频移键控原理

频移键控（FSK）

频移键控(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,因此在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

频移键控是利用两个不同频率F1和F2的振荡源来代表信号1和0，其波形如图D-3所示，用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。

二进制FSK信号的常用解调方法可采用非相干检测法和相干检测法, 其中抽样判决器是判定那一个输入样值大，此时可以不专门设置门限电平。此外，2FSK信号还有其他解调方法，比如鉴频法、过零检测法及差分检波法等。

FSK的一种应用:

来电显示的信息传输方式有2种：FSK和DTMF。FSK方式与DTMF方式相比有如下的优点：（l）数据传输速率高，在规定时间内能传的字符数多；（2）FSK方式支持ASCII字符集，而DTMF方式只支持数字及少数字符。目前采用FSK方式的国家和地区有：美国、中国、日本、英国、加拿大、比利时、西班牙、新加坡等；采用DTMF主要则是以瑞典为代表的一些欧洲国家等。

FSK是二进制信号的频移键控的英文缩写，它是指传号（指发送"1"）时发送某一频率正弦波，而空号（指发送"0"）时发送另一频率正弦波。根据Bell202的建议，来电显示的数据传送采用连续相位的二进制频移键控，比特率是1200bps，而"1"对应的频率是1200Hz，"0"对应的频率是2200Hz。

二进制频移键控调制(2FSK)

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。

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

其中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列

为对s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即

是[[image:bk063764w-11.gif]的反码，即若=0，则=1；若=l，则

=0，于是

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。

数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。相干解调2FSK系统的抗噪声性能优于非相干的包络检测，但需要插入两个相干载波电路较为复杂。包络检测无需相干载波，因而电路较为简单。当输入信号的信噪比r很大时，两者的相对差别不很明显。一般而言，大信噪比时常用包络检测法，小信噪比时才用相干解调法。

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。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5-7

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）

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。

2 FSK信号的解调

数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。

1. 包络检波法

包络检波法可视为由两路2ASK解调电路组成。这里，两个带通滤波器（带

宽相同，皆为相应的2ASK信号带宽；中心频率不同,分别为（、）起分

路作用，用以分开两路2ASK信号，上支路对应，下支

路对应，经包络检测后分别取出它们的包络s(t)及；抽样判决器起比较器作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，

从而判决输出基带数字信号。若上、下支路s(t)及的抽样值分别用

表示，则抽样判决器的判决准则为