FSK(ASK)调制解调实验报告

实验6FSK（ASK）调制解调实验一、实验目的：1．掌握FSK（ASK）调制器的工作原理及性能测试；2．掌握FSK（ASK）锁相解调器工作原理及性能测试；3.学习FSK（ASK）调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。二、实验仪器：1．信道编码与ASK.FSK.PSK.QPSK调制模块，位号：A,B位2．FSK解调模块，位号：C位3．时钟与基带数据发生模块，位号：G位4．100M双踪示波器三、实验内容：观测m序列（1，0，0/1码）基带数据FSK（ASK）调制信号波和解调后基带数据信号波形。观测基带数字和FSK（ASK）调制信号的频谱。改变信噪比（S/N），观察解调信号波形。四、实验原理：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。（一）FSK调制电路工作原理FSK的调制模块采用了可编程逻辑器件+D/A转换器件的软件无线电结构模式，由于调制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成ASK，FSK调制，还可以完成PSK，DPSK，QPSK，OQPSK等调制方式。不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。在学习ASK，FSK调制的同时，也希望学生能意识到，技术发展的今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程。下图为调制电路原理框图上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。基带数据时钟和数据，通过JCLK和JD两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成ASK或FSK的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过D/A器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随器，便完成了整个调制系统。ASK/FSK系统中，默认输入信号应该为2K的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到JCLK和JD输入端。标有ASK.FSK的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的SW01按钮，切换输出信号为ASK或FSK，同时LED指示灯会指示当前工作状态。（二）FSK解调电路工作原理FSK解调采用锁相解调，锁相解调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的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。下图为FSK锁相环解调器原理示意图和电路图。FSK锁相解调器采用集成锁相环芯片MC4046。其中，压控振荡器的频率是由17C02.17R09.17W01等元件参数确定，中心频率设计在32KHz左右，并可通过17W01电位器进行微调。当输入信号为32KHz时，调节17W01电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。五、各测量点和可调元件的作用1、数字调制电路模块接口定义：信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块（A、B位）JCLK：2K时钟输入端；JD：2K基带数据输出端；ASK、FSK：FSK或ASK调制信号输出端；SW01：调制模式切换按钮；L01L02：指示调制状态。2、FSK（ASK）解调模块接口定义：17P01：FSK解调信号输入铆孔；17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。17TP02：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32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01；17W01：解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器；数字调制电路模块：FSK（ASK）调制模块CD4046原理框图：六、实验步骤：1、插入有关实验模块在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆口一致。2、信号线连接使用专用导线按照下表进行信号线连接：3、加电打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。4、实验设置设置拨码器4SW02（G）为“00000”，则4P01产生2K的15位m序列输出，4P02产生2K的码元时钟。按动SW01（AB）按钮，使L02指示灯亮，“ASK、FSK”铆孔输出为FSK调制信号。5、FSK调制信号波形观察用示波器通道1观测“4P01”（G），通道2观测“ASK、FSK”（A&B），调节示波器使两波形同步，观察基带信号和FSK调制信号波形，分析对应“0”和“1”载波频率，记录实验数据。6、FSK解调观测无噪声FSK解调（1）调节3W01（E），使3TP01信号幅度为0，即传输的FSK调制信号不加入噪声。（2）用示波器分别观测JD（AB）和17P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带数据。两路数据是否有延时，分析其原理。（3）调节解调模块上的17W01（C）电位器，使压控振荡器锁定在32KHz，同时注意对比JD（AB）和17P03（C）的信号是否相同。加入噪声FSK解调（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节3W01（E），使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号波形是否还能保持正确。（2）用示波器观察3P01（E）和3P02（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。7、ASK调制解调观测ASK调制解调操作和FSK操作类似，不同点在于需调整SW01（AB），使L01指示灯亮，则“ASKFSK”输出为ASK调制。其他操作和测量参考FSK调制解调完成。8、关机拆线实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。七、实验报告要求题目：1、根据实验的连线关系，画出实验结构示意图。答：2、画出FSK、ASK各主要测试点波形。答：FSK：无噪声解调加入噪声解调：ASK：无噪声解调：加入噪声解调：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，这种解调方式在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？答：产生了延迟。当相位延迟π时，会出现解调输出的数字基带信号序列反向的问题。