一种FSK信号调制解调电路的设计

S1 ( t) 与 S2 ( t) 之和 , 则有 :
S ( t) = S1 ( t) + S2 ( t) 根据相关的公式可求得 FS K 信号的带宽为 :
收稿日期 :2005 10 24
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B FSK = | f 1 - f 2 | + 2 B 式中 : f 1 为对应脉冲调制信号 1 的载波频率 ;
进行调幅波的解调 。L C 调谐电路的谐振频率为 :
ω0 =
1 L 1 C2
或 f0
= 2π
1 L 1 C2
谐振时 ,回路等效阻抗为纯电阻性质 ,其值为 :
Z0
=
L1 RC2
= Qω0 L 1
=
Q ωC2ຫໍສະໝຸດ 式中 : Q = ωL 1 / R = 1/ (ωC2 R) , 称为回路品质因数 , 是用
电子技术
郭颖娜 :一种 FS K 信号调制解调电路的设计
一种 FSK信号调制解调电路的设计
郭颖娜
(西安石油大学 电子工程学院 陕西 西安 710065)
摘 要 :介绍了一种 FS K 信号调制解调电路的设计思想 ,发送端采用锁相环芯片 CD4046 实现了基带信号的 FS K 调制 , 接收端采用普通鉴频法进行解调 ,将 FS K 信号转换为 AS K 信号 ,并采用检波和低通滤波电路恢复出其基带信号 。该电路具 有结构简单 、成本低廉 、工作可靠等优点 ,可适用于低速电力线载波通信中 。
(4) 刻录工作站自动对刻录进行校验 ,并提示出错 、加 载盘片 、刻录完成等信息 。
参 考 文 献
[ 1 ] UDA1341 TS Product Specificatio n[ Z] . Philip s Semiconduc2 tors ,2001.
[ 2 ] 尹冬元 ,梁松海. 40 位以内任意长度的 CRC 计算及校验的 实现[J ] . 电子工程师 ,2003 , (2) :17 18.
S ( t) =
U mcos ω1 t , 代表数字码元“1”
U mco s ω2 t ,
代表数字码元“0”
图 1 中 G( t) 为 1 时 FS K 信号 S ( t) 的频率为 f 1 ; G( t)
为 0 时 FS K 信号 S ( t) 的频率为 f 2 , 将 S ( t) 分解为信号
f 2 为对应脉冲调制信号 0 的载波频率 ; B 为数字基带信号的带宽 。
图 1 FS K 调制原理 解调是调试的相反过程 。由于移频键控调制是将脉 冲调制信号 1 用 FS K 信号 S1 ( t) ,0 用 S2 ( t) 表示 ,那么在 接收端 ,可从 FS K 信号中恢复出其基带信号 。本设计采 用了普通鉴频法进行解调 ,将 S1 ( t) 恢复成码元 1 , 把 S2 ( t) 恢复成码元 0 。图 2 为普通鉴频法的原理框图 。
来评价回路损耗大小的指标 。谐振曲线的形状与回路的 Q
值有密切的关系 。L 值越大或 C 值越小时 , Q 值越大 ,谐振
曲线越尖锐 ,相角变化越快 。
图 5 谐振曲线与品质因数关系 为了不失真地从调谐电路输出的调幅波中检出所需 频率信号 ,必须妥善地选择时间常数 RC。设计将两路不 同频率载波中的一路频率设置成谐振频率 。这样 ,具有两 种不同频率的调频波就可转换为具有两种幅值的调幅波 , 这样 ,采用包络检波电路便可进行调幅波的解调 。解调电 路中二极管是用来检波的 ,所以应该考虑到其工作频率是 否可以承受所要检波的载波频率 。由于硅管的最高工作 频率为 3 k Hz 左右 ,不适于检波 ,多用在整流电路中 ,所以 设计选用锗二极管 2AP1 7 进行检波 ,主要用在150 M Hz 以下的电子设备中进行检波和小电流整流 。此电路中要 确定的参数有 R , L 和 C 。参数设定的具体过程如下 : 检波电路的负载 R3 越大 , 输入的调制波信号的振幅 A 越大 ,检波效率就越高 。但如果将 R3 取得过大 , 接近于 二极管的反向阻抗 rb , 则正向电流和反向电流的差变小 , 整流器的效率会降低 。所以就要在满足 rb µ R3 的情况下 , 负载阻尼 R3 越大越好 。其中 , rb为二极管的反向阻尼 ,其 值一般为几百 kΩ ,最后确定 R3 值为10 kΩ。 为了实现良好的保持 , R3 C3 的时间常数必须远远大于 载波的一个周期 。而且为了能够无失真地跟随解调信号 的变化 , R3 C3 又必须远远小于调制信号的最高频率周期 Tmax ,故须满足 :
图 4 FS K 解调电路 LC 调谐放大电路的功能是将 2 种频率不同的载波转换 成两种幅值不同的调制信号。基本原理是把载频 f 1 或 f 2 设 置成 LC 调谐放大器的谐振频率 ,则调制信号通过调谐电路 时 ,其中的一个频率发生谐振 ,幅值最大 ,另一频率偏离谐振 频率 ,幅值较小。选频电路的幅值响应图如图 5 所示。 FSK 信号经调谐电路后变为 ASK 信号 , 然后采用 AS K 的包络检波电路进行检波 ,其作用是要取出调幅波 的包络线 ,以实现解调的目的 。通常使用二极管检波电路
