2FSK调制解调实验

电子信息工程学系实验报告课程名称：《通信原理》
实验项目名称：2FSK调制解调实验实验时间：2013.6.3
班级：电信102姓名：杨恒俊学号：010706233
实验目的:
1. 掌握利用systemview进行仿真的方法；
2. 掌握2FSK调制解调的基本原理。

实验环境:
电脑，systemview5.0软件。

实验原理：
1.调制原理
如果用数字信号来键控载波的频率，即信号的符号“0”对应于载波频率f1，而符号“1”
对应于载波频率f2（与f1不同的另一载波频率），这种调制称为二进制频移键控（2FSK）。

2FSK
信号的产生方法有两种：
（1）直接调频法
直接调频是用数字基带信号直接控制载波振荡器的振荡频率。

同模拟调制一样，利用一个矩
形脉冲序列对一个载波进行调频而获得2FSK信号，如图1（a）所示。

这正是频率键控通信方式
早期采用的实现方法，也是利用模拟调频法实现数字调频的方法。

这种方法产生的调频信号相位
是连续的。

虽然直接调频实现方法简单，但其频率稳定度较低，同时频率转换速度不能太快。

（2）频移键控法
频移键控法也称为频率选择法，其原理框图如图1（b）所示。

它有两个独立的振荡器，在
二进制基带脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的频率源进行选择，使得在一个码元持续
时间内输出其中的一路载波。

键控法产生的2FSK信号频率稳定度高且没有过渡频率，除此之外
它还具有很高的转换速度。

但是，频移键控在转换开关发生转换的瞬间，两个高频振荡器的输出电压通常是不相等的，
于是，得到的2FSK信号在基带信息变换时电压会发生跳变，这种现象称为相位不连续现象，这
是频移键控特有的情况。

图1 2FSK信号的产生原理框图
2. 2FSK信号的解调
二进制频移键控信号可以采用非相干解调和相干解调两种方法来解调，其相应的原理图如图
2所示。

二进制频移键控信号的解调原理是将二进制频移键控信号分解为上下两路二进制振幅键控
信号，分别进行解调，通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。

除了上述两种方
成绩：
指导教师（签名）：
法之外，常用的2FSK信号解调方式还有过零检测法。

过零检测法解调器的基本原理是，二进制频移键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数从而得到频率的变化。

图2 2FSK键控信号的解调原理方框图
实验步骤：
由前述内容可知，2FSK信号的获取方法有两种，一种是利用模拟调频法实现数字调频，即利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得；另一只方法是键控法，即利用矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。

画出以上两种方法的systemview仿真原理图（如图3所示）。

分布记录其已调波形，并观察2FSK已调波的功率谱。

图3 产生2FSK信号的systemview仿真电路图
2FSK信号常用的解调方法有相干检测和非相干检测法。

画出其中一种方法的systemview仿真图（如图4所示）。

记录解调后的波形，并与原基带信号进行比较。

图4 2FSK解调的systemview仿真电路图
实验内容及结果：
1、使用systemview软件绘制2FSK相关解调系统的仿真框图，如下图图5。

图5 电路仿真图
2、绘制好仿真图后，设置各元件的参数，最后进行总的时间参数的设定。

3、通过设置合适的参数后产生2FSK信号。

图6-1 调频法输出信号波形
图6-2 调频法输出信号波形的频谱
图7-1 键控法输出波形
图7-2 键控法输出波形的频谱
4、对2FSK信号进行相干检测，得到以下波形，并与基带信号相比较。

图8-1 解调后的输出波形
图8-2 基带信号
图8-3 将基带信号与解调输出信号叠加之后的波形
实验分析：
根据上面实验结果所显示出的波形进行分析，通过键控法和调频法输出的2PSK信号在进行非相关的调制解调后信号与基带信号基本相同，但由于延时和信号周期的不同时波形仍旧存在一定的差别。

实验心得：
通过本次试验，了解了利用systemview进行仿真的方法以及2FSK调制解调的基本原理。

同时，通过调整合适的参数，使我更加了解了各个参数对系统性能的影响。