cp7_3二进制数字调制原理-2FSK
二进制频移键控(2FSK)资料
二进制频移键控(2F S K)二进制频移键控（2FSK ）基本原理表达式：在2FSK 中，载波的频率随二进制基带信号在f 1和f 2两个频率点间变化。
故其表达式为 :⎩⎨⎧++=”时发送“”时发送“01),cos(A ),cos(A )(212FSK n n t t t e θωϕω典型波形：由图可见，2FSK 信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形（c ），也就是说，一个2FSK 信号可以看成是两个不同载频的2ASK 信号的叠加。
因此，2FSK 信号的时域表达式又可写成:)cos()()cos()()(212FSK n n s n n n s n t nT t g a t nT t g a t e θωϕω+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑式中 g (t ) － 单个矩形脉冲， T s － 脉冲持续时间；⎩⎨⎧=-P Pn a 1,0,1概率为概率为 ⎩⎨⎧=-PP n a 概率为概率为,0,11ϕn 和θn 分别是第n 个信号码元（1或0）的初始相位，通常可令其为零。
因此，2FSK 信号的表达式可简化为:()()t t s t t s t e 22112FSK cos cos )(ωω+=()2FSK a 信号()11) cos b s t tω（()2() cos c s t ω式中：()∑-=n snnT tgats)(1，()∑-=nsn nTtgats)(22FSK信号的产生方法采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。
采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。
2FSK 的解调2FSK 相干解调法2FSK 包络检波法(属于非相干解调)带通滤波器乘法器低通滤波器带通滤波器乘法器低通滤波器cos ω1t FSK (t)抽样判别器2输入ω2ω1y 1(t)y 2(t)z 1(t)z 2(t)v 2(t)v 1(t)抽样脉冲输出)(t s '带通滤波器带通滤波器抽样判决器输出包络检波器包络检波器1ω2ω)(2t e FSK 定时脉冲2FSK 过零检测法(属于非相干解调)2FSK 的功率谱密度对相位不连续的2FSK 信号，可以看成由两个不同载频的2ASK 信号的叠加，它可以表示为：t t s t t s t e FSK 22112cos )(cos )()(ωω+=其中，s 1(t )和s 2(t )为两路二进制基带信号。
2FSK数字调制通信系统
毕业设计论文设计/论文题目：2FSK数字调制通信系统的毕业设计班级：姓名：指导老师：完成时间： 2009.122FSK数字调制通信系统的设计摘要调制解调器是通信系统中的关键设备，其性能的好坏直接关系到整个系统的性能。
本次设计的FSK调制系统具有抗干扰、抗噪声、抗衰减性能较强、技术复杂程度比较低、成本低等诸多优点，因而广泛应用与实际电路中。
在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。
此外，许多集成芯片里也用到了FSK调制技术。
本次设计的FSK电路可广泛用于计算机网络、办公自动化、远程自控系统及移频通信中。
现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。
作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。
从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善,到现在数字调制技术的广泛运用,使得信息的传输更为有效和可靠.。
采用FSK调制方式的主要优点是：①无需载波恢复，大大降低了系统复杂度。
②对幅度的非线性抗干扰能力强。
因为FSK信号为恒包络信号，其信息完全包含在信号的过零点上，所以比起调幅信号，其对幅度非线性抗干扰能力要强。
③调制解调易用软硬件实现，简单易懂。
关键字： VHDL语言；2FSK调制；2FSK解调；MFSK调制2FSK Digital modems Communication System DesignSummaryModem is the key equipment of communications system; its performance will have a direct effect on the performance of the whole system. The design of the FSK modulation system has advantages such as anti-jamming, anti-noise, high-attenuation performance, relatively low technical complexity and low cost, thus widely applying in actual circuit. It has been more widely used in the low-speed data transmission communication system. In addition, many integrated chip also used the FSK modulation technique.The design of the FSK circuit can be widely used in computer networking, office automation, remote-controlled system and the frequency shift in communication. Modern communication systems require far distance communications, telecommunications capacity, and transmission quality. As one of