2FSKFSK 通信系统调制解调综合实验电路设计
实验三2FSK调制与解调实验一、实验目的
实验三2FSK调制与解调实验一、实验目的1、了解二进制移频键控2FSK 信号的产生过程及电路的实现方法。
2、了解非相干解调器过零检测的工作原理及电路的实现方法。
3、了解相干解调器锁相解调法的工作原理及电路的实现方法。
二、实验内容1、了解相位不连续2FSK 信号的频谱特性。
2、了解2FSK（相位不连续）调制，非相干、相干解调电路的组成及工作理。
3、观察2FSK 调制，非相干、相干解调各点波形。
4、改变f1、f2的频率大小，观察不同调制指数下的调制解调效果。
（选作）5、利用实验模块的电路，设计出其它解调方法，并自行验证。
（选作）三、预习要求1)画出实验电路中2FSK调制器采用的原理框图；2)根据实验指导书的相关资料，说明本实验2FSK调制的载波频率分别是多少？用什么方法产生的？3)本实验2FSK载波是方波还是正弦波？如何实现的？4)用什么方法可以将方波变成正弦波？5)FSK调制器可以用哪两种基本方法实现？本实验用的是哪一种？6)用什么方法实现的FSK信号的相位是连续的？7)实验中，信息的码速率是多少？可以用什么方法测量？8)可以用什么方法来测量2FSK的两个载波频率？9)当用“10101010………”不断重复的信息码进行FSK调制，用计数法测量FSK调制输出信号的频率，测量得到的频率可能是多少？为什么？10)本实验中，2FSK 信号带宽是多少？如何计算的？公式中的各个量代表什么？11)本实验中，2FSK 信号的频谱会是单峰还是双峰？为什么？12)用示波器同时观测FSK调制器的输入数据、FSK调制器输出的已调信号，要能稳定的观测应该用这两个信号中的哪一个作为示波器的触发信号？13)画出2FSK过零检测解调的原理框图；14)实验中，FSK过零检测解调方案采用数字电路如何实现；15)脉冲的宽度相同，有些时刻的脉冲密一些，有些时刻的脉冲少一些，可以用什么具体的方法区分出每一个单位时刻内脉冲是多还是少？16)测试接收端的各点波形，需要与什么波形对比，才能比较好的进行观测？示波器的触发源该选哪一种信号？为什么？17)采用过零检测解调的方法时，将f1和f2倍频的电路是如何设计的？18)采用过零检测解调的方法时，解调电路中哪一点的波形是f1和f2的倍频？19)2FSK 信号经过整形变成方波2FSK 信号，频谱有什么变化？为什么？20)解调时将f1和f2倍频有何好处？如何通过仪器测量来说明？21)2FSK 信号解调时将f1和f2倍频之后，频谱有什么变化？为什么？22)解调电路各点信号的时延是怎么产生的？23)解调出的信码和调制器的绝对码之间的时延是怎么产生的？24)解调的信号为什么要进行再生？25)理论上，能否实现出一个没有时延的解调器？为什么？26)解调的信号是如何实现再生的？27)再生过程中，是什么环节会对解调的输出造成延时？为什么？28)画出2FSK 锁相PLL 解调的原理框图；29)PLL 解调2FSK 信号的原理是什么？30)为什么2FSK 锁相解调可以实现相干解调？31)要实现2FSK 锁相解调，锁相环需要工作在什么跟踪方式？为什么？32)解调电路中T31（放大出）没有信号输出，可能的原因有哪些？33)T19（2FSK 过零检测出）信号异常，如何判断故障点在哪？34)解调输出信号与发送端的数据信号对比，为什么会有延时，是哪些原理造成的？四、实验原理二进制频率调制（2FSK ）是数据通信中使用较早的一种通信方式。
2FSK综合设计实验3(1)
五、 2FSK调制解调原理
在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基 带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输，必须用数 字基带信号对载波进行调制，完成频谱搬移，变换成频带信号 后，才能在带通传输特性的信道中传输。 FSK 是数字通信中用得较广的一种调制方式，在话带内进 行数据传输。国际电联推荐在话音频带内低于1200bit/s 数据 率时使用FSK 方式。在衰落信道中传输数据时，它也被广泛采 用。 FSK 通信系统通常由 2个不同频率的载波来代表数字信号 的2种电平，通过频移调制，输出FSK信号；解调时则通过带通 滤波，分离出这两种不同频率的载波，然后再通过比较器，还 原出原始数字信号。
六、2FSK调制与解调电路设计方案的说明: （3）2FSK信号的解调方案（非相干）
①
微分、整流、展宽电路组成与工作原理
从前面原理的介绍中，我们知道2FSK调制信号的解调若用非相干过零检测法，
由图可见，必须有七个单元模块来完成。考虑到2FSK信号的产生和解调集于同一仿 真电路中，已调信号未经信道传输，没有畸变、没有信道的干扰，因而采用数字电 路完成限幅、微分、整流和脉冲形成四大功能是较简单的，其参考电路如图1所示。
2FSK传输系统综合设计
武汉理工大学信息工程学院专业综合实验中心.
