FSK鍵控調(diào)制_相干解調(diào)

1、用SystemView仿真實現(xiàn)2FSK鍵控的調(diào)制1、實驗?zāi)康模海?）了解2FSK系統(tǒng)的電路組成、工作原理和特點；（2）分別從時域、頻域視角觀測2DPSK系統(tǒng)中的基帶信號、載波及已調(diào)信號；（3）熟悉系統(tǒng)中信號功率譜的特點。2、實驗內(nèi)容：以PN碼作為系統(tǒng)輸入信號，碼速率Rb20kbit/s。（1）采用鍵控法實現(xiàn)2FSK的調(diào)制；分別觀測絕對碼序列、差分編碼序列，比較兩序列的波形；觀察調(diào)制信號、載波及2FSK等信號的波形。（2）獲取主要信號的功率譜密度。3、實驗原理： 數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號便是符號“1”對應(yīng)于載頻，而符號“0”對應(yīng)于

2、載頻（與不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且與之間的改變是瞬間完成的。2FSK鍵控法利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨立頻率源進(jìn)行選通。鍵控法的特點是轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實現(xiàn)，故應(yīng)用廣泛。2FSK信號的產(chǎn)生方法及波形示例如圖所示。圖中s(t)為代表信息的二進(jìn)制矩形脈沖序列，即是2FSK信號。 根據(jù)以上2FSK信號的產(chǎn)生原理，已調(diào)信號的數(shù)字表達(dá)式可以表示為 （5-1）其中，s(t)為單極性非歸零矩形脈沖序列 （5-2） （5-3）g(t)是持續(xù)時間為 、高度為1的門函數(shù)；為對s(t)逐碼元取反而形成的脈沖序列，即 （5-4）是的反碼，即若 =0，則 =1；若=l，則 =0，

3、于是 （5-5）分別是第n個信號碼元的初相位。一般說來，鍵控法得到的與序號n無關(guān)，反映在上，僅表現(xiàn)出當(dāng)與改變時其相位是不連續(xù)的；而用模擬調(diào)頻法時，由于與改變時的相位是連續(xù)的，故不僅與第n個信號碼元有關(guān)，而且之間也應(yīng)保持一定的關(guān)系。由式（5-1）可以看出,一個2FSK信號可視為兩路2ASK信號的合成，其中一路以s(t)為基帶信號、為載頻，另一路以為基帶信號、為載頻。下圖給出的是用鍵控法實現(xiàn)2FSK信號的電路框圖，兩個獨立的載波發(fā)生器的輸出受控于輸入的二進(jìn)制信號，按“1”或“0”分別選擇一個載波作為輸出。4、系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果：鍵控法：采用鍵控法進(jìn)行調(diào)制的組成如圖4所示。圖4 鍵控

4、法調(diào)制的系統(tǒng)組成其中圖符0產(chǎn)生絕對碼序列，傳碼率為20kbit/s。圖符4,5輸出正弦波，頻率分別為30k Hz和70Hz；圖符3為鍵控開關(guān)。圖符3輸出2FSK信號。圖符的參數(shù)設(shè)置如表1所示。 表1：鍵控法圖符參數(shù)設(shè)置表編號庫/名稱參 數(shù)0Source: PN Seq Amp = 1 v Offset = 0 v Rate = 20e+3 Hz Levels = 2 Phase = 0 deg Max Rate = 200e+3 Hz1Operator: DelayNon-Interpolating Delay = 25e-6 sec= 5.0 smpOutput 0 = Delay t2 O

5、utput 1 = Delay - dT Max Rate (Port 0) = 200e+3 Hz3Logic: SPDTSwitch Delay = 0 sec Threshold = 500e-3 vInput 0 = t4 Output 0 Input 1 = t5 Output 0 Control = t0 Output 0 Max Rate = 200e+3 Hz4Source: SinusoidAmp = 1 v Freq = 30e+3 Hz Phase = 0 deg Output 0 = Sine t3 Output 1 = Cosine Max Rate (Port 0)

6、 = 200e+3 Hz5Source: SinusoidAmp = 1 v Freq = 70e+3 Hz Phase = 0 degOutput 0 = Sine t3 Output 1 = Cosine Max Rate (Port 0) = 200e+3 Hz系統(tǒng)定時：起始時間0秒，終止時間995e-6秒，采樣點數(shù)200，采樣速率200e+3Hz，獲得的仿真波形如圖5所示。（a） PN碼序列（b） 加時延的PN碼序列（c）頻率為30KHz的未調(diào)載波信號（d）頻率為70KHz的未調(diào)載波信號（e）鍵控法的得到的（2FSK）信號PN碼和2FSK的瀑布圖如圖所示。 PN碼和2FSK的瀑布圖PN

7、碼和2FSK的功率譜瀑布圖5、主要信號的功率譜密度：調(diào)制信號的功率譜如圖所示。PN碼信號的功率譜頻率為30KHz正弦載波的頻譜如圖所示。 正弦載波的頻譜頻率為70KHz正弦載波的頻譜如圖所示。正弦載波的頻譜2FSK的功率譜如圖所示。圖12 2FSK的功率譜由圖可見，基帶信號的大部分能量落在第一個零點（20kHz）的頻率范圍之內(nèi)，即基帶帶寬為20kHz；由圖可見，載頻信號的頻譜分別位于30kHz和70KHz，且頻譜較純。用SystemView仿真實現(xiàn)2FSK鍵控相干的解調(diào)1、實驗?zāi)康模海?）了解2FSK系統(tǒng)解調(diào)的電路組成、工作原理和特點；（2）掌握2FSK系統(tǒng)解調(diào)過程信號波形的特點；（3）熟悉系

