。
2FSK方法简单、易于实现,解调不需要恢复本地载波,可以异步传输,抗噪声和抗衰落性能也较强。
因此,2FSK已成为在模拟网上利用调制解调制器来传输数据的低速、低成本的一种主要调制方式。
在一个2FSK系统中,发端把基带信号的变化规则转换成对应的载频变化,而在收端则完成与发端相反的转换。
由于2FSK信号的信道中传输的是两个载频的切换,那么其频谱是否就是这两个载频的线谱呢?或者说信道的频带只是这两个载频之差呢?答案是否认的。
实验课程名称:__通信原理_____________掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法;了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范,能按综合实验设计任务书的技术要求,编写设计说明,能正确地反映设计和实验成果,能正确的绘制电路图。
三、FSK调制与解调系统整体方案设计3。
1 调制设计方案设信息源发出的是由二进制符号0,1 组成的序列, 且假定0 符号出现的概率为p,1 出现的概率为1— p,它们彼此独立,那么,2FSK 信号便是1 符号对应于载频ω1,而0 对应于载频ω2( 与ω1不同的另一个载频) 的已调波形,而且ω1、ω2的改变是瞬间就能完成的。
容易想到,2FSK 可以利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频,使其能够输出2 个不同频率的码元。
2FSK信号的产生,可以采用模拟调频法来实现,也可以采用数字键控的方法来实现。
图3-1是数字键控法产生2FSK信号的原理图:图3-1数字键控法实现2FSK信号的原理图图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。
由图1-1可知,s(t)为“1”时,正脉冲使门电路1接通,门2断开,输出频率为f1;数字信号为“0"时,门1断开,门2接通,输出频率为f2。
在一个码元Tb期间输出ω1或ω2两个载波之一.由于两个频率的振荡器是独立的,故输出的2FSK信号:在码元“0”“1”转换时刻,相邻码元的相位有可能是不连续的.这种方法的特点是转换速率快,波形好,频率稳定度高,电路简单,得到广泛应用。
对应图3-1(a)和(b),2FSK调制器各点的时间波形如图1-2所示,图中波形g可以看成是两个不同频率载波的2ASK 信号波形e 和波形f 的叠加。
可见,2FSK 信号由两个2ASK 信号相加构成。
其信号的时域表达式:()()()()()∑∑+-++-=kbkkbkFSK t kT t g a t kT t g a t S 2211cos cos ϕωϕω图3—2 2FSK 调制器各点的时间波形本次综合设计实验调制部分正是采用此方法设计的。
2FSKFSK通信系统调制解调综合实验电路设计以下是一个关于2FSK/FSK通信系统调制解调综合实验电路设计的文本,并附有示意图,共计1200字以上:引言:2FSK(双频调制)和FSK(频移键控)是一种常用的数字调制技术,广泛应用于通信系统中。
本实验旨在设计一个基于2FSK/FSK调制解调的通信系统电路。
1.系统概述本系统由两部分组成:调制器和解调器。
调制器负责将数字信号转换为2FSK/FSK信号,解调器负责将接收到的2FSK/FSK信号转换为数字信号。
2.调制器设计调制器的设计包括以下步骤:-数字信号生成:生成一个长度为N的数字信号序列,表示待传输的信息。
-符号映射:将数字信号映射为对应的2FSK/FSK调制信号。
例如,可以将“0”映射为低频信号,将“1”映射为高频信号。
-调制信号生成:使用相应的调制技术,将映射后的2FSK/FSK信号生成为模拟信号。
例如,对于2FSK调制,可以使用两个不同的频率来表示“0”和“1”;对于FSK调制,可以使用频率的变化来表示“0”和“1”。
-输出:将调制后的信号输出至发送端。
3.解调器设计解调器的设计包括以下步骤:-信号接收:接收从发送端发送的调制信号。
-频率检测:检测接收到的信号的频率变化,判断其对应的数字信号。
-符号还原:根据频率的变化,将接收到的频率信号还原为对应的数字信号。
-输出:将还原后的数字信号输出至接收端。
4.电路设计根据调制器和解调器的设计要求,可以设计以下电路模块:-时钟模块:用于生成系统所需的时钟信号。
-数字信号生成模块:负责生成数字信号序列。
-符号映射模块:根据数字信号将其映射为2FSK/FSK信号。
-调制信号生成模块:根据2FSK/FSK信号生成调制信号。
-信号接收模块:接收从发送端发送的调制信号。
-频率检测模块:检测接收到的信号的频率变化。
-符号还原模块:根据频率变化将接收到的信号还原为数字信号。
-输出模块:负责将数字信号输出至接收端。
一、实验目的1、熟悉FSK调制和解调基本工作原理2、掌握FSK数据传输过程3、掌握FSK正交调制的基本工作原理与实现方法4、掌握FSK性能的测试5、了解FSK在噪声下的基本性能二、实验仪器1、ZH7001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台3、ZH9001型误码测试仪(或GZ9001型)一台4、频谱分析仪一台三、实验原理(一)FSK调制在二进制频移键控中,幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换(称为高音和低音,代表二进制的1和0)。
