FSK解调原理

频移键控FSK系统7.2二进制频移键控（2FSK）•7.2.12FSK调制的基本原理及波形表达式•2FSK是利用载波的频率变化来传递数字信息的。在二进制情况下，1对应于载波频率f1，0对应•于载波频率f2。2FSK信号在形式上如同两个不同频率交替发送的ASK信号相叠加，因此已调信号的时域表达式为212()[()]cos[()]cosFSKnsnsnnstagtnTtagtnTt(7―6)•这里，ω1=2πf1，ω2=2πf2，是an的反码,和an可表示为:nana01na概率为P概率为1-P10na概率为P概率为1-P•在最简单也是最常用的情况下，g(t)为单个矩形脉冲。2FSK信号的波形如图7-6（a）所示，该波形可分解为图（b）和图（c）所示的波形。•2FSK信号还可以表示为11222()cos2()()cos2FSKstAftststAft(7―8)设两个载频的中心频率为fc，频差为Δf即12212cffffff（7―9）（7―10）twA1cos)(tFSK抽样判决定时抽样)(tnidtsT0.twA2cosdtsT0.＋－f2f1f1f2f1f1f2f2ttt(a)(b)(c)图7-6•则我们定义调制指数（或频移指数）h为21ssfffhRR（7―11）式中,Rs是数字基带信号的速率。•7.2.32FSK调制器•在FSK信号中，当载波频率发生变化时，一般来说载波的相位变化是不连续的。这种信号称为相位不连续的FSK信号。相位不连续的FSK信号通常用频率选择法产生，方框图如图7-8所示，两个独立的振荡器作为两个频率的载波发生器，它们受控于输入的二进制信号。二进制信号通过两个门电路控制其中一个载波信号通过。图7―82FSK调制器振荡器1门1倒相器求和器振荡器2门2二进制信息(NRZ)2FSK信号•7.2.42FSK解调器•2FSK信号的解调也有非相干和相干两种。FSK信号可以看作是用两个频率源交替传输得到的，所以FSK接收机由两个并联的ASK接收机组成。图7―9示出非相干FSK和相干FSK接收机方框图，其原理和ASK信号的解调相同。•2FSK信号还有其它的解调方法，其中过零检测法是一种常用而简便的解调方法。2FSK信号的过零点数随载频的变化而不同，因此，检测出过零点数就可以得到载频的差异，从而进一步得到调制信号的信息。过零检测法的原理框图及各点波形如图7―10所示。FSK信号经限幅、微分、整流后形成与频率变化相对应的脉冲序列，由此再形成相同宽度的矩形波。此矩形波的低频分量与数字信号相对应，由低通滤波器滤出低频分量，然后经抽样判决，即可得到原始的数字调制信号。图7―92FSK解调器带通滤波器11包络检波器1抽样判决器带通滤波器22包络检波器2抽样脉冲输出输入(a)非相干解调带通滤波器11带通滤波器22低通滤波器1相乘器相乘器低通滤波器2抽样判决器抽样脉冲输出输入cos1tcos2t(b)相干解调图7―102FSK信号过零检测法限幅微分整流宽脉冲发生低通abcdefabcdef2.FSK信号频率键控是利用数字基带信号控制载波的频率来传输消息的一种调制方式。例如：“1”码用频率为f1的载波来传输“0”码用频率为f2的载波来传输)(tFSKtwA1costwA2cos01产生原理图：例：画出1011FSK信号波形图。振荡器1fK1倒相器K2振荡器2f)(tf)(tFSK2.FSK信号解调方法也有相干和非相干解调两类。相干解调器框图：LPFtwA1cos)(tFSKBPF1抽样判决定时抽样BPF2twA2cosLPFf1f2)(1tx)(2tx二.FSK系统1.非相干解调系统假定噪声为高斯白噪声，则两路BPF输出分别为：)(tFSKBPF1抽样判决定时抽样BPF2)(1tx)(2tx)(1ty)(2tyf1f2包检包检)(tni发1时，若x1(t)的抽样值x1小于x2(t)的抽样值x2，则产生错判，其错误概率为0)]()([1)()]([)(2121212121211tntntntnAtXscsc1)]()([0)()]([)(2122222122222tntntntnAtXscsc2121reeP同样，发0时，抽样值x2小于抽样值x1的错误概率为：系统总误码率为：可见，包络解调时，FSK系统的误码率随输入信噪比的增加而按指数规律下降。2021reeP20121)0()1(reeeePPPPP2.相干解调系统两路BPF输出与非相干解调时相同，为LPFtwA1cos)(tFSKBPF1抽样判决定时抽样BPF2twA2cosLPFf1f2)(1tx)(2tx)(tni)(1ty)(2ty经包络检波器后的输出分别为：0sin)(cos)(1sin)(cos)]([)(111111111twtntwtntwtntwtnAtyscsc1sin)(cos)(0sin)(cos)]([)(222222222twtntwtntwtntwtnAtyscsc因为nc1(t)和nc2(t)都是高斯过程，故x1(t)和x2(t)也是高斯分布：0)(1)()(111tntnAtXcc1)(0)()(222tntnAtXcc二.FSK信号的功率谱相位不连续的FSK信号可看作是两个ASK信号的叠加。那么，其功率谱也是两个ASK信号功率谱之和。)]()()()([161]})([])([])([])([{16)]()([41)]()([41)(2211222212122211ffffffffTffSaTffSaTffSaTffSaTffsffsffsffsfsssssffffFSK相位不连续的FSK信号为：每比特内信号能量为：)(tFSKtwA2costwA1cos10ETAEEs22210221EEVT