一、综合设计实验目的
1. 经历综合设计与实现过程，为后续进行课程设计与毕业设 计奠定工作基础； 2.加深理解2FSK调制器与解调器的工作原理，学会对2FSK系
统电路的设计；掌握2FSK的调制器与解调器的工程实现方 法；掌握对2FSK传输系统工作过程进行检查及对主要性能
二进制频移键控(2FSK)调制电路设计
《通信系统基础实验》课程设计性实验报告设计课题：二进制频移键控（2FSK）调制电路设计专业班级：通信工程3班学生姓名：王文龙学号： 08250319指导教师：陈昊在实际通信系统中，大部分信道不能直接传输基带信号，必须用基带信号对载波波形的参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即以正弦波作为载波的数字调制系统。
和模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式。
调频信号即2FSK 信号是数字通信系统使用较早的一种通信方式，由于这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。
2FSK信号的产生可利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。
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。
2FSK信号的另一产生方法便是采用键控发法，即利用受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择。
2FSK它是利用载频频率变化来传输数字信息。
数字载频信号又可分为相位离散和相位连续两种情形。
若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间的相位互不相关，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，是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载波就是相位连续的数字调频信号。
本实验电路利用移频键控法，由振荡器产生不同的载频频率作为两个不同频率的载频信号，即为相位不同的数字调频信号，由基带信号对不同频率的载波信号进行选择。
一、设计实验目的 (1)二、设计指标 (1)三、2FSK调制电路设计思路 (1)四、单元电路设计原理分析 (2)五、整体电路图设计与仿真 (3)六、硬件组装与测试 (5)总结 (6)参考文献 (6)附件1：硬件电路图及实验结果： (7)附件2：各元件引脚图： (8)附件3：元器件清单： (9)一、设计实验目的1、理解FSK调制的工作原理及电路组成；2、掌握系统各功能模块的基本工作原理；3、利用Multisim软件对数字通信的原理进行仿真，观察仿真并进行波形分析；4、学会对2FSK调制器的工作过程进行检查及对主要性能指标进行测试的方法。
2FSK综合设计实验剖析
微分 c
整流 d 脉 冲 e 形成器
低通 f 滤波器
的观点看，相干解调具有
a
最佳的抗干扰性能，但相 干解调必需依靠于解调端 b
复原精确频率和相位的参 c
考载波，在移频键控系统 d 中，提取f1和f2会大大增 e
f
加系统的困难度。接受非
相干解调的原理图如图所
五、 2FSK调制解调电路设计方案
（3）2FKS 调制与解调系统组成方案
六、2FSK调制与解调单元电路设计说明:
（3）2FSK信号的解调方案（非相干）
② 低通滤波器电路与工作原理
为了获得良好的幅频特性，脉冲展宽电路输出端所接的低通滤波器的带外衰减应 很快，达40dB/十倍频程。试验中要求接受巴特沃斯低通滤波器，其电路如图所示。
图中所示的低通滤波器为二阶有源 低通滤波器。能供应40dB/十倍频 程衰减量，由截止频率公式：
二、综合设计内容与技术指标
1. 设计内容：
依据2FSK调制器与解调器的组成原理，设计出整个2FSK传 输系统的实现方案与电路；
2. 电路技术指标： ① 主载频为11800HZ(或16KHZ）； ② f1= 2950HZ（或8KHZ）; f2 =1475HZ（或4KHZ）。
数字基带信号时钟频率fs=400（或1000）bit/s； ③ 数字基带信号用m序列产生器（7位或15位）供应； ④ 调制器接受键控电路；
图1是试验系统中4级 伪随机序列码发生器电 原理图。
从图中可知，这是由 4级D触发器和异或门组 成的4级反馈移位寄存 器。本电路是利用带有 两个反馈抽头的4级反 馈移位寄存器，其示意 图见图2，状态转移图 见表1，该电路输出的 信码序列为：
。
图1 图2
表1
2FSK调制及解调器的设计与实现设计
2FSK调制与解调一、设计目的1. 经历工程设计与实现过程，为后续进行毕业设计奠定工作基础；2.掌握2FSK的调制与解调的实现方法；3.遵循本系统的设计原则，理顺基带信号、传输频带及两个载频三者间相互间的关系；4.加深理解2FSK调制器与解调器的工作原理，学会对2FSK工作过程进行检查及对主要性能指标进行测试的方法。
