FSK調(diào)制解調(diào)實驗

1、電子科技大學中山學院學生實驗報告院別：電子信息學院 課程名稱：通信原理實驗 班級：通信B班 姓名： 學號： 實驗名稱：FSK調(diào)制解調(diào)實驗 實驗時間： 2016年11 月8 日成績： 教師簽名： 批改時間：一、實驗原理與目的目的: 1加深對FSK調(diào)制原理的理解及其硬件實現(xiàn)方法的了解 2加深對FSK信號過零點檢測法解調(diào)原理的理解及其硬件實現(xiàn)方法 3加深對位同步提取原理的理解及其硬件實現(xiàn)方法 4了解碼再生原理 5了解鎖相環(huán)對消除相位抖動的作用原理：移頻鍵控，或稱數(shù)字頻率調(diào)制，是數(shù)字通信中使用較早的一種調(diào)制方式；數(shù)字頻率調(diào)制的基本原理是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，這種頻率的變化

2、不是連續(xù)的，而是離散的。比如，在二進制的數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng)中，可用兩個不同的載頻來傳遞數(shù)字信息。移頻鍵控常?？梢詫慒SK(Frequency Shift Keying)FSK廣泛應用于低速數(shù)據(jù)傳輸設備中，根據(jù)國際電報和電話咨詢委員會(CCITT)的建議，傳輸速率為1200波特以下設備一般采用FSK。FSK方法簡單、易于實現(xiàn)，解調(diào)不需要恢復本地載波，可以異步傳輸，抗噪聲和抗衰落性能也較強。由于這個原因，F(xiàn)SK是在模擬電話網(wǎng)上用來傳輸數(shù)據(jù)的低速、低成本，調(diào)制解調(diào)制器的一種主要調(diào)制方式。在一個FSK系統(tǒng)中，發(fā)端把基帶信號的變化規(guī)則轉(zhuǎn)換成對應的載頻變化，而在收端則完成與發(fā)端相反的轉(zhuǎn)換。由于FSK信號的信

3、道中傳輸?shù)氖莾蓚€載頻的切換，那么其頻譜是否就是這兩個載頻的線譜呢?或者說信道的頻帶只要這兩個載頻之差就夠了呢?答案是否定的。設FSK的兩個載頻為f1、f2，其中心載頻為fo=(f1+f2)/2；又設基帶信號的速率為fs。這樣，經(jīng)過分析，F(xiàn)SK的頻譜圖如圖4.1所示。曲線a對應的f1=fo+fs，f2=fo-fs；曲線b對應的f1=fo+0.4fs，f2=fo-0.4fs。從圖4.1中我們可以看出:(l)相位不連續(xù)FSK頻譜由連續(xù)譜和線譜組成，線譜出現(xiàn)在兩個載頻位置上。(2)相位連續(xù)FSK若兩個載頻之差較小，比如小于fs，則連續(xù)譜出現(xiàn)單蜂；若兩個載頻之差逐漸增大，即f1與f2的距離增大，連續(xù)譜將

4、出現(xiàn)雙峰。 (3)由此可見，傳輸FSK信號所需的頻帶f約為 本實驗為傳輸25000波特基帶信號的FSK實驗，采用改變分頻鏈分頻比來實現(xiàn)移頻鍵控。收端采用過零檢測恢復基帶信號；并從恢復的基帶信號中直接提取碼元定時信號。二、實驗儀器FSK調(diào)制解調(diào)實驗箱1臺，雙蹤同步示波器1臺，數(shù)字頻率計1臺，直流穩(wěn)壓源1臺三、實驗內(nèi)容與分析準備工作：1、按實驗板上所標的電源電壓開機，調(diào)準所需電壓，然后關(guān)機；2、把實驗板電源連續(xù)線接好；3、開機注意觀察電流表；正電流 I200mAI60 mA若與上述電流差距太大，要迅速關(guān)機，檢查電源線有無接錯或其它原因。A、FSK發(fā)送實驗1測量1.1方波源的波形，頻率應為1MHz2

5、測量1.2的波形，頻率應為100KHz3測量1.3的波形，頻率應為125KHz4測量1.4的位定時波形。頻率應為25KHz5測量1.5的偽隨機序列，與1.4比較畫出整個序列的波形6頻率計接1.6a) K1接0時，1. 6輸出l25KHz方波載頻，即0碼時，發(fā)送l25KHz載頻b) K1接1時，1.6輸出100KHz方波載頻，即1碼時，發(fā)送100KHz載頻c) K1接M，用示波器A線接l.5，并用A線觸發(fā)，B線接1.6，觀察記錄調(diào)制的FSK方波輸出信號。11.1方波源波形 2.1.2的波形 3.1.3的波形 4.1.4的位定時波形 5.1.5的偽隨機序列與1.4的波形比較 6.k1接0時1.6的

6、輸出頻率 7.k1接1時1.6輸出的頻率 8.調(diào)制的FSK方波輸出信號 B、FSK接收實驗，基帶解調(diào)注意:做下述1、2、3、4實驗時，示波器看不到穩(wěn)定的波形，這是載波信號有兩個頻率的緣故。為了理解其工作原理，可把K1置 “1”。1限幅器把正弦波變換成跳變陡峭的方波以取得過零點信息，用LM311比較器作過零檢測。2.1端可測到方波。觀察記錄2.1波形。2A線接2.1,B線接2.2，觀察記錄微分整流形成的過零點信息。3用IC13單穩(wěn)態(tài)電路，把窄脈沖展寬成一定寬度的脈沖，目的在于擴大FSK信號兩個頻率之間的直流分量差距，以利于解調(diào)時識別。示波器A線接2.2,B線接2.3，觀察記錄脈沖展寬波形。4K1