the key technologies of its modem technology has always been an important researching direction of people. From the earliest AM FM analog technology improving, and now digital modulation of the extensive use of technology, making the transmission of information more effective and reliable. The main advantages of using FSK modulation are: ①without carrier recovery, significantly reducing system complexity. ② strong anti-interference capability on the rate of non-linear. Because the FSK signals are constant envelope signals, the information are totally included in the over 0.1 signal point, rather than AM signals, having stronger anti-interference capability on the rate of non-linear. ③ modem is easy to achieve by using software and easy-to-understand.Key word: VHDL Language；The 2FSK make；The 2FSK solution adjust；The MFSK make绪论如今社会通信技术的发展速度可谓日新月异，计算机的出现在现代通信技术的各种媒体中占有独特的地位，计算机在当今社会的众多领域里不仅为各种信息处理设备被使用，而且它与通信向结合，使电信业务更加丰富。
2FSK调制系统
摘要当今的信息时代，通信与我们的日常生活密切相关。
而数字通信以其独特的优点而在通信传输中得到了广泛的应用。
设计选取CPLD器件来做2FSK调制系统。
系统共分为分频器、数字选择器、随机序列产生器、跳变检测器、正弦波信号产生器、外部时钟发生器和数/模转换器等七个部分。
其中前5个部分由可编程逻辑器件来完成，用VHDL语言编写程序。
外部时钟用石英振荡电路构成。
分频器是将外部时钟分为数字信号速率和两个载波频率。
调制部分用数字信号控制数字选择器从而选择两个载波的通断来实现。
然后将信号通过一个正弦波采样信号发生器，产生相应频率的正弦采样信号，最后将2FSK采样信号经过数/模转换成模拟信号。
并且在MAX+plus II软件实验平台上实现仿真。
由于所用的器件在信号处理过程中有一定的延迟，所以不可避免的出现信号失真。
这在实际应用中也是不可避免的。
采用更好的调制方法和改进器件的信号处理速度可以使信号延迟得到改善。
关键字：数字基带信号，频带传输，可编程逻辑器件，硬件描述语言AbstractCommunication is very close to our lives in today. Moreover the digital communication obtains the widespread application because of its unique merits in the communicational transmission.The design selected CPLD components to make the 2FSK modulation system. The whole system includes seven parts as following: the Frequency Divider, the Digital Selector, the Random Sequence Producer, the Jump Detector, the Sine Wave Signal Producer, the Exterior Clock Generator and the Digital/Analog commtator. Programmable Logical Device can complete the first five parts and the procedure is written with the VHDL. Vibrating silicon oscillatory circuit constituted the Exterior Clock. The frequency divider divides the Exterior Clock into digital signal frequency and two carrier frequencies. The modulation department is achieved by using the digital signal to control the digital selector and to select the two frequency-onoffs. Then the signal is translated into the sine sampling signal with corresponding frequency by the Sine Wave Signal Producer, finally the 2FSK sampling signal is translated into analog signals with the Digital/Analog commtator, and then simulation is realized in the MAX+plus II software experimental platform.Because those devices used in the system always delays during the signal processing process, it is inevitable that the signal would be distortion. It is also inevitable in the practical application. In order to improve the system, using better modulation methods and improving the signal processing speed of the devices are helpful.Key words: digital baseband signal, sidebands transmission, Programmable Logic device, Hardware description language.