二、设计内容1. 根据2FSK调制器与解调器的组成原理设计实现方案；2. 理顺低通滤波器3db带宽与基带信号传输速率间的关系，两个载频间隔和基带信号速率间的关系；3. 用硬件电路或软件模拟实现设计方案。
4. 着眼于时间、频率、频谱、频带，观察2FSK信号。
在时域，观察单元电路各点的波形、眼图、误码；在频域，观察已调信号、调制信号的频谱，测算传输带宽；测量两个载频频率；5. 根据实验记录的波形和数据，分析2FSK调制解调过程和性能。
三、2FSK信号调制解调原理在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，完成频谱搬移，变换成频带信号后，才能在带通传输特性的信道中传输。
在二进制数字调制中，若载波的频率随二进制数字基带信号在f1和f2两个载频间切换，则产生二进制移频键控制信号（2FSK信号）。
二进制移频键控制信号的产生方法如图1所示。
图1（a）是采用数字键控的实现方法，图1（b）是方波2FSK信号的时间波形。
2图1 （a）2FSK调制框图在图1（a ）中，两个载频受输入的二进制基带信号控制，在一个码元 TS 期间，输出 f1 或 f2 两载频之一。
若二进制基带信号的“1”对应于载频 f1，“0”对应于载频 f2，则二进制移频键控制信号的时域表达式为：式中，A 为两个载波的幅度（数字电路的输出幅度，设两幅度正好相等)ω1=2πf1，ω2=2πf2，θ1和θ2是两个载频的初始相角；m1(t) 和 m2(t)是周期开关函数，定义为：且m 1(t)和m 2(t)满足下列关系式：二进制移频键控信号的解调可采用相干解调和非相干解调。
2FSK--FSK通信系统调制解调综合实验电路设计
学生学号实验课成绩学生实验报告书实验课程名称开课学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级200 -- 200 学年第学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。
为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。
1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。
2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。
3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。
每部分均在实验成绩中占一定比例。
各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。
各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。
4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。
教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。
5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。
在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。
6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。
实验课程名称：__通信原理_____________图3-1数字键控法实现2FSK 信号的原理图图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。
由图3-1 可知，s(t)为“1”时，正脉冲使门电路1接通，门2断开，输出频率为f1；数字信号为“0”时，门1断开，门2接通，输出频率为f2。
在一个码元Tb 期间输出ω1或ω2两个载波之一。
由于两个频率的振荡器是独立的，故输出的2FSK 信号：在码元“0”“1”转换时刻，相邻码元的相位有可能是不连续的。
2FSK调制与解调实验
广州大学学生实验报告“FSK判决电压调节”单稳1相加单稳2LPF 抽样判决调制输入解调输出电压判决BS输入单稳输出1单稳输出2过零检测滤波输出判压输出旋转电位器图14-32FSK 解调过零检测法原理框图2FSK 信号的过零点数随不同载频而异, 故检出过零点数可以得到关于频率的差异。
“单稳输出1”和“单稳输出2”两波形相加, 得“过零检测”信号, 即对应2FSK 已调信号全部的过零点有一个尖脉冲。
“过零检测”信号经二阶低通滤波器滤除高频分量, 得“滤波输出”信号。
“滤波输出”信号再经电压比较器判决, 得“判压输出”信号。
用来作比较的判决电压电平可通过“FSK判决电压调节”旋转电位器来调节。
最后“判压输出”信号经位同步抽样判决, 得“解调输出”信号。
过零检测判压输出判决电平解调输出NRZ码调制输入滤波输出单稳输出1单稳输出211100111000011001图14-4 2FSK 解调各测试点波形四、实验步骤1.将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块小心地固定在主机箱中, 确保电源接触良好。
