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1、实验题目:移频键控FSK调制与解调系统设计实验一实验目的1加深对数字调制中移频键控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，提高独立分析问题与解决问题的能力。二实验任务与要求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：7位M序列，传输速率约为400波特。（32分频）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
2、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数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率。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。根据实验任务的要求,本次设计实验采用的是相位连续的FSK调制器与非相干解调器,其电路构成如图1-1所示.：图1-1 2FSK调制与解调系统电路原理图1
3、）2FSK调制系统设计本次综合设计实验的调制系统主要由主载波振荡器、分频器、序列发生器、调制器、相加器构成。其调制电路的组成框图如图1-2所示 由图可以看出，当信码为“”时，分频链作分频，即输出频率 图1-2 FSK 调制器电路组成框图为2950Hz载波，信码为“”时，分频链作分频，输出频率为1475Hz载波。如此一来，多谐振荡器输出的载波，通过不同次数的分频，就得到了两种不同频率的输出，经相加器后，从而在输出端得到不同频率的已调信号，即FSK信号，完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。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，本设计使用集成电路（555）构成多谐振荡器
4、，产生的振荡频率为11800Hz载波，其电路如图1-3。已知由（555）构成多谐振荡器的振荡频率为：则R1=3.6K R2=4.7K（可调） 图1-3 555 定时器接成的多谐振荡器 C=0.033uf 分频器电路设计将主载波按设计要求，用D触发器构成适当的分频电路，获得载频f1、f2和序列所需的时钟信号，因一级D触发器可实现二分频（选用74LS74双D3片），所以2FSK系统所需的四、八及32分频器电路如图1-4所示：图1-4 分频器电路序列发生器电路设计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
5、（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1-5所示： 输出的信码为：。图 1-5 M序列发生器电路图调制器电路设计本次设计的2FSK调制器采用集成模拟乘法器（1496 二只）实现，实际电路如图（略）。图1-6 模拟乘法器构成的2FSK调制电路考虑是仿真实验，为简化实验电路，仅注重实验结果，故模拟乘法器与相加器直接调用EWB中的电路模块。电路构成如图1-6所示。2）2FSK解调系统本次综合设计实验的解调系统采用分离滤波法中的非相干检测法。对于非相干检测法，其系统电路构成如图1-7所示。图1-7 2FSK非相干解调电路原理图高通滤波器
6、采用RC无源电路，构成三阶高通滤波器。已知2FSK的中心频率：,且滤波器的通带频率：，所以有： 。则有C1=C2=C3=0.6uf R1=R2=R3=50低通滤波器低通滤波器选用一般RC滤波器电路，因信码速率为400波特，其电路元件参数：R=1kC=0.47uf电压比较器电压比较器用运算放大器构成迟滞比较器，目的是防止干扰，参考电压设定为1V。3）2FSK调制与解调系统总电路原理图 根据以上各单元电路的设计，得总电路如图1-8所示。图1-8 2FSK调制与解调电路原理图元件清单序号元器件名称型号规格数量备注1D触发器74LS7452运算放大器74LS32413或门74LS3214非门74LS0
7、415异或门74LS8616电阻5031k110k27电容0.47uf10.6uf31uf210uf28电感0.9mh2四、2FSK 调制与解调系统实验数据1 FSK调制器（发送单元）的实验数据测量四分频器输出信号与波形变换输出信号八分频器输出信号与波形变换输出信号32分频器输出信号M序列输出信号 （）FSK调制输出信号的检测“全1”码，调制器的输出信号波形(f=2950HZ)“全0”码，调制器的输出信号波形(f=1475HZ)M序列调制器的输出信号波形(2FSK)2FSK解调器（接收部分）的实验数据测量 2FS输入信号与高通滤波器输出波形。 高通滤波器输入信号与检波器、低通输出信号波形检测。 M序列数据与电压比较器解调输出信号波形五、综合实验体会与建议通过本次试验，进一步加深了对数字调制中的移频键控FSK调制器与解调器工作原理的理解，掌握了FSK调制与解调电路的组成，学会了综合地、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，提高了独立解决问题的能力。