目录摘要 (I)ABSTRACT........................................................... I I 1 绪言.. (1)1课题背景 (1)1.2课题背景 (1)1.3课题的研究工作 (3)2 系统设计方案的研究 (5)2.1系统的性能指标 (5)2.2系统实现的原理 (5)2.3CPLD的相关知识和相关描述语言 (7)2.3.1 CPLD的相关知识 (7)2.3.2 硬件描述语言的选择 (8)2.4设计方案的性能比较 (10)2.4.1 用小逻辑器件实现 (10)2.4.2 用2ASK的调制方案来实现2FSK调制 (11)2.4.3 用可编程逻辑器件设计2FSK调制器 (11)2.4.4 几种方案的性能比较 (12)3.系统的设计 (13)3.1设计所需器件的选用 (13)3.1.1可编程逻辑器件的产品的选择 (13)3.1.2可编程逻辑器件的产品的介绍 (14)3.1.3 D/A转换器 (16)3.2调制系统的设计 (16)4 2FSK的软件部分和相关程序 (21)4.1程序算法设计 (22)4.2程序设计 (25)5 总结与感想 (26)致谢 (27)参考文献 (27)附录1 VHDL源程序 (30)1 绪言本章阐述通信系统中数字信号传输研究背景、现状以及发展方向，明确指出了当今通信系统所面临的问题以及数字通信系统的若干优点，数字通信传输的发展方向和发展前景。
2FSK调制解调原理及设计
一．2FSK 调制原理：1、2FSK 信号的产生：2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。
例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。
故其表示式为式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。
2FSK 信号的产生方法有两种：（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。
如图1-1（a ）所示。
（2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。
如图1-1（b ）所示。
这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。
(a)(b)2FSK 信号产生原理图由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。
其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。
2、2FSK 信号的频谱特性：由于相位离散的2FSK 信号可看成是两个2ASK 信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即2FSK 信号带宽为s s FSK R f f f f f B 2||2||21212+-=+-≈式中，s s f R =是基带信号的带宽。
二．2FSK 解调原理：仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。
其非相干检测解调框图如下M 信号非相干检测解调框图当k=m 时检测器采样值为：当k ≠m 时在样本和中的信号分量将是0，只要相继频率之间的频率间隔是,就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。
实验三2FSK调制与解调
1、双踪示波器
一台
2、数字调制模块
3、数字解调模块
一块一块四、实验源自理1、调制在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二 进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生 二进制移频键控信号（2FSK信号）。2FSK信号的产 生方法主要有两种，一种采用模拟调频电路来实现 ；另一种采用键控法来实现，本实验 2FSK 信号的 产生是采用键控法原理，利用数字基带信号控制电 子开关电路对两个不同的频率源进行选通，所产生 的信号相位不连续。调制器框图和原理图如下图所 示：
FSK解调框图
五、实验步骤
1、2FSK调制
S2 S3
S1
S4 S5 S6
① 将开关S1置内码，S2置本地时钟，S3置2MHz正弦， S4置绝对码， S5置本地载波，S6置1MHz正弦。
CH2 CH1
② 将拨码开关SW码置11100110； ③ CH1观测T6（绝对码）波形，并以CH1作为触发信号， CH2观测T22（2FSK输出），比较并记录波形变化情况
3、相干解调（锁相解调）
绝对码
VCO输出
① 用CH1观测调制模块的T6(绝对码) ， CH2观测T16（VCO） 输出，比较两路波形是否同步？如果不同步就调整环路增益调整旋钮。
绝对码
绝对码
锁相解调出
2FSK锁相再生出
② CH1观测调制模块的T6(绝对码)，CH2观测解调模块T21（锁相 解调输出） 、T22(2FSK锁相再生出）。
2、非相干解调（过零检测）
2FSK入
放大出