Tmax ν R3 C3 ν Tc 式中 : Tmax 为调制信号的最高频率周期 ; Tc 为发送的载波 的频率周期 。
1/ Tmax = f max = 1 k Hz , 1/ Tc = f c = 250 k Hz , R3 = 10 kΩ,则应满足 40 p F ν C3 ν 10 000 p F ,最后确定为 C3 = 2 000 p F 。为 了 彻 底 地 滤 去 载 波 , 设 截 止 频 率 为
Keywords :power line carrier co mmunicatio n ; FS K;p hase lock loop ;modulatio n ;demodulation
电力线载波信道中 ,远动装置的基带数字信号频率一 般在 31 4 k Hz 以下 ,一般要经过调制器调制 ,将频率搬移 至载波通信频段 40～500 k Hz ,然后将信号送至功率放大 器放大 ,并经高压结合设备隔离后 ,送到高压输电线进行 传输 。在接收端 ,经高压结合设备隔离后的高频信号经接 收装置的解调器还原成基带信号[1] 。针对这种情况 ,本文 介绍一种简单的 FS K 信号调制解调器的设计方法 。
图 3 CRC 校验流程图 作者简介 刘建伟 男 ,研究方向为嵌入式系统 。
3 结 语
系统上电运行后 ,经多次实验调试测试 ,运行情况稳 定 ,系统与上位机的数据传送可靠稳定 ,压缩编码后的音频 信号经测试音质效果良好 ,低音饱满 ,音质清晰 ,无明显失 真 。对于压缩编码后的音频文件还需进行以下几步工作 :
图 3 CD4046 接线图
3 FSK信号解调方法的实现 调制信号经过结合设备进行高低压隔离和信号耦合
后送往电力线信道进行传输[4] 。在接收端 ,先由耦合电容 和结合滤波器滤掉 50 Hz 的交流正弦信号 ,得到高频调制 信号 ,再经解调电路从接收到的调制信号中恢复出原来的 基带信号 。FS K 信号的解调电路如图 4 所示 ,由 L C 调谐 电路 、检波电路及滤波电路[5 3 ,6 ] 部分组成 。
图 2 普通鉴频法的原理框图 在接收端 FSK 信号进入带通滤波器抑制掉干扰 ,经限幅 器消除接收的信号在幅度上的畸变 。解调器的关键部位是 鉴频器 ,他把两种不同频率的 FSK信号变成两种不同的电压 信号 ,然后送低通滤波器滤除高频分量 ,从而得到基波的包
《现代电子技术》2006 年第 1 期总第 216 期
(1) 建立数据库管理系统 ,提供对音频资料的查询 、修 改及检索等 。
(2) 建立刻录工作站 ,由多媒体 PC 机 、CD R 刻录机 组成 ,配备批处理刻录管理软件及刻录驱动程序包 。
(3) 支持 CD ,CD ROM ,DVD 等格式光盘的制作 ,支 持其他形式的数据输出 ,数据输出的同时生成打印信息 。
电子技术应用
络线 ,最后经判决器恢复出其基带数字信号。 2 FSK信号调制方法的实现
设计采用锁相环芯片 CD4046 来实现 FS K 信号的调 制 ,CD4046 采用 RC 型 VCO 工作方式 ,9 引脚和 4 引脚分 别为压控振荡器的输入与输出信号 VCOI 和 VCOO ,输入 信号 VCOI控制对 C1 的充放电电流 I0 , 以改变 VCO 的振 荡频率 f 0 , 若 V d = GND , 则 I0 最 小 , f 0 最 低 , 其 值 为 f 0min λ 1/ R2 ( C1 + 80 p F) ;若 V d = V DD , 则 I0 最大 , f 0 最高 , 其值为 f 0max λ 1/ R1 ( C1 + 80 p F) + f 0min ;其引脚 11 和 12 分 别为 R1 和 R2 , 通常外接电阻值取为 10 kΩ ≤ R1 ≤1 MΩ, 10 kΩ ≤R2 ≤1 MΩ,分别控制 VCO 的最高振荡频率和最 低振荡频率 ;6 引脚和 7 引脚之间接一个电容 C1 ,100 p F ≤ C1 ≤01 01μF , 控制 VCO 的振荡频率[3] ; CD4046 输出的波 形是方波 ,这样就完成了 FS K 信号调制 , CD4046 的接线 图如图 3 所示 。
关键词 :电力线载波通信 ; FS K;锁相环芯片 ;调制 ;解调 中图分类号 : TN914 文献标识码 :B 文章编号 :1004 373X(2006) 01 138 02
A Method of Design f or FSK Modem
GUO Yingna
(School of Elect ronic Engineering ,Xi′an Shiyou University ,Xi′an ,710065 ,China)
1 基本原理
在中 、低速异步传输用调制解调器常采用 FS K 信号
调制方式[2] ,其原理如图 1 所示 : FS K 信号调制又称数字