實(shí)驗(yàn)3FSK(ASK)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

1、班級(jí)通信 1403學(xué)號(hào) 201409732姓名裴振啟指導(dǎo)教師邵軍花日期實(shí)驗(yàn) 3 FSK（ ASK)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握 FSK（ ASK）調(diào)制器的工作原理及性能測(cè)試；2掌握 FSK（ ASK）鎖相解調(diào)器工作原理及性能測(cè)試；3. 學(xué)習(xí) FSK（ ASK）調(diào)制、解調(diào)硬件實(shí)現(xiàn)，掌握電路調(diào)整測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1 FSK調(diào)制模塊，位號(hào)A2 FSK解調(diào)模塊，位號(hào)C3時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號(hào)：G4噪聲模塊，位號(hào)B5 20M雙蹤示波器1 臺(tái)6小平口螺絲刀1 只7頻率計(jì)1 臺(tái)（選用）8信號(hào)連接線3 根三、實(shí)驗(yàn)原理（一） FSK 調(diào)制電路工作原理FSK 調(diào)制電路是由兩個(gè) ASK調(diào)制電路組合而成，

2、它的電原理圖，如圖3-1 所示。 16K02為兩 ASK已調(diào)信號(hào)疊加控制跳線。用短路塊僅將1-2 腳相連，輸出“1”碼對(duì)應(yīng)的 ASK已調(diào)信號(hào)；用短路塊僅將3-4 腳相連，輸出“ 0”碼對(duì)應(yīng)的 ASK已調(diào)信號(hào)。用短路塊將 1-2 腳及3-4 腳都相連，則輸出FSK已調(diào)信號(hào)。因此，本實(shí)驗(yàn)箱沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)置ASK實(shí)驗(yàn)單元電路。2 KHZ 方波1數(shù)字基帶信號(hào)輸入22 K 偽隨機(jī)碼311 6K0 11 6U0 3 A7 4LS041 6TP0113 2KHZ低通f11 6TP0211 6KHZ低通f21 6TP0322111 11 01 6K0 21 6TP0 616U0 2 B406 61211 6TP0

3、4334111216U0 2 A406 6圖 3-1 FSK 調(diào)制解調(diào)電原理框圖1通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告圖 3-1 中，輸入的數(shù)字基帶信號(hào)分成兩路，一路控制f 1=32KHz 的載頻，另一路經(jīng)反相器去控制f 2=16KHz的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)B 打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān)A 關(guān)閉，此時(shí)輸出 f 1=32KHz；當(dāng)基帶信號(hào)為 “ 0”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān) B 關(guān)閉，模擬開(kāi)關(guān) A 打開(kāi)，此時(shí)輸出 f 2=16KHz；在輸出端經(jīng)開(kāi)關(guān)16K02 疊加，即可得到已調(diào)的FSK信號(hào)。電路中的兩路載頻(f 1、 f 2) 由時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊產(chǎn)生的方波，經(jīng)射隨、選頻濾波變?yōu)檎也?，再送至?/p>

4、擬開(kāi)關(guān)4066。載頻f 1 的幅度調(diào)節(jié)電位器16W01，載頻 f 2 的幅度調(diào)節(jié)電位器 16W02。（二） FSK 解調(diào)電路工作原理FSK解調(diào)采用鎖相解調(diào)，鎖相解調(diào)的工作原理是十分簡(jiǎn)單的，只要在設(shè)計(jì)鎖相環(huán)時(shí)，使它鎖定在 FSK的一個(gè)載頻上， 此時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓為零， 而對(duì)另一載頻失鎖， 則對(duì)應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓不為零， 那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以獲得原基帶信號(hào)的信息。 FSK鎖相環(huán)解調(diào)器原理圖如圖 3-2 所示。 FSK鎖相解調(diào)器采用集成鎖相環(huán)芯片17TP0 211 7TP0 11壓控振蕩器中心頻率1 7TP0 31 7U0 1MC4 04 61 7U0 2A1FSK 調(diào)制信