2、插上电源线, 打开主机箱右侧的交流开关, 再分别按下三个模块中的电源开关, 对应的发光二极管灯亮, 三个模块均开始工作。
3.信号源模块设置 （1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频, 即拨为00000000 00001000。
24位“NRZ 码型选择”拨码开关任意设置。
（2）调节“384K 调幅”旋转电位器, 使“384K 正弦载波”输出幅度与“192K 正弦载波”输出幅度相等, 为3.6V 左右。
4.2FSK 调制（1）实验连线如下:信号源模块 数字调制模块NRZ ———————— NRZ 输入（数字键控法调制） 384K 正弦载波————载波1输入（数字键控法调制） 192K 正弦载波————载波2输入（数字键控法调制）（2）数字调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1010, 即选择2FSK 调制方式。
实验二 FSK调制解调系统实验
实验三 FSK 调制解调系统实验一、实验目的1、理解FSK 调制的工作原理及电路组成。
2、理解FSK 解调的原理及实现方法。
二、实验内容1、观察2FSK 调制信号波形。
2、观察2FSK 解调信号波形。
三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、同步信号提取模块5、20M 双踪示波器 一台6、连接线 若干四、实验原理1. 2FSK 调制原理2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为0f 时代表传0，载频为1f 时代表传1。
显然，2FSK 信号完全可以看成两个分别以0f 和1f 为载频、以n a 和n a 为被传二进制序列的两种2ASK 信号的合成。
2FSK 信号的典型时域波形如图1所示。
-A 图1 2FSK 信号的典型时域波形其一般时域数学表达式为t nT t g a t nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(ωω⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑式中，002f πω=，112f πω=，n a 是n a 的反码，即⎩⎨⎧=P P a n －概率为概率为110 ⎩⎨⎧=P P a n －概率为概率为101因为2FSK 属于频率调制，通常可定义其移频键控指数为s s R f f T f f h /0101-=-=显然，h 与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的，其大小对已调波带宽有很大影响。
2FSK 信号与2ASK 信号的相似之处是含有载频离散谱分量，也就是说，二者均可以采用非相干方式进行解调。
可以看出，当h<1时，2FSK 信号的功率谱与2ASK 的极为相似，呈单峰状；当h>>1时，2FSK 信号功率谱呈双峰状，此时的信号带宽近似为s FSK R f f B 2012+-=（Hz ）2FSK 信号的产生通常有两种方式：（1）频率选择法；（2）载波调频法。
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学生学号实验课成绩学生实验报告书实验课程名称开课学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级200-- 200学年第学期实验教学管理基本规范实验就是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节;实验报告就是反映实验教学水平与质量的重要依据。
为加强实验过程管理,改革实验成绩考核方法,改善实验教学效果,提高学生质量,特制定实验教学管理基本规范。
1、本规范适用于理工科类专业实验课程,文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。
2、每门实验课程一般会包括许多实验项目,除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外,其她实验项目均应按本格式完成实验报告。
3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。
每部分均在实验成绩中占一定比例。
各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。
各专业也可以根据具体情况,调整考核内容与评分标准。
4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。
教师要在实验过程中抽查学生预习情况,在学生离开实验室前,检查学生实验操作与记录情况,并在实验报告第二部分教师签字栏签名,以确保实验记录的真实性。