①将K2置相干解调器，K3置2FSK。 将调制模块的P22（2FSK输出）信号送到解调模块的T17（2FSK入）。 CH1观测调制模块T6（绝对码）的波形，并以CH1作为触发信号， CH2观测解调模块T31（放大出）的波形。
2FSK信号产生器
2FSK信号产生器1、2FSK基本原理在通信领域中，为了传送信息，一般都将原始的信号进行某种变换变成适合于通信传输的信号形式。
在数字通信系统中，一般将原始信号(图像、声音等)经过量化编码变成二进制码流，称为基带信号。
但数字基带信号一般不适合于直接传输。
例如，通过公共电话网络传输数字信号时，由于电话网络的带宽为4 kHz以下，因此数字信号不能直接在其上传输。
此时可将数字信号进行调制，FSK即为一种常用的数字调制方式，由FSK调制的波形如图7-7示。
FSK又称移频键控, 它利用载频频率的变化来传递数字信息。
数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种。
若两个载频由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，就称相位离散的数字调频信号；若两个频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。
信码输入载频f1输入载频f2合路后输出fOFSK调制的波形2、2FSK信号产生器由于FSK为模拟信号，而FPGA只能产生数字信号，因此需对正弦信号采样并经模数变换来得到所需的FSK信号。
本例由FPGA产生正弦信号的采样值。
FSK信号发生器框图如图7-8所示，整个系统共分为分频器、m序列产生器、跳变检测、2:1数据选择器、正弦波信号产生器和DAC数模变换器等6部分，其中前5部分由FPGA器件完成。
FSK调制信号发生器框图（1）．分频器本实例中数据速率为1.2 kHz，要求产生1.2 kHz和2.4 kHz两个正弦信号。
对正弦信号每周期取100个采样点，因此要求能产生3个时钟信号：1.2 kHz(数据速率)、120 kHz(产生1.2 kHz正弦信号的输入时钟)和240 kHz(产生2.4 kHz正弦信号的输入时钟)。
基准时钟由一个12 MHz的晶振提供。
设计中要求一个50分频(产生240 kHz信号)，再2分频(产生120 kHz 信号)和100分频(产生1.2 kHz信号)，共有三个分频值。
2FSK调制解调原理及设计
2FSK调制解调原理及设计2FSK调制解调技术通常用于调制两个离散频率（频移）来表示二进制数据流中的0和1、其中一个频率用于表示0，另一个频率用于表示1、在调制过程中，将基带数字信号转换为模拟信号，并将其移频到所需的频率。
解调过程则通过检测输入信号的频率来还原原始的二进制数据流。
1.调制器设计：调制器将二进制数据流转换为模拟信号，并在不同的频率上调制这些信号。
常见的调制器设计包括频率锁相环（PLL）和直接数字频率合成（DDS）。
PLL使用反馈回路来产生一个输出信号，其频率与输入信号的相位差很小。
DDS则使用数字信号直接合成所需的频率。
2.频率选择器：频率选择器用于选择调制信号的频率。
通过控制频率选择器的开关或滤波器，可以选择不同的频率来代表0和1、频率选择器可以是可编程的，以便在需要时切换不同的调制频率。
3.解调器设计：解调器将传输信号转换为数字信号，使数据能够被读取和处理。
解调器通常包括一个带通滤波器和一个判决器。
带通滤波器用于滤除不需要的频率成分，使解调信号只包含所需的频率分量。
判决器则用于将接收到的信号映射到二进制数据流中的0和14.错误检测和纠正：在接收端，通常还需要实施错误检测和纠正机制来提高数据传输的可靠性。
常见的错误检测和纠正方法包括奇偶校验、循环冗余检测（CRC）和海明码。
2FSK调制解调技术在数字通信系统中得到了广泛的应用，特别是在无线通信领域。
它具有简单可靠的特点，适用于低复杂度的通信系统。
同时，2FSK调制解调技术也可以扩展为多级FSK调制解调技术，以提高数据传输速率和信号带宽利用率。
总之，2FSK调制解调是一种常见且有效的数字调制解调技术，其原理和设计涉及调制器设计、频率选择器、解调器设计以及错误检测和纠正等关键步骤。
这种技术在数字通信系统中具有广泛的应用，并且可以根据需要进行扩展和优化。
最新二进制数字频带传输系统——2FSK系统
二进制数字频带传输系统——2F S K系统二进制数字频带传输系统设计——2FSK系统 (1)1 技术指标 (1)2 基本原理 (1)2.1 2FSK的基本原理 (1)2.2 2FSK的调制原理 (2)2.3 2FSK的解调原理 (2)2.3.1 2FSK相干解调 (3)2.3.2 2FSK非相干解调 (3)3 建立模型描述 (4)3.1 基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计 (4)3.2 基于simulink的2FSK信号系统仿真设计 (5)3.3基于m语言的2FSK信号系统仿真设计 (7)4 模型组成模块功能描述（或程序注释） (7)4.1基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计模块的功能描述 (7)4.1.1 2FSK的调制与相干解调 (7)4.1.2 2FSK的调制与非相干解调 (8)4.2基于simulink的2FSK信号系统仿真设计模块的功能描述 (8)4.2.1 2FSK的调制与相干解调 (8)4.2.2 2FSK的调制与非相干解调 (9)4.3基于m语言的2FSK信号系统仿真设计的程序注释 (10)5 调试过程及结论 (14)5.1基于Sytemview的2FSK信号系统仿真设计的过程和结果 (14)5.1.1 2FSK调制与相干解调过程和结果 (14)5.1.2 2FSK调制与非相干解调过程和结果 (15)5.2基于simulink的2FSK系统仿真设计的过程和结果 (17)5.2.1 2FSK的调制与相干解调过程和结 (17)5.2.2 2FSK调制与非相干解调的过程和结果 (19)5.3基于m语言程序的2FSK仿真设计的结果 (20)6 心得体会 (22)7 参考文献 (23)二进制数字频带传输系统设计——2FSK系统1 技术指标设计一个2FSK 数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；（3）用Matlab 或SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。
