FSK传输系统的实验报告

上海电力学院通信原理实验报告题目：实验二FSK传输系统实验院系：电子与信息工程学院专业年级：2014072学生姓名：李文凯学号：201409262016年11月15日一、实验目的：1.熟悉FSK调制和解解调基本工作原理，2.掌握的FSK数据传输过程，3.掌握FSK正交调制的基本工作原理与实现方法。二、实验仪器：1．JH5001-4试验箱；一台2．20MHz双踪示波器；一台三：实验原理1．FSK调制原理：在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。不连续的FSK信号表达式为：由于相位的不连续会造成频谱扩展，这种FSK的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不断发展，越来越多地采用连续相位FSK调制技术。目前较常用产生FSK信号的方法是，首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。因此，FSK可表示如下：应当注意，尽管调制波形m（t）在比特转换时不连续，但相位函数θ（t）是与m（t）的积分成比例的，因而是连续的，其相应波形如图所示：FSK的信号频谱如图所示。FSK信号的传输带宽Br，由Carson公式给出：Br=2Δf+2B其中B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范围，矩形脉冲信号的带宽B=R。因此，FSK的传输带宽变为：Br=2（Δf+R）。如果采用升余弦脉冲滤波器，传输带宽减为：Br=2Δf+（1+α）R（其中α为滤波器的滚降因子）。在通信原理综合实验系统中，FSK的调制方案如下：按照上述原理，FSK正交调制器的实现为如图结构：如发送0码，则相位累加器在前一码元结束时相位θ(n)基础上，在每个抽样到达时刻相位累加2πf1Ts，直到该信号码元结束；如发送１码，则相位累加器在前一码元结束时的相位θ(n)基础上，在每个抽样到达时刻相位累加2πf2Ts，直到该信号码元结束。在通信信道FSK模式的基带信号中传号采用fH频率，空号采用fL频率。在FSK模式下，不采用采用汉明纠错编译码技术。调制器提供的数据源有：1、外部数据输入：可来自同步数据接口、异步数据接口和m序列；2、全1码：可测试传号时的发送频率（高）；3、全0码：可测试空号时的发送频率（低）；4、0/1码：0101…交替码型，用作一般测试；5、特殊码序列：周期为7的码序列，以便于常规示波器进行观察；6、m序列：用于对通道性能进行测试；FSK调制器基带处理结构如图所示：2．FSK解调对于FSK信号的解调方式很多：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。１、FSK相干解调FSK相干解调要求恢复出传号频率（fH）与空号频率（fL），恢复出的载波信号分别与接收的FSK中频信号相乘，然后分别在一个码元内积分，将积分之后的结果进行相减，如果差值大于0则当前接收信号判为1，否则判为0。相干FSK解调框图如图所示：相干FSK解调在加性高斯白噪声下具有较好的性能，但在其它信道特性下情况则不完全相同，例如在无线衰落信道下，其性能较差，一般采用非相干解调方案。２、FSK滤波非相干解调对于FSK的非相干解调一般采用滤波非相干解调，如上图所示。输入的FSK中频信号分别经过中心频率为fH、fL的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包络检波的输出在t=kTb时抽样（其中k为整数），并且将这些值进行比较。根据包络检波器输出的大小，比较器判决数据比特是1还是0。在高斯白噪声信道环境下FSK滤波非相干解调性能较相干FSK的性能要差，但在无线衰落环境下，FSK滤波非相干解调却表现出较好的稳健性。在FSK中位定时的恢复见BPSK解调方式。通信原理实验的FSK模式中，采样速率为96KHz的采样速率（每一个比特采16个样点），FSK基带信号的载频为24KHz，因而在DSP处理过程中，延时取1个样值。FSK的解调框图如图所示：四：实验步骤：（一）FSK调制1．平台调制和解调模块的所有短路器置于1-2状态，排线连接CZ系列；2．平台设置成FSK模式3.检查DSP是否正常工作，测量TP413波形为脉冲信号，正常工作4.菜单中选择不同的输入码型：（1）外部数据（2）全1码（3）全0码（4）0/1码（5）特殊码序列（6）m序列码5.在上面不同的输入码型中观察TP402和TP803波形（1）（2）（3）（4）（5）（6）6.观察TP803和TP804两测量点的波形（1）（2）（3）（4）（5）（6）7．发端同相支路和正交支路信号的李沙育（x-y）波形观测将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TP803和TP804的正交性，其李沙育应为一个圆。通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（二）：FSK解调1．平台调制和解调模块的所有短路器置于1-2状态，排线连接CZ系列；2．平台设置成FSK模式；3.菜单中选择不同的输入码型；4.电缆连接S001和S002;5.检查DSP是否正常工作，测量TP413波形为脉冲信号，正常工作6．测量观察在不同输入码型下TP605和TP402的波形（1）（2）（3）（4）（5）（6）8.跳线开关K701设置在2-3，调节W701，观察TP510波形，变量取两个值：+A或-A9.位定时调整观察:TP413和TP401的关系六：实验心得通过这次实验，我学会了打开FSK并调试示波器，学会了验证实验是否运行正常没有损坏，然后在观察示波器，并且在修改参数观察现象，在同学们和老师的帮助下，完成了实验，虽然问题连连，但是收获颇多。