通常,FSK信号的表达式为:其中2πΔf代表信号载波的恒定偏移。
产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1,在两个独立的振荡器中切换。
采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的,因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。
由于相位的不连续会造频谱扩展,这种FSK的调制方式在传统的通信设备中采用较多。
随着数字处理技术的不断发展,越来越多地采用连续相位FSK调制技术。
目前较常用产生FSK信号的方法是,首先产生FSK基带信号,利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。
因此,FSK可表示如下:应当注意,尽管调制波形m(t)在比特转换时不连续,但相位函数θ(t)是与m(t)的积分成比例的,因而是连续的,其相应波形如图4.1.2所示:在通信信道FSK模式的基带信号中传号采用Hf 频率,空号采用Lf 频率。
在FSK模式下,不采用汉明纠错编译码技术。
调制器提供的数据源有:1、外部数据输入:可来自同步数据接口、异步数据接口和m序列;2、全1码:可测试传号时的发送频率(高);3、全0码:可测试空号时的发送频率(低);4、0/1码:0101…交替码型,用作一般测试;5、特殊码序列:周期为7的码序列,以便于常规示波器进行观察;6、m序列:用于对通道性能进行测试;(二)FSK解调对于FSK信号的解调方式很多:相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。
目录1 技术要求 (3)2 基本原理 (3)2.1 二进制频率键控及其调制原理与框图 (3)2.2 2FSK系统的解调原理与框图 (5)3 建立模型描述 (6)3.1 用Matlab实现2FSK的调制与解调 (6)3.1.1 Matlab函数 (6)3.1.2 Simulink模块 (6)3.2用systemview实现2FSK的调制与解调 (7)3.2.1 相干解调模块 (7)3.2.2 非相干解调模块 (8)4模块功能描述及源程序代码 (8)4.1 MATLAB源程序代码 (8)4.2 Simulink模块功能分析 (15)4.3 Systemview模块功能分析 (20)4.3.1 相干解调模块功能分析 (20)4.3.2 非相干解调模块功能分析 (24)5 调试过程及结论 (28)5.1基于MATLAB程序的2ASK调制解调仿真过程及结论 (28)5.1.1 调试过程中各点的波形 (28)5.1.2 调试结论及改进 (29)5.2基于Simulink模块的2ASK调制解调仿真过程及结论 (29)5.2.1 调试过程中各点的波形 (29)5.2.2 调试结论及改进 (31)5.3基于Systemview的2ASK调制解调仿真过程及结论 (32)5.3.1 相干解调 (32)5.3.2 非相干解调 (34)6心得体会 (37)7参考文献 (38)二进制数字频带传输系统设计——2FSK 系统1 技术要求设计一个2FSK 数字调制系统,要求: (1)设计出规定的数字通信系统的结构;(2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(例如码速率,滤波器的截止频率等);(3)用Matlab 或SystemView 实现该数字通信系统; (4)观察仿真并进行波形分析; (5)系统的性能评价。
2 基本原理2.1 二进制频率键控及其调制原理与框图频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。
在2FSK 中,载波的频率随二进制基带信号在f1和 f2两点间变化,其表达式为:由图可见,2FSK 信号的波形(a )可以分解为波形(b )和波形(c ),也就是说,一个2FSK 信号可以看成是两个不同载频的2ASK 信号的叠加。
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
R A =212Ω R B =700Ω(可调) R c=300Ω
C
)R R (43
.1C B ++=
A R f
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2 M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:
RC
f c π21
=
则有C1=C2=C3=0.6uf R1=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
四、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 3 M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。