二进制频移键控调制
二进制频移键控调制(2FSK)原理解析数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。
数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。
2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。
二进制频移键控调制从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。
模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。
2FSK键控法则是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通。
键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。
2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。
图中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即是2FSK信号。
根据以上2FSK信号的产生原理，已调信号的数字表达式可以表示为：（5-1）其中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列（5-2）（5-3）为对s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即（5-4）g(t)是持续时间为、高度为1的门函数；是的反码，即若=0，则 =1；若=l，则=0，于是（5-5）分别是第n个信号码元的初相位。
一般说来，键控法得到的与序号n无关，反映在上，仅表现出当与改变时其相位是不连续的；而用模拟调频法时，由于与改变时的相位是连续的，故不仅与第n个信号码元有关，而且之间也应保持一定的关系。
由式（5-1）可以看出,一个2FSK信号可视为两路2ASK信号的合成，其中一路以s(t)为基带信号、为载频，另一路以为基带信号、为载频。
2FSK信号的功率谱为：其功率谱曲线如图所示，由离散谱和连续谱两部分组成。
其中，连续谱由两个双边谱叠加而成，而离散谱出现在两个载频位置上，这表明2FSK信号中含有载波、的分量。
下图给出的是用键控法实现2FSK信号的电路框图，两个独立的载波发生器的输出受控于输入的二进制信号，按“1”或“0”分别选择一个载波作为输出。
2fsk调制与解调原理
2FSK（Frequency Shift Keying）是二进制数字频率调制（二进制频移键控），用载波的频率来传送数字信息，即用所传送的数字信息控制载波的频率。
在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频点间变化。
一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。
2FSK的调制原理是将基带码元d(t)中码元为1时，波形为频率为f1的高频载波；基带码元d(t)中码元为0时，波形为频率为f2的高频载波。
这样就可以实现2FSK 信号的调制。
2FSK的解调原理是将2FSK信号经过信道传输之后，分为上下两路经过带通滤波器变成两路2ASK信号，再和对应的载波相乘，然后经过低通滤波后抽样判决恢复出原始基带码元信号。
总之，2FSK调制和解调原理是通过载波频率的变化来传递数字信息，并通过相应的解调过程恢复出原始的数字信息。
2fsk调制原理
2fsk调制原理
2FSK调制是一种频移键控调制技术，用于在数字通信系统中传输二进制数据。
在2FSK调制中，两个不同的离散载波频率被用来表示二进制数据的两个不同状态。
具体来说，2FSK调制使用两个离散的载波频率来表示数字数据位的0和1。
当数字数据位为0时，一个固定的载波频率被发送；而当数字数据位为1时，另一个固定的载波频率被发送。
这种方法可以通过在不同的频率上进行频率切换来实现。
在2FSK调制中，调制信号可以通过以下公式进行表示：
s(t) = A * cos(2πf1t) ，当发送的数字数据位为0时
s(t) = A * cos(2πf2t) ，当发送的数字数据位为1时
其中，s(t)是调制信号，A是振幅，f1和f2是两个离散的载波频率，t是时间。
在接收端，通过对接收到的信号进行解调，可以将每个离散载波频率映射回对应的数字数据位。
最常用的解调方法是使用相干解调器，它通过与已知的载波频率相乘并进行低通滤波来提取原始数字信号。
2FSK调制的优点之一是它的抗干扰能力较强。
由于使用了两个离散的载波频率，2FSK调制可以在一定程度上抵抗频率选择性衰落等干扰。
此外，2FSK调制还具有较高的频谱效率，因为每个数字数据位只需要表示为两个不同的频率之一。
总结起来，2FSK调制是一种数字通信系统中常用的调制技术，通过使用两个离散的载波频率来表示二进制数据的不同状态。
它具有较强的抗干扰能力和较高的频谱效率，并且可以通过相干解调器来解调接收到的信号。
cp7_3二进制数字调制原理-2FSK
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-7
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的功率谱示意图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-3-8
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号功率谱密度特点
2FSK信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成；
