FSK-调制与解调-通信报告

实验九FSK调制解调原理实验一、实验目的1、掌握FSK调制的工作原理及电路组成；2、掌握锁相解调FSK的原理和实现方法。二、实验电路工作原理D/AA/D模拟开关FSK解调（4046锁相环解调）数字基带信号入相加器整形出128K方波64K方波FSK调制输出32K选频输出时钟图9-1FSK调制解调电原理框图数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。数字调频又可称作移频键控（FSK），它是利用载频频率变化来传递数字信息。（一）FSK调制电路工作原理FSK调制解调电原理框图，如图9-1所示；图9-2是它的调制电路电原理图。输入的基带信号分成两路，一路控制f1=64KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=128KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=64KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=128KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。FSK/ASK调制输出C7050.1UC7160.47UC721150PC710570PC7180.47UR7253KR72310KR7225.1KR7215.1K231A411U?ATL084CD567B411U?BTL084CD1098C411U?CTL084CD121314D411U706DTL084CD132W701100KR72650K+12V-12VC7060.1U+12V-12VC7110.47UC717200PC7140.47U132W702100KR71950KR7033KR71810KR72410KR71710KC712470P+12V-12V+12V-12VC7150.47UC7200.47UR727100SP704SP703R72010012U702A74LS04DSP705基带信码入SP702SPSP701SPVDD14GND7CNTL13IN/OUT1OUT/IN2U705ACD4066BCVDD14GND7CNTL12IN/OUT11OUT/IN10U705DCD4066BCR7154.7KR7014.7K128K方波64K方波VCCVCCC7090.47UC7080.47U12J70212J703R7073K231A84U704ATL082CD567B84U704BTL082CDC7190.1U-12VC7130.1U+12VR70610KR7084.7K132W70310K-12V+12VJ701JSP706SP128K正弦64K正弦FSK图9-2FSK调制电路电原理图R71310KAIN14BIN3VCIN9INH5CA6CB7R111R212PCP1PC12PC213VCOUT4SF10ZEN15VCC16GND84046BE4046BEU7034046R7165.1KR705100C7070.015UC7041500PGNDA1B1SP707SPR7144.7KR71010KR71110KR7123.9KR70910KE70147UVCC收位同步出132W70410KFSKC7020.1UC7010.1UVCC解调输出123U701A74LS32D34U702B74LS04D56U702C74LS04D89U702D74LS04D1213U702F74LS04DR7021.5KD7011N4148C70320000PR70410KSP708SPFSK/ASK调制输入图9-3FSK解调电路电原理图（二）FSK解调电路工作原理FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电路电原理图如图9-3所示。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频如f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了HEF4046。压控振荡器的中心频率设计在128KHz。其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。当输入信号为64KHz时，环路失锁。此时环路对64KHz载频的跟踪破坏。可见，环路对128KHz载频锁定时输出高电平，对64KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对128KHz锁定，对64KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。关于FSK频移键控原理波形见图9-4所示。vvvvSP701SP702SP705FSKSP707SP708对“1”调制对“0”调制图9-4FSK频移键控原理波形图三、实验步骤1、按下实验箱右测电源开关，电源指示灯亮。按动带锁开关使L2（红灯）点亮表示系统正常工作。2、SP103接SP701表示128KHz方波输入；SP104接SP702表示64KHz方波输入，SP110接SP705表示PN2K基带信号输入。3、电位器调节：W702：调节64KHz载频幅度大小。W701：调节128KHz载频幅度大小。W703：调节FSK已调信号幅度大小。W704：调节解调电路压控振荡器时钟的中心频率（调节不当会导致还原形失真）。调节W701与W702并用示波器观察SP703与SP704波形，使它们输出的波形不失真，如图9-5所示。图9-5128KHz载波与64KHz载波在跳线开关J702、J703上接上短路块，这样两路载波信号便进入模拟开关。用示波器CH1观察SP705,CH2观察SP706.便可以观察到FSK调制信号波形如图9-6所示。图9-7为FSK调制信号展宽后的信号这样可以清楚观察FSK的载波调制点。图9-6基带信号与FSK调制信号图9-7基带信号与FSK调制信号展宽信号在跳线开关J701处接入短路块，表示FSK调制信号已经进入解调电路。用示波器CH1观测SP705,CH2观测SP708,同时可以调节W704这样使可以使解调输出的基带信号与调制前信号完全一致，如图9-8所示。图9-8FSK调制解调前后的基带信号四、测量点说明SP701：128KHz方波信号输入点，由信号产生单元引入。SP702：64KHz方波信号输入点，由信号产生单元引入。SP703：128KHz载波信号，可调节电位器W701改变幅度。SP704：64KHz载波信号，可调节电位器W702改变幅度。SP705：作为数字基带信码信号输入。码元速率为2KHz的111100010011010码或2KHz方波由实验人员选择输入。SP706：FSK调制信号输出，此测量点需使用双踪对比测量，另一踪（触发）测量SP705。SP707：FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为128KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器W704。SP708：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同SP705。注：在FSK解调时，数字基带信号的频率与载频的频率应满足4F≤fc2的关系，否则它们的频谱重叠，FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码信号。五、实验报告要求1、画出FSK各主要测试点波形；2、写出改变4046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响；3、分析其输出数字基带信号序列与发送数字基带信号序列相比有否产生延迟，什么情况下会出现解调输出的数字基带信号序列反向的问题。