2FSK调制的简单数字通信系统设计报告

2FSK调制的简单数字通信系统

一、系统概述

数字频率调制又称频移键控(Frequency Shift Keying)，二进制频

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

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，应用广泛。系统由电源电路、基带信号产生电路、32KHz正弦载波产生电路16KHz正弦载波产生电路、调制电路、解调电路组成

二、单元电路的设计与分析

1.电源电路

图1

电源电路主要有整流桥，变压器以及稳压模块（lm7805,lm7812,lm7905,lm7912）,经过上述稳压模块分别输出+5v,+12v,-5v,-12v的电压，其稳压模块芯片均为三管脚，78系列1为输入，2为接地，3为输出，而79系列1为接地，2为输入，3为输出

2.基带信号产生电路

图2

仿真结果

图3

由仿真结果可知，该电路可以产生1110010的序列，并且可以进行极性转换。

a..移位寄存器部分

图3

QB QC QD SR

1 0 1 1

0 1 1 1

1 1 1 0

1 1 0 0

1 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 1

表1

反馈系数为B D Q Q ，为了让该电路自启动，对逻辑表达式进行了修改，使电路能够自启动。

b..由555产生时钟信号部分

图4 由555定时器组成的

多谐振荡器

利用555与外围元件构成多谐振荡器，来产生方波的原理。

用555定时器组成的多谐振荡器如图3所示。接通电源后，电容C 2被充电，当电容C 2上端电压Vc 升到2Vcc/3时使555第3脚V 0为低电平，同时555内放电三极管T 导通，此时电容C 2通过R 3、Rp 放电，Vc 下降。当Vc 下降到Vcc/3时，V 0翻转为高电平。电容器C 2放电所需的时间为

t pL = ( R 3 +Rp) C 2ln2

(3-1) 当放电结束时，T 截止，Vcc 将通过R1、R3、Rp 向电容器C2充电，Vc 由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为

t pH = (R 1+R 3+ Rp) C 2ln2=0.7( R 1+R 3+ Rp) C 2

(3-2)

当Vc 上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4，其震荡频率为

f=1/（t pL +t pH ）=1.43/(R 1+2R 3+2Rp) C 2

(3-3)

图5 由555定时器组成的多

谐振荡器工作波形 (3)极性转换电路

从555输出的是幅度为5V 的方波，经过了运算放大器，5

i d 4

(1)o R u u u R =+

—，d u 为5V ，从而产生了正负5V 的基带信号

3．16KHz 正弦载波产生电路

由NE555产生方波，参数公式为： 中心频率()0781

2ln 2

f R R C =

+，占空比为78782R R R R ++，然后将产生的方波信

号通过一个极性转换电路，产生双极性方波，再通过一个中心频率为16KHz 的低通滤波器，低通滤波器频率01

=

2f RC

π

图6 16KHz正弦载波产生电路

图7 仿真结果（1)

图8 仿真结果（2）

4.．32KHz正弦载波产生电路

图9

图10 仿真结果

五．调制电路

模拟开关4066由数字键控实现，该电路中4066的输入引脚有IN1和IN2，具有低导通阻抗和低的截止漏电流。VDD=+12V，VSS=-12V。本实验对基带信号及其反信号同时输入，交替选择控制载波频率，实现二进制的频率调制，二进制频移键控

图11、调制电路

图12、调制仿真结果

6、解调电路

先将正弦波转换成方波再输入锁相环，用一个电压比较器电路实现。

在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对于另一载频f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路输出端就可以得到解调的基带信号序列。

图13、锁相环解调电路

其中，K R uF C uF C K R K R 100,1,01.0,36,5042121=====

元器件明细表：

名称

参数

数量

7805 1 7905 1 7812 1 7912 1 74LS194 1 74LS27 1 74LS86 1 TL084 4 4066 1 NE555

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2FSK 调制的简单数字通信系统

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1 电阻 30Ω、、3K Ω、5.1K Ω、8K Ω、3.3K Ω、50K Ω、 1K Ω

若干

电容 1nF

2.2mF

3nF

1nF

1.5nF

1.6nF

220pF 若干

参考文献：

《通信原理》

《数字电路》

《低频电子线路》

《高频电子线路》