离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱由两个中心位于 f1和f2 处的双边谱叠加形成； 若|f1-f2|≤fB，则连续谱在fc处出现单峰；若 |f1-f2|>fB，则连 续谱出现双峰。 所需传输带宽 B2FSK=|f1 -f2|+2fB
抽样 判决 器
输出
差分检波法原理图
通过合理选择时延τ，使V与w成正比，
根据V，抽样判决，提取出数字基带信号。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-21
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
[7.3-1] 设某2FSK调制系统的码元传输速率为1000B，已调信号的载频为 2000Hz或1000Hz： （1）发送数字信息为011010，画出相应的2FSK信号波形；
1, bn 0,
发送概率为 P 发送概率为 1 P
发送概率为P 发送概率为1 P
7-3-5
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的功率谱密度
2FSK可以看成由两个不同载波的2ASK信号的叠加 2FSK的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的 2ASK信号 功率谱密度的叠加。 e2FSK (t)=∑ang(t-nTs)cosω1t +∑bng(t-nTs)cosω2t
低通滤波器就可得到脉冲波的直流分量。这样就完成了频率－幅 度变换，从而再根据直流分量幅度上的区别还原出数字信号“1” 和“0”。
cp7_2二进制数字调制原理-2ASK
单极性NRZ矩形脉冲，周期TB
1, g (t ) 0, 0 t TB 其它
0, an 1,
发送概率为 P 发送概率为 1 P
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-2-4
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
则2ASK信号可表示为：
cos c t 0
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-2-8
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
若s(t)的功率谱为Ps(f)，且e (t)=s(t)cosω ct，则： Pe(f)=1/4[Ps(f+fc)+ Ps(f-fc)]。 证明： Ps(f)=F[Rs(τ )]， Pe(f)= F[Re(τ )] Re(τ )=E[e (t)e (t+τ )] = E[s(t)cosω ct·s(t+ τ )cosω c(t+τ )] = E{s(t) s(t+τ )·(1/2)[cosω cτ + cosω c(2t+τ )]} = (1/2) cosω cτ E[s(t)s(t+ τ )]
2ASK的解调
非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法)。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-2-16
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
非相干解调(包络检波法)
包络检波器
e 2ASK ( t ) 带通 滤波器 a 全波 整流器 b 低通 滤波器
输出信号的包络
c
抽样 判决器
d 输出
7-2-13
第2节 二进制数字调制原理-2ASK
解：(1)
R B 103 B
3 103 每个码元内有 =3个载波波形 3 10
fsk调制解调原理
fsk调制解调原理
FSK（Frequency Shift Keying）调制是一种基于载波频率变化的数字调制技术。
在FSK调制中，数字信号被转换为不同的频率，以传输信息。
FSK调制技术在许多数字通信系统中得到广泛应用，例如无线电通信、卫星通信、移动通信、计算机网络等。
在FSK调制中，数字信号被转换为两个不同的频率。
当数字信号的值为0时，载波的频率为一个值；当数字信号的值为1时，载波的频率为另一个值。
因此，FSK调制可以表示数字信号中的二进制比特序列。
在FSK解调中，接收器测量接收信号的频率，并将其与已知的两个频率进行比较。
如果接收到的频率与某个已知频率相匹配，则表示该数字信号为1；否则，表示该数字信号为0。
FSK调制解调的原理可以通过以下步骤概括：
将数字信号转换为二进制比特序列。
将二进制比特序列转换为两个不同的频率。
将两个频率的信号通过信道传输。
接收器接收信号，并测量接收信号的频率。
比较接收到的频率与已知频率，以确定每个比特的值。
将二进制比特序列转换回数字信号。
在实际应用中，FSK调制解调技术通常与其他技术（如调制解调器和编解码器）结合使用，以实现可靠的数字通信。
2FSK数字调制通信系统
2FSK数字调制通信系统摘要：FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。
在中低速数据传输中得到了广泛的应用。
所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。
二进制的基带信号是用正负电平来表示的。
FSK--又称频移键控法。
FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。
在中低速数据传输中得到了广泛的应用。
所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。
关键词： FSK数字调制；FSK数字解调；基带信号；载波；一、实验目的1、掌握2FSK数字调制通信系统的整体结构，2FSK数字调制通信的整个过程。
2、理解2FSK数字调制通信系统中各组成部分在整个过程中的作用，特别是整个系统中的同步。
3、了解2FSK数字调制通信系统电路的实现。
