FSK键控调制相干解调

用SystemView仿真实现

2FSK键控的调制

1、实验目的：

（1）了解2FSK系统的电路组成、工作原理和特点；

（2）分别从时域、频域视角观测2DPSK系统中的基带信号、载波及已调信号；（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容：

以PN码作为系统输入信号，码速率Rb＝20kbit/s。

（1）采用键控法实现2FSK的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2FSK等信号的波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理：

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。2FSK键控法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。

a

b

c

d

e 2FSK

信号

t

t

t

t

t 二进制移频键控信号的时间波形

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）

g(t)是持续时间为、高度为1的门函数；

为对s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即

（5-4）

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。

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。

4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：

键控法：

采用键控法进行调制的组成如图4所示。

图4 键控法调制的系统组成

其中图符0产生绝对码序列，传码率为20kbit/s。图符4,5输出正弦波，频率分别为30k Hz和70Hz；图符3为键控开关。图符3输出2FSK信号。图符的参

数设置如表1所示。

表1：键控法图符参数设置表

编号库/名称参数

0 Source: PN Seq Amp = 1 v Offset = 0 v Rate = 20e+3 Hz

Levels = 2 Phase = 0 deg Max Rate = 200e+3 Hz

1 Operator: Delay Non-Interpolating Delay = 25e-6 sec= 5.0 smp

Output 0 = Delay t2 Output 1 = Delay - dT

Max Rate (Port 0) = 200e+3 Hz

3 Logic: SPDT Switch Delay = 0 sec Threshold = 500e-3 v

Input 0 = t4 Output 0 Input 1 = t5 Output 0

Control = t0 Output 0 Max Rate = 200e+3 Hz

4 Source: Sinusoid Amp = 1 v Freq = 30e+3 Hz Phase = 0 deg

Output 0 = Sine t3 Output 1 = Cosine

Max Rate (Port 0) = 200e+3 Hz

5 Source: Sinusoid Amp = 1 v Freq = 70e+3 Hz Phase = 0 deg

Output 0 = Sine t3 Output 1 = Cosine

Max Rate (Port 0) = 200e+3 Hz

系统定时：起始时间0秒，终止时间995e-6秒，采样点数200，采样速率200e+3Hz，获得的仿真波形如图5所示。

（a）PN码序列

（b）加时延的PN码序列

（c）频率为30KHz的未调载波信号

（d）频率为70KHz的未调载波信号

（e）键控法的得到的（2FSK）信号PN码和2FSK的瀑布图如图所示。

PN码和2FSK的瀑布图

PN码和2FSK的功率谱瀑布图

5、主要信号的功率谱密度：

调制信号的功率谱如图所示。

PN码信号的功率谱

频率为30KHz正弦载波的频谱如图所示。

正弦载波的频谱频率为70KHz正弦载波的频谱如图所示。

正弦载波的频谱

2FSK的功率谱如图所示。

图12 2FSK的功率谱

由图可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz）的频率范围之内，即基带带宽为20kHz；由图可见，载频信号的频谱分别位于30kHz和70KHz，且频谱较纯。

用SystemView仿真实现

2FSK键控相干的解调

1、实验目的：

（1）了解2FSK系统解调的电路组成、工作原理和特点；

（2）掌握2FSK系统解调过程信号波形的特点；

（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容：

以2FSK作为系统输入信号，码速率Rb＝10kbit/s。

（1）采用相干解调法实现2FSK的解调，分别观察系统各点波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理：

相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值