5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩,完整保存实验报告。
在完成所有实验项目后,教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册,构成该实验课程总报告,按班级交课程承担单位(实验中心或实验室)保管存档。
6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格与不及格五级评定。
实验课程名称:__通信原理_____________图3-1数字键控法实现2FSK信号的原理图图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。
由图3-1 可知,s(t)为“1”时,正脉冲使门电路1接通,门2断开,输出频率为f1;数字信号为“0”时,门1断开,门2接通,输出频率为f2。
在一个码元Tb期间输出ω1或ω2两个载波之一。
由于两个频率的振荡器就是独立的,故输出的2FSK信号:在码元“0”“1”转换时刻,相邻码元的相位有可能就是不连续的。
这种方法的特点就是转换速率快,波形好,频率稳定度高,电路简单,得到广泛应用。
对应图3-1(a)与(b) ,2FSK调制器各点的时间波形如图3-2所示,图中波形g可以瞧成就是两个不同频率载波的2ASK信号波形e 与波形f 的叠加。
可见,2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。
其信号的时域表达式:()()()()()∑∑+-++-=kbkkbkFSKtkTtgatkTtgatS2211coscosϕωϕω图3-2 2FSK调制器各点的时间波形本次综合设计实验调制部分正就是采用此方法设计的。
整个调制系统包括:载波振荡器、反相器、调制器与加法器等单元电路组成。
1、2 解调设计方案数字频率键控( 2FSK) 信号常用解调方法有很多种,在设计中利用过零检测法。
过零检测法就是利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。
解调系统组成原理框图如图3-3所示电路:gfedcba位定时抽样判决LPF脉冲展宽整流微分限幅图3-3 2FSK过零检测解调电路原理框图输入的FSK 信号经限幅放大后成为矩形脉冲波,再经过微分电路得到双向尖脉冲,然后整流得到单向尖脉冲,每个尖脉冲表示一个过零点,尖脉冲的重复频率就就是信号频率的两倍。
将尖脉冲去触发一单稳电路, 产生一定宽度的矩形脉冲序列,该序列的平均分量与脉冲重复频率成正比,即与输入信号成正比。
所以经过低通滤波器输出的平均分量的变化反映了输入信号频率的变化,这样把码元“ 1”与“ 0”在幅度上区分开来,恢复出数字基带信号。
其原理框图及各点波形如图3-4 所示。
图3-4 过零检测电路信号波形四、系统中各种单元电路设计以及仿真①主载波振荡器电路设计与工作原理载波振荡器的功用就是提供2FSK调制系统所需的载波与信码定时信号,它可用门电路或集成电路(555)构成多谐振荡器。
本实验系统要求产生的主载波振荡频率为16KHZ载波,要求输出频率可调。
为简化实验电路,本次实验系统选用门电路构成多谐振荡器。
已知该门电路的估算振荡周期就是: T 2、2R C。
经计算其实际电路如图4-1所示:图4-1 主载波振荡器电原理图由图4-1电路可知,在三个与非门之间加入了一个R(R1)C(C1)延时网络,由于RC较大,可忽略tpd。
接通电源时,C 的充放电使“A”点电压发生变化。
每当”A”点到达阈值电压V T=1、4V时,电路就会翻转,电路不停的自动翻转,就会在Vo 端输出一系列的矩形脉冲,即电路产生了振荡。
并且调整R1可以改变RC值,使振荡频率改变。
RS(R2)起隔离作用,把电容C的输出与U3c 的输入隔离开。
电路振荡波形如图4-2 所示:图4-2 主载波信号波形图②分频器电路设计与工作原理将主载波按设计技术指标要求,一般用D触发器构成适当的分频电路,获得载频f1、f2与Ｍ序列所需的时钟信号。
本实验系统,将主载波16KHZ进行二分频得8KHZ信号作f1;将8KHZ载波进行二分频得4KHZ信号作f2;再将4KHZ四分频得1KHZ信号作为fs,为M序列发生器提供编码时钟信号。
分频器的实际电路如图4-3 所示:图4-3 分频器电原理图分频电路输出信号波形如图4-4 所示:图4-4 分频器仿真波形③ m序列发生器电路设计与工作原理m 序列也称作伪随机序列,它的显著特点就是:(a)随机特性;(b)预先可确定性;(c)可重复实现。
本次综合设计要求用D 触发器构成四级移位寄存器,形成长度为24-1=15位码长的伪随机码序列,码率约为1000bit/s 。
图4-7 就是实验系统中4 级伪随机序列码发生器电原理图。
图4-7 M 序列发生器电原理图从图中可知,这就是由4 级D 触发器与异或门组成的4 级反馈移位寄存器。
本电路就是利用带有两个反馈抽头的4 级反馈移位寄存器,状态转移图见表1,该电路输出的信码序列为: 1111。