5、號(hào)14AINPCP11FSK 解調(diào)輸出33BINPC1229VCIN51 3INHPC21 7C0 26CA2 20 074CBVCOUT11R1121 0R2SF1 5ZEN17R0 917W 0147K10K圖 3-2 FSK 鎖相環(huán)解調(diào)器原理示意圖MC4046。其中，壓控振蕩器的頻率是由17C02、17R09、17W01等元件參數(shù)確定，中心頻率設(shè)計(jì)在 32KHz 左右，并可通過(guò)17W01電位器進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)輸入信號(hào)為32KHz 時(shí)，調(diào)節(jié)17W01電位器，使環(huán)路鎖定，經(jīng)形成電路后，輸出高電平；當(dāng)輸入信號(hào)為16KHz時(shí)，環(huán)路失鎖，經(jīng)形成電路后，輸出低電平，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)的基帶信號(hào)序

6、列。四、各測(cè)量點(diǎn)和可調(diào)元件的作用1. FSK 調(diào)制模塊16K02：兩 ASK已調(diào)信號(hào)疊加控制跳線。 用短路塊將 1-2 腳及 3-4 腳都相連， 則輸出 FSK 已調(diào)信號(hào)。僅 1-2 腳連通，則輸出 ASK已調(diào)信號(hào)。16TP01：32KHz 方波信號(hào)輸入測(cè)試點(diǎn)，由4U01 芯片 (EPM240)編程產(chǎn)生。16TP02： 16KHz方波信號(hào)輸入測(cè)試點(diǎn)，由4U01 芯片 (EPM240)編程產(chǎn)生。16TP03： 32KHz載波信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，可調(diào)節(jié)電位器16W01改變幅度。2通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告16TP04： 16KHz載波信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，可調(diào)節(jié)電位器16W02改變幅度。16P01 ：

7、數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸入鉚孔。16P02 ： FSK已調(diào)信號(hào)輸出鉚孔，此測(cè)量點(diǎn)需與16P01 點(diǎn)波形對(duì)比測(cè)量。2 FSK解調(diào)模塊17W01：解調(diào)模塊壓控振蕩器的中心頻率調(diào)整電位器。17P01： FSK解調(diào)信號(hào)輸入鉚孔。17TP02：FSK解調(diào)電路中壓控振蕩器輸出時(shí)鐘的中心頻率，正常工作時(shí)應(yīng)為32KHz 左右，頻偏不應(yīng)大于2KHz，若有偏差，可調(diào)節(jié)電位器17W01。17P02： FSK解調(diào)信號(hào)輸出，即數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸出，波形同16P01。3噪聲模塊3W01:噪聲電平調(diào)節(jié)。3W02：加噪后信號(hào)幅度調(diào)節(jié)。3TP01: 噪聲信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，電平由3W01調(diào)節(jié)。3P01: 外加信號(hào)輸入鉚孔。3P02: 加噪后

8、信號(hào)輸出鉚孔。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1插入有關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：在關(guān)閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“ FSK 調(diào)制模塊”、“噪聲模塊”、“ FSK解調(diào)模塊”，插到底板“ G、 A、B、 C”號(hào)的位置插座上（具體位置可見(jiàn)底板右下角的“實(shí)驗(yàn)?zāi)K位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號(hào)與底板位號(hào)的一致。2信號(hào)線連接：用專(zhuān)用導(dǎo)線將 4P01、16P01；16P02、3P01；3P02、17P01 連接（注意連接鉚孔的箭頭指向，將輸出鉚孔連接輸入鉚孔）。3加電：打開(kāi)系統(tǒng)電源開(kāi)關(guān)， 底板的電源指示燈正常顯示。 若電源指示燈顯示不正常， 請(qǐng)立即關(guān)閉電源，查找異常原因。4設(shè)置好跳線

