2FSK调制解调原理及设计

一．2FSK调制原理：1、2FSK信号的产生：2FSK是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为)cos()cos(21122)(tAtAFSKt时发送时发送10式中，假设码元的初始相位分别为1和2；112fπ和222fπ为两个不同的码元的角频率；幅度为A为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。2FSK信号的产生方法有两种：（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a）所示。（2）键控法，用数字基带信号)(tg及其反)(tg相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b）所示。这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。(a)(b)2FSK信号产生原理图由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK信号之和，即)cos(])([)cos(])([)cos(·)()cos()()(221122112tnTtgatnTtgattgttgtnsnnsnFSK其中)(tg是脉宽为sT的矩形脉冲表示的NRZ数字基带信号。P,0P11概率，概率naP1,0P1概率，概率na其中，na为na的反码，即若1na，则0na；若0na，则1na。2、2FSK信号的频谱特性：由于相位离散的2FSK信号可看成是两个2ASK信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK信号的频谱分析结果，比较方便，即)]()()()([]|)(||)(||)(||)([|)()()(2211161222221211622221ffffffffTffSaTffSaTffSaTffSafSfSfSSSSSTASKASKFSKS2FSK信号带宽为ssFSKRfffffB2||2||21212式中，ssfR是基带信号的带宽。二．2FSK解调原理：仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。其非相干检测解调框图如下M信号非相干检测解调框图当k=m时检测器采样值为：当k≠m时在样本和中的信号分量将是0，只要相继频率之间的频率间隔是,就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。其中噪声样本{}和{}都是零均值，具有相等的方差对于平方律检测器而言，即先计算平方包络并取其最大值信号。二进制FSK系统的理论误码率与信噪比的关系给出如下