试验三十九FSK数字频率调制试验FSK1

实验三十九FSK数字频率调制实验FSK1

一、实验目的

1．学习FSK数字频率调制的工作原理及电路组成。

2．掌握利用模拟开关实现FSK调制的原理和实现方法。

二、实验仪器与设备

1．THEX-1型实验平台、时钟与三级伪码发生实验（CLK）、FSK数字频率调制实验（FSK1）

2．20MHz双踪示波器

三、实验原理

数字频率调制是数字通信使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据通信系统中得到了广泛的应用。

数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字调频信号可以分相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡器频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载波进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。

本实验电路中，由CLK模板提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。

（一）FSK调制电路工作原理

FSK调制电原理框图，如图39-1，图39-2是它的电原理图。

图39-1 FSK调制电原理框图

由图39-1可知，输入的基带信号由转换开关J6转接后分成两路，一路控制f1=32KHz 的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。

电路中的两路载频（f1、f2）由CLK模板产生，经过J1，J2送入。两路载频分别经射随、

选频滤波、射随、再送至模拟开关U 1：A 与U 1：B （4066）。

FSK 调制原理波形见图39-3所示。

图39-3 FSK 调制原理波形图

四、实验步骤

J1

J2

1．将CLK模板上的32KHz、16KHz方波输出分别联接到FSK1模板上的J1，J2；将CLK模板上的PN伪码输出联接到FSK1模板上的J6，伪码时钟选择2K。

2．测试FSK调制电路TP1～TP7各测量点波形，并作详细分析。

测量点说明：

TP1：32KHz方波信号

TP2：16KHz方波信号

TP3：作为fc1=32KHz载频信号，幅度不等时，可调节电位器R6。

TP4：作为fc2=16KHz载频信号，幅度不等时，可调节电位器R13。

TP6：F=2KHz的数字基带信码信号输入，输入码元速率为2KHz的1110010码。

TP5：波形与TP6反相。

TP7：FSK调制信号输出。

五、实验报告

1．测试FSK调制电路TP1～TP7各测量点波形，并作详细分析。

实验四十FSK数字频率解调实验FSK2

一、实验目的

1．学习FSK数字频率解调的工作原理及电路组成。

2．掌握利用锁相环实现FSK解调的原理和实现方法。

二、实验仪器与设备

1．THEX-1型实验平台、时钟与三级伪码发生实验（CLK）、FSK数字频率调制实验（FSK1）、FSK数字频率解调实验（FSK2）

2．20MHz双踪示波器

三、实验原理

FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越、价格低廉，体积小。所以得到了越来广泛的应用。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理简单是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。

解调器框图如图40-1所示。解调器电原理图如图40-2所示。

图40-1 FSK解调电路原理框图

FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。MC14046集成电路内有两个数字式鉴相器（PDⅠ、PDⅡ）、一个压控振荡器（VCO），还有输入放大电路等，环路低通滤波器接在集成电路的外部。

压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图40-2中R4～R7、C2主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R8、C3构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从

要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通频带要宽一些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。

由图40-2可知，当锁相环锁定时，环路对输入FSK信号中的32KHz载波处于跟踪状态，32KHz载波（正弦波）经输入整形电路后变成矩形载波。此时鉴相器PDⅡ输出端（引脚13）为低电平，锁定指示输出（引脚1）为高电平，鉴相器PDⅠ输出（引脚2）为低电平，PDⅠ输出和锁定指示输出经或非门U2：A（74LS32）和U3：A（74LS04）后输出为低电平，再经积分电路和非门U3：B（74LS04）输出为高电平。再经过U3：C（74LS04）、U3：D（74LS04）整形电路反相后后从输出信号插座J3输出。环路锁定时的各点工作波形如图

40-3所示。

图40-3 FSK解调原理波形图

当输入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏，鉴相器输入端的两个比较信号存在频差，经鉴相器PDI后输出一串无规则矩形脉冲，而锁定指示（第1引脚）输出为低电平，PDI输出和锁定指示输出经或非门U2A与U3A后，输出仍为无规则矩形脉冲，这些矩形脉冲积分器和非门U3B后输出为低电平。

可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端的就得到解调输出的基带信号序列。

四、实验步骤

1．在FSK调制实验完成的基础上，将FSK1的J7与FSK2的J1用电缆线联接在一起。

2．示波器双踪观察CLK的32KHz时钟方波和FSK2的TP2，调节R5，R7使其同步。

3．示波器双踪观察CLK的2KPN码和FSK2的TP3，可以观察到FSK解调信号输出。

4．测试FSK解调电路TP1～TP3各测量点波形，并作详细分析。

测量点说明：

TP1：FSK解调信号输入。

TP2：FSK解调电路工作时钟，正常工作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有