8、統(tǒng)中信號功率譜的特點。2、實驗內(nèi)容：以2FSK作為系統(tǒng)輸入信號，碼速率Rb10kbit/s。（1）采用相干解調(diào)法實現(xiàn)2FSK的解調(diào)，分別觀察系統(tǒng)各點波形。（2）獲取主要信號的功率譜密度。3、實驗原理： 相干檢測的具體解調(diào)電路是同步檢波器，原理方框圖如圖所示。圖中兩個帶通濾波器的作用同于包絡(luò)檢波法，起分路作用。它們的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號，取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號，抽樣判決器在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號的抽樣值進(jìn)行比較判決（判決規(guī)則同于包絡(luò)檢波法），即可還原出基帶數(shù)字信號。 4、 系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果：相干解調(diào)法：相干解調(diào)法的系統(tǒng)組

9、成如圖所示。其中，圖符7,8為帶通濾波器，圖符9,10為低通濾波器，圖符13實現(xiàn)相干載波的提取，圖符11,12為乘法器，圖符9,10為低通濾波器，圖符14,15,16實現(xiàn)抽樣判決。圖符的參數(shù)設(shè)置如表3所示。表3：相干解調(diào)法圖符參數(shù)設(shè)置表編號庫/名稱參 數(shù)7Operator: Linear Sys Butterworth Bandpass IIR 3 Poles Low Fc = 10e+3 Hz Hi Fc = 50e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled Max Rate = 200e+3 Hz 8 O

10、perator: Linear Sys Butterworth Bandpass IIR 3 Poles Low Fc = 50e+3 Hz Hi Fc = 90e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled Max Rate = 200e+3 Hz11Multiplier: Non Parametric Inputs from t7p0 t19p0 Outputs to 9 Max Rate = 200e+3 Hz12Multiplier: Non Parametric Inputs from t8p0 t2

11、0p0 Outputs to 10 Max Rate = 200e+3 Hz9 Operator: Linear Sys Bessel Lowpass IIR 3 Poles Fc = 20e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled Max Rate = 200e+3 Hz10 Operator: Linear Sys Bessel Lowpass IIR3 Poles Fc = 20e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disab

12、led Max Rate = 200e+3 Hz26Operator: Negate Max Rate = 200e+3 Hz調(diào)制信號為PN序列，碼速率Rb20kbit/s；正弦載波的頻率分別為30k Hz和70KHz系統(tǒng)定時：起始時間0秒，終止時間995e-6秒，采樣點數(shù)200，采樣速率200e+3Hz，獲得的仿真波形如圖所示。（a）鍵控法得到的（2FSK）信號（b）7號帶通濾波器的輸出（b）8號帶通濾波器的輸出（c）11號乘法器的輸出（c）12號乘法器的輸出（d）9號低通濾波器的輸出（d）10號低通濾波器的輸出（e）解調(diào)輸出的PN碼2FSK系統(tǒng)輸入的PN序列和輸出PN序列的瀑布圖如圖所示。

13、 2FSK系統(tǒng)輸入延時的PN序列和輸出PN序列的瀑布圖眼圖如圖所示。9號濾波器的眼圖10號濾波器的眼圖該眼圖是沒有加噪聲情況下的仿真結(jié)果，眼圖張開度較大，掃跡清晰。9號濾波器的眼圖10號濾波器的眼圖信噪比0dB時的眼圖9號濾波器的眼圖10號濾波器的眼圖信噪比5dB時的眼圖9號濾波器的眼圖10號濾波器的眼圖信噪比20dB時的眼圖9號濾波器的眼圖9號濾波器的眼圖信噪比30dB時的眼圖可以看出隨著信噪比的增加，眼圖質(zhì)量越來越好。5、主要信號的功率譜密度：2DPSK的譜如圖24所示。圖24 2FSK的譜乘法器輸出信號的譜如圖所示。11號乘法器的譜圖12號乘法器的譜圖 乘法器輸出信號的譜6、低通濾波器的

14、單位沖擊相應(yīng)及幅頻特性曲線：9號低通濾波器的單位沖擊相應(yīng) 9號低通濾波器的幅頻特性曲線 10號低通濾波器的單位沖擊相應(yīng)10號低通濾波器的幅頻特性曲線7、低通濾波器的單位沖擊相應(yīng)及幅頻特性曲線：7號帶通濾波器的單位沖擊相應(yīng)7號帶通濾波器的幅頻特性曲線8號帶通濾波器的單位沖擊相應(yīng)8號帶通濾波器的幅頻特性曲線用SystemView對二進(jìn)制鍵控（2FSK） 進(jìn)行性能估計1、實驗?zāi)康模海?）了解2FSK系統(tǒng)電路組成、工作原理和特點；（2）學(xué)會分析2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能；（3）掌握使用SystemView軟件對2FSK系統(tǒng)進(jìn)行性能估計的方法。 2、實驗內(nèi)容：以2FSK作為系統(tǒng)輸入信號，碼速率Rb20kbit/s。（1）采用相干解調(diào)法實現(xiàn)2FSK的解調(diào)，分別觀察系統(tǒng)各點波形。（2）獲取主要信號的功率譜密度。3、實驗原理： Loop N Time Value1 1 50.0000000000000e-3 1.50900000000000e-12 2 113.995000000000e-3 1.30900000000000e-13 3 177.990000000000e-3 9.96000000000000e-24 4 241.985000000000e-3 8.63000000000000e-25 5 305.980000000000e-3 7