武漢理工FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)課程名稱：通信原理實(shí)驗(yàn)_實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱移頻鍵控FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成績實(shí) 驗(yàn) 者專業(yè)班級組 別同 組 者實(shí)驗(yàn)日期一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁饬x數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中使用較早的一種通信方式，由于這種調(diào)制解調(diào)方式容易實(shí)現(xiàn)，抗噪聲和抗衰減性能強(qiáng)，因此在中低速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中得到較為廣泛的應(yīng)用。通過此綜合實(shí)驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到：1進(jìn)一步加深對數(shù)字調(diào)制中的移頻鍵控FSK調(diào)制器與解調(diào)器工作原理及電路組成的理解與掌握。2學(xué)會綜合地、系統(tǒng)地應(yīng)用已學(xué)到的知識，對移頻鍵控FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)電路的設(shè)計與仿真方法，提高獨(dú)立解決問題的能力。二、設(shè)計任務(wù)與要求 1.設(shè)計任務(wù)：構(gòu)建并設(shè)計一個數(shù)字移頻鍵控FSK傳輸系統(tǒng)，具體要求是

2、：主載波頻率：11800HZ載波1頻率：2950HZ（四分頻）載波2頻率：1475HZ（八分頻）數(shù)字基帶信號NRZ：15位M序列，傳輸速率約為400波特。（32分頻） 2.設(shè)計要求：FSK調(diào)制器可以采用數(shù)字門電路構(gòu)成電子開關(guān)電路(或集成模擬開關(guān))與采用集成模擬乘法器，利用鍵控法實(shí)現(xiàn)。FSK解調(diào)器可以采用非相干解調(diào)法或過零檢測法實(shí)現(xiàn)。傳輸信道不考慮噪聲干擾，采用直接傳輸。整個系統(tǒng)用EWB軟件仿真完成。三、2FSK 調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)原理與電路組成1.方案論證(2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)原理的簡要說明)1）FSK調(diào)制信號的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率調(diào)制的方法很多，總括起來有兩類。直接調(diào)頻法和移頻鍵控法。注意到相鄰兩

3、個振蕩器波形的相位可能是連續(xù)的，也可能是不連續(xù)的，因此有相位連續(xù)的FSK及相位不連續(xù)的FSK之分。并分別記作CPFSK及DPFSK。實(shí)用電路中還可以借助于數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)移頻鍵控，晶振輸出的主載波，通過不同次數(shù)的分頻(或倍頻)器，可得到兩種不同頻率的載波，其相位也不完全相等。當(dāng)數(shù)字基帶信號g(t)為高電位時，與非門1關(guān)閉。與非門2打開，輸出頻率為f2的信號。當(dāng)g(t)為低電位時與非門1打開，與非門2關(guān)閉，輸出頻率為f1的信號。這樣，經(jīng)過相加器相加后，就可輸出2FSK信號。這種方法實(shí)現(xiàn)移頻鍵控電路集成化程度高、體積小、可靠性高。圖1頻率鍵控調(diào)制器2.單元電路設(shè)計1）主載波振蕩器電路設(shè)計主要提供2F

4、SK的載波和信碼的定時信號，可用集成電路（555）構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生的振蕩頻率為11800Hz載波，要求輸出頻率可調(diào)。已知由（555）構(gòu)成多諧振蕩器的振蕩頻率為：則R1=3.6KR2=2.8K（可調(diào)）C=0.01uF圖2 555 定時器接成的多諧振蕩器2）M序列產(chǎn)生電路實(shí)際的數(shù)字基帶信號是隨機(jī)的，為了實(shí)驗(yàn)和測試的方便，一般都用M 序列產(chǎn)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列來充當(dāng)數(shù)字基帶信號。本次設(shè)計采用三級線性移位寄存器（選用74LS74雙D2片），形成長度為23-1=7位碼長的偽隨機(jī)碼序列，碼率約為400bit/s，如圖3所示： 圖3 M序列發(fā)生器電路圖3）分頻器將主載波按設(shè)計要求，一般用D觸發(fā)器構(gòu)成適當(dāng)

5、的分頻電路，獲得載頻f1、f2和序列所需的時鐘信號（電路設(shè)計方法參見實(shí)驗(yàn)四或其它有關(guān)資料）。8分頻器4分頻器4）調(diào)制器調(diào)制器可以采用數(shù)字門電路構(gòu)成電子開關(guān)電路（或直接選用集成模擬開關(guān)）與采用集成模擬乘法器。這里使用與門和或門，圖4 調(diào)制電路5）波形變換電路由于555產(chǎn)生的是正弦波，因此要有一個積分電路將其轉(zhuǎn)化為正弦波，如圖5 圖5 波形變換電路6）非相干解調(diào)電路對于非相干檢測法，其系統(tǒng)電路構(gòu)成如圖5.5所示。在了解與掌握了2FSK非相干檢測法系統(tǒng)電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)行自己的設(shè)計與實(shí)驗(yàn)。需要設(shè)計的單元電路有：圖6 2FSK非相干解調(diào)電路原理圖高通濾波器采用RC無源電路，構(gòu)成三階高通濾波器。已知2FS

6、K的中心頻率：,且濾波器的通帶頻率：，所以有：， 。則有C1=C2=C3=0.6uf R1=R2=R3=50低通濾波器低通濾波器選用一般RC濾波器電路，因信碼速率為400波特，其電路元件參數(shù)：R=0.5K C=1uF電壓比較器電壓比較器用運(yùn)算放大器構(gòu)成遲滯比較器，目的是防止干擾，參考電壓設(shè)定為0.22V。3.總體電路原理圖與元件清單(1)總體電路原理圖圖6 總體電路原理圖（2）元器件清單序號元器件名稱型號規(guī)格數(shù)量備注1運(yùn)算放大器22555定時器13D觸發(fā)器74LS84固定電阻10K25固定電阻3.6k26固定電阻50017固定電阻5038可變電阻2.8K/50%19固定電容0.01uf110固

7、定電容1uf111固定電容10uf112固定電容0.6uf313可變電感0.9mH/50%114二極管115門電路若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與測試數(shù)據(jù)1.FSK調(diào)制器的測量1）檢測，調(diào)整多諧振蕩器輸出的載波信號測量點(diǎn)測量波形頻率數(shù)備注P111800Hz主時鐘2）調(diào)測分頻器的分頻比測量點(diǎn)測量波形頻率數(shù)備注P1、P21474Hz8分頻P1、P42590Hz4分頻P3&P5 M序列3）M序列發(fā)生器產(chǎn)生的為隨機(jī)碼的檢測測量點(diǎn)測量波形頻率數(shù)備注時鐘輸入386HzM序列定時脈沖P3386HzM序列4）FSK調(diào)制輸出信號的測量測量點(diǎn)測量波形頻率數(shù)備注P51474Hz信碼為“0”P52950Hz信碼為“1”P3、P51474Hz/2950Hz信碼為“M序列”2.FSK解調(diào)器的測量試驗(yàn)（非相干解調(diào)電路的測量）測量點(diǎn)測量波形備注P5、P6高通濾波