9、及開(kāi)關(guān)：用短路塊將 16K02 的 1-2 、 3-4 相連。撥碼器 4SW02：設(shè)置為“ 00000”， 4P01 產(chǎn)生 2K 的 15 位 m序列輸出。5 載波幅度調(diào)節(jié)：16W01：調(diào)節(jié) 32KHz 載波幅度大小，調(diào)節(jié)峰峰值4V。16W02：調(diào)節(jié) 16KHz 載波幅度大小，調(diào)節(jié)峰峰值4V。用示波器對(duì)比測(cè)量16TP03、 16TP04 兩波形。6 FSK調(diào)制信號(hào)和巳調(diào)信號(hào)波形觀察：雙蹤示波器觸發(fā)測(cè)量探頭接 16P01，另一測(cè)量探頭接 16P02，調(diào)節(jié)示波器使兩波形同步，觀察 FSK調(diào)制信號(hào)和巳調(diào)信號(hào)波形，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告7噪聲模塊調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié) 3W01，

10、將 3TP01 噪聲電平調(diào)為0；調(diào)節(jié) 3W02，調(diào)整 3P02 信號(hào)幅度為4V。8 FSK解調(diào)參數(shù)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié) 17W01電位器，使壓控振蕩器鎖定在32KHz（16 KHz 行不行？），同時(shí)可用頻率計(jì)監(jiān)測(cè) 17TP02 信號(hào)頻率。9無(wú)噪聲 FSK解調(diào)輸出波形觀察：調(diào)節(jié) 3W01，將 3TP01 噪聲電平調(diào)為0；雙蹤示波器觸發(fā)測(cè)量探頭接16P01，另一測(cè)量探頭接 17P02。同時(shí)觀察FSK調(diào)制和解調(diào)輸出信號(hào)波形，并作記錄，并比較兩者波形，正常情況，兩者波形一致。如果不一致，可微調(diào)17W01電位器，使之達(dá)到一致。10加噪聲 FSK 解調(diào)輸出波形觀察：調(diào)節(jié) 3W01逐步增加調(diào)制信號(hào)的噪聲電平大小，看是

11、否還能正確解調(diào)出基帶信號(hào)。11 ASK實(shí)驗(yàn)與上相似，這兒不再贅述。12關(guān)機(jī)拆線：實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號(hào)連線，并按要求放置好實(shí)驗(yàn)?zāi)K。注：由于本實(shí)驗(yàn)中載波頻率為16KHz、32KHz，所以被調(diào)制基帶信號(hào)的碼元速率不要超過(guò) 4KHz。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析根據(jù)輸入的基帶信號(hào)，請(qǐng)畫(huà)出FSK、 ASK各主要測(cè)試點(diǎn)波形。FSK 的 Matlab 仿真結(jié)果原始基帶信號(hào)調(diào)制后的信號(hào)接收到有噪聲的信號(hào)4通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告解調(diào)后的信號(hào)抽樣判決后的信號(hào)調(diào)制信號(hào)的頻譜分析實(shí)驗(yàn)室演示的圖形基帶信號(hào)和調(diào)制信號(hào)5通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告原始信號(hào)和恢復(fù)信號(hào)ASK 的 Matlab 仿真

12、結(jié)果6通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)室演示的圖形ASK 的基帶信號(hào)和調(diào)制信號(hào)實(shí)驗(yàn)心得通過(guò)兩個(gè)不同頻率的載波信號(hào)可以對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行2FSK 調(diào)制；通過(guò)想干解調(diào)，可以較好的實(shí)現(xiàn)2FSK 調(diào)制信號(hào)的解調(diào)；解調(diào)出來(lái)的波形與調(diào)制信號(hào)相比會(huì)有一定的延時(shí)。2FSK信號(hào)頻譜是看成由兩個(gè)不同頻率的2ASK 信號(hào)頻譜組成。7通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告附錄FSK 的 Matlab 程序主程序close allclear alln=16;f1=18000000;f2=6000000;bitRate=1000000;N=50;noise=10;signal=source(n,N);trans