二、实验内容将信号源模块、数字调制模块、信道模拟模块、数字解调模块、同步提取模块和终端模块组合成2FSK传输系统，并观察基带信号、载波信号、2FSK调频信号、通过信道的2FSK调频信号（加噪声和不加噪声）、经过接收端整型1电路的2FSK调频信号、经过接收端单稳1、2电路的的单稳信号、经过接收端相加器的过零检测信号、经过接收端低通滤波器后的信号、经过判决电压比较后的信号、提取的位同步信号和最后的经过抽样判决的解调信号，画出它们的波形，加深对2FSK数字调制通信系统的整体结构和2FSK数字调制通信的全过程的理解。
三、实验仪器信号源模块数字调制模块信道模拟模块数字解调模块同步提取模块终端模块20M双踪示波器一台连接线若干四、实验原理1、2FSK调制原理数字频率调制又称频移键控（FSK ），二进制频移键控记作2FSK 。
数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。
2FSK 信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。
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发送概率为 P 发送概率为 1 P
发送概率为P 发送概率为1 P
7-3-5
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的功率谱密度
2FSK可以看成由两个不同载波的2ASK信号的叠加 2FSK的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的 2ASK信号 功率谱密度的叠加。 e2FSK (t)=∑ang(t-nTs)cosω1t +∑bng(t-nTs)cosω2t
“1” “0” f1 在持续时间TB内，过零数目不同 f2
想法：把过零数目不同转换为电压不同。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-18
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
a e 2 FS K(t ) 限 幅 b 微 分 c 整 流 d 脉 冲形 成 e 低 通 输 出 f
=
bn an
s1(t)
cosω1t
+
s2(t)
cosω2t
Ps1 ( f ) Ps2 ( f )
1 1 TB Sa 2 (fTB ) ( f ) (等概率P=1/2时) 4 4
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-6
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
TS 2 2 P2FSK (f ) S a (f f1 )TB S a (f f1 )TB 16 TS 2 2 S a (f f 2 )TB S a (f f 2 )TB 16 1 (f f1 ) (f f1 ) (f f 2 ) (f f 2 ) 16
2FSK信号 t
t
g
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
二进制移频键控信号的时间波形
7-3-4
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的表示 假设二进制基带信号 “1” —> f1 ，“0” —> f2 则二进制移频键控信号的时域表达式为：
其中基带信号是单极性NRZ
0, an 1,
核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。
y 1 (t)
y 2 (t)
(c) 数字键控法(2)
2FSK调制器原理框图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-3-12
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK的解调
非相干解调法（包络检波法） 1路2FSK视为2路2ASK信号的合成; 相干解调法
低通 滤波器 定时脉冲
v1
抽样 判决器 输出
e 2FSK ( t )
带通滤波器
2
相乘器
低通 滤波器
v2
2FSK相干解调器原理图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-3-16
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号解调的鉴频法
带通滤波器 鉴频器
低通滤波器
抽样判决
鉴频法解调原理图
原理：鉴频器输出电压与输入信号频率偏移成正比。
（2）这时的2FSK信号应选择怎样的解调方法。
（1）设载频2000Hz对应“0”,1000Hz对应“1”
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-22
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
（2）由于2FSK载波频差|f2-f1|=1000=fB, 功率谱密度会出现单
峰，频谱有较大重叠。 包络检测法和相干解调法不合适： 采用分路解调，上下两支路有较大串扰，调制性能降低； 可以采用：鉴频法、过零检测法、差分检测法。
0
a b c d e
0
1
(a )
1
0
0
f
过零检测法原理图和各点时间波形 《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-19
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK输入信号经放大限幅后产生矩形脉冲序列；
微分及全波整流形成与频率变化相应的尖脉冲序列，这个序列就 代表着调频波的过零点；
尖脉冲触发一宽脉冲发生器，变换成具有一定宽度的矩形波，该 矩形波的直流分量便代表着信号的频率，脉冲越密，直流分量越大， 反映着输入信号的频率越高；
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-7
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的功率谱示意图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-3-8
