通原第一次实验

实验5 FSK（ASK）调制解调实验

一、实验目的

1．掌握FSK（ASK）调制器的工作原理及性能测试；

2．掌握FSK（ASK）锁相解调器工作原理及性能测试；

3. 学习FSK（ASK）调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器

1．FSK调制模块，位号A（实物图片如下）

2．FSK解调模块，位号C（实物图片如下）

3．时钟与基带数据发生模块，位号：G（实物图片见第3页）

4．噪声模块，位号B

5．20M双踪示波器1台

6．小平口螺丝刀1只

7．频率计1台（选用）

8．信号连接线3根

三、实验原理

数字频率调制是数据通信中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，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。

（一） FSK调制电路工作原理

FSK调制电路是由两个ASK调制电路组合而成，它的电原理图，如图5-1所示。16K02为两ASK已调信号叠加控制跳线。用短路块仅将1-2脚相连，输出“1”码对应的ASK已调信号；用短路块仅将3-4脚相连，输出“0”码对应的ASK已调信号。用短路块将1-2脚及3-4脚都相连，则输出FSK已调信号。因此，本实验箱没有专门设置ASK实验单元电路。

图5-1 FSK调制解调电原理框图

图5-1中，输入的数字基带信号分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经反相器去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关B打开，模拟开关A关闭，此时输出f1=32KHz；当基带信号为“0”时，模拟开关B关闭，模拟开关A打开，此时输出f2=16KHz；在输出端经开关16K02叠加，即可得到已调的FSK信号。

电路中的两路载频(f1、f2)由时钟与基带数据发生模块产生的方波，经射随、选频滤波变为正弦波，再送至模拟开关4066。载频f1的幅度调节电位器16W01，载频f2的幅度调节电位器16W02。

（二） FSK解调电路工作原理

FSK解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，

则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。FSK锁相环解调器原理图如图5-2所示。FSK锁相解调器采用集成锁相环芯片

图5-2 FSK锁相环解调器原理示意图

MC4046。其中，压控振荡器的频率是由17C02、17R09、17W01等元件参数确定，中心频率设计在32KHz左右，并可通过17W01电位器进行微调。当输入信号为32KHz时，调节17W01电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

四、各测量点和可调元件的作用

1. FSK调制模块

16K02：两ASK已调信号叠加控制跳线。用短路块将1-2脚及3-4脚都相连，则输出FSK已调信号。仅1-2脚连通，则输出ASK已调信号。

16TP01：32KHz方波信号输入测试点，由4U01芯片(EPM240)编程产生。

16TP02：16KHz方波信号输入测试点，由4U01芯片(EPM240)编程产生。

16TP03：32KHz载波信号测试点，可调节电位器16W01改变幅度。

16TP04：16KHz载波信号测试点，可调节电位器16W02改变幅度。

16P01：数字基带信码信号输入铆孔。

16P02：FSK已调信号输出铆孔，此测量点需与16P01点波形对比测量。

2．FSK解调模块

17W01：解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器。

17P01：FSK解调信号输入铆孔。

17TP02：FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01。

17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。

3．噪声模块

3W01:噪声电平调节。

3W02：加噪后信号幅度调节。

3TP01:噪声信号测试点，电平由3W01调节。

3P01:外加信号输入铆孔。

3P02:加噪后信号输出铆孔。

五、实验内容及步骤

1．插入有关实验模块：

在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“ FSK调制模块”、“噪声模块”、“FSK解调模块”，插到底板“G、A、B、C”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。

2．信号线连接：

用专用导线将4P01、16P01；16P02、3P01；3P02、17P01连接（注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔）。

3．加电：

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

4．设置好跳线及开关：

用短路块将16K02的1-2、3-4相连。

拨码器4SW02：设置为“00000”，4P01产生2K的 15位m序列输出。

5．载波幅度调节：

16W01：调节32KHz载波幅度大小，调节峰峰值4V。

16W02：调节16KHz载波幅度大小，调节峰峰值4V。

用示波器对比测量16TP03、16TP04两波形。

6．FSK调制信号和巳调信号波形观察：

双踪示波器触发测量探头接16P01，另一测量探头接16P02，调节示波器使两波形同步，观察FSK调制信号和巳调信号波形，记录实验数据。

7．噪声模块调节：

调节3W01，将3TP01噪声电平调为0；调节3W02，调整3P02信号幅度为4V。

8．FSK解调参数调节：

调节17W01电位器，使压控振荡器即17TP02测量点为32KHz左右。

9．无噪声FSK解调输出波形观察：

调节3W01，将3TP01噪声电平调为0；双踪示波器触发测量探头接16P01，另一测量探头接17P02。同时观察FSK调制和解调输出信号波形，并作记录，并比较两者波形，正常情况，两者波形一致。如果不一致，可微调17W01电位器，使之达到一致。

10．加噪声FSK解调输出波形观察：

调节3W01逐步增加调制信号的噪声电平大小，看是否还能正确解调出基带信号。

11．ASK实验与上相似，这儿不再赘述。

12．关机拆线：

实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。

注：由于本实验中载波频率为16KHz、32KHz，所以被调制基带信号的码元速率不要超过4KHz。

六、实验报告要求

1．根据实验步骤2的连线关系，画出实验结构示意图。

2．画出FSK、ASK各主要测试点波形。

3．分析其输出数字基带信号序列与发送数字基带信号序列相比有否产生延迟，这种解调方式在什么情况下会出现解调输出的数字基带信号序列反向的问题?