信号波形如图4-8 所示:图4-8 基带信号波形图④ 调制器电路设计与工作原理2FSK 信号的产生通常有两种方式:(1)频率选择法;(2)载波调频法。
由于频率选择法产生的2FSK 信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之与,在二进制码元状态转换(10→或01→)时刻,2FSK 信号的相位通常就是不连续的,这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。
载波调频法就是在一个直接调频器中产生2FSK 信号,这时的已调信号出自同一个振荡器,信号相位在载频变化时始终就是连续的,这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛,使信号四级伪随机码Q3 Q2 Q1 Q01 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 10 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1111功率更集中于信号带宽内。
在这里,我们采用的就是载波调频法,其调制器电路原理图如图4- 9 :图4-9 门电路与电子开关构成的调制器电原理图由图可知,若用门电路构成调制器,其工作过程就是:从“信码\IN”输入的基带信号分成两路,1路经(74LS00)反相后接至OOK2(74LS00)的控制端,另1路直接接至OOK1的控制端。
从“载波f1”与“载波f2”输入的载波信号分别接至OOK1与OOK2的输入端。
当基带信号为“1”时,们电路OOK1 打开,OOK2关闭,输出第一路载波;当基带信号为“0”时,OOK1关闭,OOK2打开,此时输出第二路载波,再通过相加器就可以得到2FSK调制信号。
波形如图4-10 所示。
图4-10 2FSK信号波形⑤过零检测2 FSK 信号解调电路设计与工作原理从前面原理的介绍中,我们知道2FSK调制信号的解调若用非相干过零检测法,由图可见,必须有七个单元模块来完成。
考虑到2FSK信号的产生与解调集于同一仿真电路中,已调信号未经信道传输,没有畸变、没有信道的干扰,因而采用数字电路完成限幅、微分、整流与脉冲形成四大功能就是较简单的,其参考电路如图4-11 所示。
电路输出信号波形如图4-12 所示。
图4-11 限幅、微分、整流、展宽电路原理图由图可见,该脉冲形成电路用双J-K触发器74LS107、二极管、阻容等元件组成。
该电路具有单稳态特性,它的稳定状态就是: =1 或Q=0。
当CP端有输入信号触发时,输入信号的下降沿使电路状态发生改变:Q=1, =0。
这时J-K触发器清零端的电压VRD将缓慢降低,当降至1、4V左右时,触发器清零,电路又回到稳定状态,此时,二极管导通,电容C经二极管正向电阻rD 反向充电,因为反向充电的时常数τ充= rD C 较小,因而触发器清零端的电压会很快上升至高电位上,保证Q端维持低电平。
显然,输入信号的下降沿作用后,清零端电平下降到1、4V左右的时间长度与脉冲宽度有关,脉冲宽度τ放= W1C,调节W1可以改变形成脉冲的宽度。
调节W1使脉冲形成电路上下两支脉冲的宽度分别小于T1/2(T1=1/f1),保证两路脉冲叠加后不混叠,但也不能使脉宽过窄,因为形成脉冲的宽度将影响低通滤波器输出幅度的幅度。
图4-12 限幅、微分、整流、展宽电路输出信号波形⑥低通滤波器电路设计与工作原理为了获得良好的幅频特性,脉冲展宽电路输出端所接的低通滤波器的带外衰减应很快,达40dB/十倍频程。
实验中要求采用巴特沃斯低通滤波器,其电路如图4-13所示。
输出信号波形如图4-14所示。
图中所示的低通滤波器为二阶有源低通滤波器。
能提供40dB/十倍频程衰减量,由截止频率公式:图4-13 低通滤波器输出信号波形图图4-14 低通滤波器电原理图⑦电压比较器电路组成与工作原理电压比较器就是集成运放非线性应用电路,她常用于各种电子设备中,所谓电压比较器就就是将一个模拟量电压信号与一个参考固定电压相比较,在二者幅度相等的附近,输出电压将产生跃变,相应输出高电平或低电平。
比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域在本实验系统,电压比较器的主要任务就是将低通滤波器输出的数字基带信号进行零电平判决与实现波形的变换,使之成为规则的矩形波。
其基本电路构成如图4-13所示:输出信号波形如图4-14所示。
它由通用电压比较器芯片LM311构成,其反相输入端接分压电位器的中心抽头,以取得参考电压Vb;当输入信号电压Vi≥Vb 输出为1 当输入信号电压Vi≤Vb 输出为0121221R R C Cω=图4-15 电压比较器电路原理图图4-16 电压比较器电路输出信号波形图⑧抽样判决器电路组成与工作原理抽样判决器的功用就是:在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定时脉冲控制)对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号。