13、mittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1,f2,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoFSK(signal1,bitRate,f1,f2,N);子程序function bitstream=demoFSK(receivedSignal,bitRate,f1,f2,N)load numsignal1=receivedSignal;signal2=filter(gaotong,1,signal1); %通過(guò) HPF，得到高頻分量signal3=abs(signal2);%整流s

14、ignal3=filter(lowpass,1,signal3); %通過(guò) LPF，形成包絡(luò)bitstream=;IN1=fix(length(lowpass)/2)+fix(length(gaotong)/2);%延遲時(shí)間bitstream1=;LL=N;%每個(gè) bit的抽樣點(diǎn)數(shù)i=IN1 +LL/2;while (i=0.5;i=i+LL;endbitstream1figure(5)subplot(3,1,1);plot(1:length(signal1),signal1);title(Waveof receivingterminal(including noise);grid on;su

15、bplot(3,1,2);plot(1:length(signal2),signal2);title(After Passing HPF);grid on;subplot(3,1,3);plot(1:length(signal3),signal3);title(After Passing LPF);grid on;8通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告signal4=filter(daitong,1,signal1); %通過(guò) BPF，得到低頻分量signal5=abs(signal4);%整流signal5=filter(lowpass,1,signal5); %通過(guò) LPF，形成包絡(luò)I

16、N2=fix(length(lowpass)/2)+fix(length(daitong)/2);%延遲時(shí)間bitstream2=;LL=N;%每個(gè) bit的抽樣點(diǎn)數(shù)i=IN2 +LL/2;while (i=0.5;i=i+LL;endbitstream2figure(6)subplot(3,1,1);plot(1:length(signal1),signal1);title(Wave of receiving terminal(including noise);grid on;subplot(3,1,2);plot(1:length(signal4),signal4);title(After

17、 Passing BPF);grid on;subplot(3,1,3);plot(1:length(signal5),signal5);title(After Passing LPF);grid on;for i=1:min(length(bitstream1),length(bitstream2)%判決if(bitstream1(i)bitstream2(i)bitstream(i)=1;elsebitstream(i)=0;endendbitstreambit=;%接收端波形for i=1:length(bitstream)if bitstream(i)=0bit1=zeros(1,N)

18、;elsebit1=ones(1,N);endbit=bit,bit1;endfigure(7)plot(bit),title(binary of receiving terminal),grid on;axis(0,N*length(bitstream),-2.5,2.5);endfunction transmittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1,f2,N)9通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告t=linspace(0,1/bitRate,N);c1=sin(2*pi*t*f1);c2=sin(2*pi*t*f2);transmittedSignal

19、=;for i=1:length(signal)if signal(i)=1transmittedSignal=transmittedSignal,c1;elsetransmittedSignal=transmittedSignal,c2;endendfigure(2)plot(1:length(transmittedSignal),transmittedSignal);title(Modulation of FSK);grid on;figure(3)m=0:length(transmittedSignal)-1;F=fft(transmittedSignal);plot(m,abs(rea

20、l(F),title(ASK_frequency-domain analysis real);grid on;endFSK 的 Matlab 程序clc;subplot(5,2,2)clear;plot(y);title(載波波形 );N=30;axis(0 3000 -2 2)xn=;x=1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0z=xn.*y;0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0;subplot(5,2,3)t=0.01:0.01:N;plot(z)y=cos(2*pi*2*t);title(已調(diào)信號(hào) )for i=1:Naxis(0 3000 -1.5 1.5)if x(i)=1xn(i*100-99:i*100)=ones(1,100);%對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析elseba=fft(z,512);xn(i*100-99:i*100)=zeros(1,100);ba=abs(ba);endsubplot(5,2,4)endplot(ba);subplot(5,2,1)title(已調(diào)信號(hào)頻譜 )plot(xn);axis(-200 600 0 150)title(原始二進(jìn)制信號(hào) );axis(0 3000 -1 2)%加入高斯噪聲a=0.1;%noise 系數(shù)，控制噪聲功率y=cos(2*pi*2*t);noise=a*(2*rand(