7、接M，頻率計接2。3，應顯示223KHZ頻率，才能獲得較好的解調(diào)基帶波形，若頻率不對，可關(guān)斷電源，重新開機至223KHz頻率為止。5本實驗用IC14兩級有源低通濾波器把過零信息中的基帶信號提取出來。示波器A線接l.5,B線接2.4，觀察記錄解調(diào)的基帶信號波形。注意：此時K1應接“M”，如果接“1”或“0”。由于FSK信號相當于沒有加調(diào)制信號。因而2.4點會無信號輸出。9.2.1波形 10.過零點信息 11.脈沖展寬波形 12.k1接M，2.3的頻率 13.解調(diào)的基帶信號波形C、FSK接收實驗，位同步提取開關(guān)位置:K1接M 即發(fā)端加調(diào)制信號K2接1 即基帶信號不加相移K3接2 即基帶加歸零碼變換

8、K4接1 即位同步不加鎖相提純K5接l 即位同步加延時形成1位同步提取的最關(guān)鍵一步是基帶信號作歸零碼變換。本實驗用IC16把基帶進行過零檢測整形，然后用BG2、D3、D4檢測過零點信息，把A線接2.4、B線接2.6、2.7。作記錄。2示波器A線接2.7,B線接2.8，觀察記錄帶通濾波器提取的位同步分量。由于帶通濾波器Q值不夠高，2.8點波形會出現(xiàn)少量的衰減振蕩。從這里可看出，如果連“0”數(shù)太多，或連“1”數(shù)太多，用過零檢測法位同步就無法提取。3用IC10、IC9整形產(chǎn)生位同步信號，用示波器A線接2.8,B線接2.9,觀察記錄整形后的位同步信號，用頻率計測量2.9的頻率，與發(fā)端1.4的位定時進行

9、仔細比較。你會發(fā)現(xiàn)，2.9的頻率與1.4的頻率雖然相同，但2.9脈寬不等，并且邊緣模糊。這是由于帶通濾波器頻帶不夠窄，Q值不夠高，有干擾所致。并作記錄。4K4接2，即位同步加鎖相環(huán)提純，頻率計改接2.10，示波器A線接2.10，并與1.4比較，收端位同步經(jīng)鎖相環(huán)4046提純后，其頻率穩(wěn)定度達到發(fā)端位同步的晶體穩(wěn)定度。2.10位定時每個脈沖寬度都是相等的。無邊緣抖動，示波器顯示波形清晰。而2.9波形位定時有邊緣抖動。如2.10頻率與1.4不同，可調(diào)W3使其相等。52.11為2.9移位后形成的位定時信號。這里采用2.11作為碼再生判決時鐘，用示波器比較2.11和2.9的相位關(guān)系，用頻率計讀取2.1

10、1和2.9的頻率。14.A線接2.4，B線接2.6 15.A線接2.4，B線接2.7 16.A線接2.7，B線接2.8 17.A線接2.8，B線接2.9 18.2.11與2.9波形比較 19.2.11的頻率 20.2.9的頻率D、眼圖、奈奎斯特準則實驗開關(guān)位置與C相同lA線接2.4解調(diào)的基帶信號,B線接2.9時鐘信號，示波器觸發(fā)B線。微調(diào)示波器掃描頻率觀察2.4點基帶信號眼圖。注意觀察眼圖為什么要用2.9信號觸發(fā)，試改用A線觸發(fā)看能否觀察到眼圖。2A線改接2.5，觀察記錄2.5點眼圖，可以看到2.5眼圖寬度己經(jīng)發(fā)生變化，調(diào)整W1改變系統(tǒng)傳輸頻帶，使其逐漸變窄，注意眼圖的變化，隨著W1的變化眼圖

11、開啟度逐漸變小，并產(chǎn)生拖尾越嚴重，過零點寬度逐漸變寬，即傳輸頻帶不符合奈奎斯特準則時，會產(chǎn)生碼間干擾。3在有碼間干擾的情況下，把W1作反方向調(diào)節(jié)，隨著W1變化，眼圖開啟會逐漸變大，拖尾會逐漸變小，最后可獲得比較好的眼圖，即我們可以通過補償傳輸頻帶的方法，使碼間干擾逐漸減少，這就是頻域均衡的原理。21.2.4與2.9波形 22.2.5眼圖 23.改變W1后2.5眼圖 24. 2.5的眼圖 E、 歸零碼與位定時實驗開關(guān)位置與C相同1示波器A線接2.6，B線接2.8觀察記錄2.8波形。2K3改接1，即去除歸零碼變換電路，此時2.8會沒有位同步信號輸出。即不經(jīng)過歸零碼換，是不能提取位定時信號的，此實驗完后，應把K3重新置2。25.2.6與2.8波形 26.K3接1時2.8波形 F. 眼圖與判決時間選取實驗提取的位定時應處于眼圖張開度最大的位置，如果不經(jīng)過時延，位定時前沿正好處于基帶信號的波形變換點處。這樣判決誤碼率很高。本實驗時延由位同步提取選頒網(wǎng)絡，取反相輸出形成。開關(guān)位置與C相同1示波器MODE（工作方式）選擇置CHOP（斷續(xù)），K4接1。2示波器A線接2.4,B線接2.11,觀察眼圖，K5接1時，你會發(fā)現(xiàn)2.11的上升沿正好對準基帶信號眼圖開啟最大點。K