FSK调制解调原理实验

FSK调制解调原理实验
一、实验目的
1.了解FSK调制解调的基本原理；
2.了解FSK调制解调器的实现过程；
3.学习使用软件工具进行FSK调制解调实验。

二、实验原理
FSK（Frequency Shift Keying）调制解调是一种常用的数字调制解
调技术，它通过改变信号的调制频率来表示不同的数字信号。

FSK调制解
调一般分为两个部分：调制器（Modulator）和解调器（Demodulator）。

（一）FSK调制器原理
FSK调制器的任务是根据输入信息信号的不同，产生两个不同频率的
载波信号。

当输入是数字"0"时，调制器选择低频率载波信号进行调制；
当输入是数字"1"时，调制器选择高频率载波信号进行调制。

调制可采用
线性调制或非线性调制两种方式。

线性调制实质是将低频调制信号与载波信号作直接叠加得到调制信号。

设载波频率为$f_c$，低频信号频率为$f_0$，则调制后信号可以表示为：$$s(t) = \cos(2\pi f_c t) + A_0 \cos(2\pi f_0 t)$$
非线性调制利用逻辑电路切换不同频率的载波信号，常采用矩形脉冲
函数进行调制。

设载波频率为$f_c$，低频信号频率为$f_0$，则调制后信
号可以表示为：
$$s(t)= \begin{cases}
\cos(2\pi f_1 t), & \text{当} 0 \leq t \leq T_b \text{且输入
为数字"0"时}\\
\cos(2\pi f_2 t), & \text{当} 0 \leq t \leq T_b \text{且输入
为数字"1"时}
\end{cases}$$
其中$T_b$为每个码元（bit）的时间长度，$f_1$和$f_2$为两个不同
频率的载波频率。

（二）FSK解调器原理
FSK解调器的任务是对调制信号进行解调，即还原出原始的数字信号。

解调器的工作原理一般可以分为两种：同步解调和非同步解调。

同步解调是指解调端与发射端采用相同的载波频率，并使用相同的时
钟信号进行同步。

通过将接收到的调制信号与本地的相同频率信号进行乘
法运算（或相关运算），并低通滤波得到原始信号。

非同步解调是指解调端与发射端使用不同的载波频率，或者解调端没
有关于载波频率的先验信息。

非同步解调一般采用滤波器设计进行解调。

通过将接收到的调制信号通过滤波器进行滤波，得到载波频率附近的频率
分量，然后判断该分量对应的是低频还是高频信号。

三、实验步骤
1. 启动Matlab软件，并进行基本的配置，如采样频率、发送端和接
收端的载波频率等；
2.编写发送端程序代码，实现FSK调制，并将调制信号通过声卡输出
到发射端；
3.编写接收端程序代码，读取接收到的调制信号，并进行解调；
4.分析解调后的信号，还原出原始的数字信号；
5.在实验结束后，分析实验结果，比较解调信号和原始信号的一致性，并计算误码率。

四、实验结果分析
1.对于线性调制方式，可以通过示波器观察调制信号的频谱，并进行
频谱分析；
2.对于非线性调制方式，可以通过示波器观察调制信号的时域波形，
并进行频域分析；
3.对于同步解调方式，可以通过示波器观察解调后的信号，并进行频
谱分析；
4.对于非同步解调方式，可以通过示波器观察解调后的信号波形，并
进行频域分析。

五、实验注意事项
1.在进行调制解调实验时，要注意信号传输通道的干扰，尽可能选择
电磁环境较好的实验室进行实验；
2.实验设备的选用要符合实验要求，尤其是声卡设备的采样率要与软
件中的参数一致；
3.在进行调制解调实验时，要通过示波器、频谱分析仪等设备，对调
制信号和解调信号进行实时监测和分析，确保实验结果的准确性；
4.实验结束后，应及时保存实验数据和实验结果，便于后续的实验分析和报告撰写。