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号功率谱密度特点
2FSK信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成；
离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱由两个中心位于 f1和f2 处的双边谱叠加形成； 若|f1-f2|≤fB，则连续谱在fc处出现单峰；若 |f1-f2|>fB，则连 续谱出现双峰。 所需传输带宽 B2FSK=|f1 -f2|+2fB
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-3
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
a b c
ak
1
0
1
1
0
0
1 t t t t
s (t ) s (t )
cos 1 t cos 2 t
s(t) cos 1t
e+f=g， 2FSK可 以看成是 两个不同 载波的 2ASK信 号的叠加。
d
e
t
f
s(t)cos 2 t
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-23
BPF2
带通滤波器
s’(t)
2
包络 检波器
v2
使
信号通过
问题：BPF1、 BPF2带宽？中心频率? 抽样判决器的判决规则?
7-3-14
2FSK非相干解调器(包络检波法)原理图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
1 1 0
Hale Waihona Puke 0100
0
1
0
1
2FSK信号
上支路全波整 流 下支路全波整 流
s(t)=1 s2FSK (t) FSK(t) s(t)=0 (b) 数字键控法(1)
(a) 模拟调频法 2FSK调制器原理框图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-11
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
e0 (t ) s(t ) cos(1t n ) s(t ) cos( 2 t n )
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
第七章 数字 带通传输系统
主要内容： 7.1 数字带通传输系统概述 二进制数字调制系统的抗噪声性能 二进制数字调制系统的性能比较 7.2-5 二进制数字调制原理： 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 7.6 7.7
7.8-9 多进制数字调制系统：MASK和MFSK、QPSK和QDPSK 7.10-11 新型数字带通调制技术-正交振幅调制QAM 、最小移频键控MSK
fB= 1/TB，与RB 数值相等，单位不同
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-3-9
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK系统的频带利用率 为了便于接收端解调，要求 2FSK 信号的两个频率 f1, f2 间要有 足够的间隔。对于采用带通滤波器来分路的解调方法，通常取 |f2-f1|=(3～5)RB。于是，2FSK信号的带宽为
7-3-2
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK 信号的表示、时间波形
FSK:Frequency Shift Keying 移频键控是正弦载波的频率随数字基带信号而变化的数字调制。 当数字基带信号为二进制时，则为二进制移频键控2AFK。 假设二进制基带信号 “1” —> f1 ，“0” —> f2
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-3-1
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
7.3 二进制数字调制原理-2FSK 2FSK 信号的表示、时间波形
2FSK信号的功率谱密度
2FSK 信号的调制原理
2FSK 信号的解调
2FSK 调制与解调的 LabVIEW仿真
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
v1 v2
输出
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
2FSK非相干解调过程的时间波形
7-3-15
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的相干解调法
核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。
e0 (t) s(t)cos 1t s(t)cos 2 t
带通滤波器
1
相乘器 cos 1 t cos 2 t
--采用分路的解调方法
通常取|f2-f1|=(3～5)RB
鉴频法 过零检测法
差分检测法
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-3-13
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的包络检波法
BPF1
带通滤波器
使
信号通过
包络 检波器 定时脉冲
v1
e
2FSK
1
(t)
抽样 判决器
输出
f
数字系统
判决门限
vd
f1 v1 f 2 v2
发“1” 发“0”
v1 v2 2 v v d 判为 “ 1 ” v v d 判为 “0”
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-3-17
第3节 二进制数字调制原理-2FSK
2FSK信号的过零检测法 原理:
单位时间内信号经过零点的次数多少，可以用来衡量频率的高低。
B2 FSK (5 ~ 7) RB