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通信原理2FSK实验报告模板
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2010-12-27
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东西一般般啦 主要是实验报告的模板 实验原理: 将信号源模块、数字调制模块、信道模拟模块、数字解调模块、同步提取模块和终端模块组合成2FSK传输系统,并观察基带信号、载波信号、2FSK调频信号、通过信道的2FSK调频信号(加噪声和不加噪声)、经过接收端整型1电路的2FSK调频信号、经过接收端单稳1、2电路的的单稳信号、经过接收端相加器的过零检测信号、经过接收端低通滤波器后的信号、经过判决电压比较后的信号、提取的位同步信号和最后的经过抽样判决的解调信号,画出它们的波形,加深对2FSK数字调制通信系统的整体结构和2FSK数字调制通信的全过程的理解。
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《现代通信原理实验》课程设计报告
实验室名称:通信原理实验室 实验日期:09 年 12 月 18 日
学 院 班级、组号 姓名
实验项目
名 称
2FSK 数字调制通信系统
指 导
教 师
成绩
教师签名:
年 月 日
一、实验目的
1、 掌握 2FSK 数字调制通信系统的整体结构,2FSK 数字调制通信的整个过程。
2、 理解 2FSK 数字调制通信系统中各组成部分在整个过程中的作用,特别是整个系统中
的同步。
3、 了解 2FSK 数字调制通信系统电路的实现。
二、实验内容
将信号源模块、数字调制模块、信道模拟模块、数字解调模块、同步提取模块和终
端模块组合成 2FSK 传输系统,并观察基带信号、载波信号、2FSK 调频信号、通过信道
的 2FSK 调频信号(加噪声和不加噪声)、经过接收端整型 1 电路的 2FSK 调频信号、经
过接收端单稳 1、2 电路的的单稳信号、经过接收端相加器的过零检测信号、经过接收端
低通滤波器后的信号、经过判决电压比较后的信号、提取的位同步信号和最后的经过抽
样判决的解调信号,画出它们的波形,加深对 2FSK 数字调制通信系统的整体结构和
2FSK 数字调制通信的全过程的理解。
三、实验仪器
1、信号源模块
2、数字调制模块
3、信道模拟模块
4、数字解调模块
5、同步提取模块
6、终端模块
7、20M 双踪示波器 一台
8、连接线 若干
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的,被调载波的频率随二进制序
列 0、1 状态而变化,即载频为 时代表传 0,载频为 时代表传 1。显然,2FSK 信号完全
可以看成两个分别以 和 为载频、以 和 为被传二进制序列的两种 2ASK 信号的合
成。2FSK 信号的典型时域波形如图 12-1 所示,其一般时域数学表达式为
( 12 -
1)
式中, , , 是 的反码,即
图 12-1 2FSK 信号的典型时域波形
因为 2FSK 属于频率调制,通常可定义其移频键控指数为
(12-2)
显然,h 与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的,其大小对已调波带宽有很大影
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
(Hz) (12-3)
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。由于频率选
择法产生的 2FSK 信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和,在二进制码元状态转换
( 或 )时刻,2FSK 信号的相位通常是不连续的,这会不利于已调信号功率谱旁
瓣分量的收敛。载波调频法是在一个直接调频器中产生 2FSK 信号,这时的已调信号出自同
一个振荡器,信号相位在载频变化时始终是连续的,这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的
收敛,使信号功率更集中于信号带宽内。在这里,我们采用的是频率选择法,其调制原理框
图如图 12-2 所示。
由图可知,从“FSK 基带输入”输入的基带信号分成两路,一路经 U05 反相后接至 U06B
的控制端,另一路直接接至 U06A 的控制端。从“FSK 载波输入 1”和“FSK 载波输入 2”输入
的载波信号分别接至 U06A 和 U06B 的输入端。当基带信号为“1”时,模拟开关 U06A 打
开,U06B 关闭,输出第一路载波;当基带信号为“0”时,U06A 关闭,U06B 打开,此时输
出第二路载波,再通过相加器就可以得到 2FSK 调制信号。
图 12-2 2FSK 调制原理框图
2、2FSK 信号产生方法
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。
3、2FSK 解调原理
2FSK 有多种方法解调,如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波
法等。这里采用的是过零检测法对 2FSK 调制信号进行解调。大家知道,2FSK 信号的过零
点数随不同载频而异,故检出过零点数就可以得到关于频率的差异,这就是过零检测法的基
本思想。用过零检测法对 FSK 信号进行解调的原理框图如图 12-3 所示。其中整形 1 和整形
2 的功能类似于比较器,可在其输入端将输入信号叠加在 2.5V 上。2FSK 调制信号从“FSK-
IN”输入。U04 的判决电压设置在 2.5V,可把输入信号进行硬限幅处理。这样,整形 1 将
2FSK 信号变为 TTL 电平;整形 2 和抽样电路共同构成抽样判决器,其判决电压可通过标号
为“2FSK 判决电压调节”的电位器进行调节。单稳 1 和单稳 2 分别被设置为上升沿触发和下降
沿触发,它们与相加器 U06 一起共同对 TTL 电平的 2FSK 信号进行微分、整流处理。电阻
R15 与 R17 决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度。抽样判决器的时钟信号就是 2FSK 基带
信号的位同步信号,该信号应从“FSK-BS”输入,可以从信号源直接引入,也可以从同步信号
恢复模块引入。
图 12-3 2FSK 解调原理框图
4、2FSK 过零检测法电路原理
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。
5、2FSK 数字调制通信系统的整体结构
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