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2fsk调制解调.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.43M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    附件1：元器件清单：
    专 业 技 能 实 训 报 告 2FSK 调制解调电路设计与实现 信息科学与工程学院 通信工程专业 题 学 专 班 学 学 目 院 业 级 生 号 指导教师 二〇一三年一月十日
    济南大学实训报告 目 录 3.1 1 前言 ……….…………………………………………….….…………….. ……..….1 1.1 FSK 简介…………………………………………. ………. ……………........1 1.2 课题的主要研究工作及意义……………………….…. …………………. ….1 2 2FSK 的调制解调原理介绍......................……..….………………………….…...….2 2. 1 锁相环原理介绍......................……..….………………………….…..…….…2 2.2 2FSK 的调制原理……………………………………………………….2 2.3 2FSK 的解调原理…………………………….………………...…………4 3 2FSK 的各电路模块设计…………………………….………………...…………….…7 2FSK 的调制单元………………………….………………...………………...7 3.1.1 模拟开关电路……………………….………………...………………….7 3.1.2 振荡电路………………………….………………...………………….…8 2FSK 的解调单元………………………….………………...………………...8 3.2.1 2FSK 的两种解调方式介绍…………………………………………...…8 3.2.2 2FSK 解调电路………………………….………………...…………...…9 4 2FSK 总体电路设计与仿真………………………….………………...…………...…11 4.1 总体电路设计………………………….………………...……………….11 4.2 调制解调仿真………………………….………………...…………….…12 结语......................………….………………………………..….……...…..….………...14 参考文献......................…………….………………..….…..……………….…………15 附录.....................………………..……..….…....…..…………………….……….….…16 3.2
    济南大学实训报告 1 前言 1.1 FSK 简介 数字频率调制又称频移键控(FSK—Frequency Shift Keying)，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。 1.2 课题的主要研究工作及意义 课题主要研究2FSK 信号的调制解调系统的实现，完成对数字信号的调制及解调， 使系统简单，并要调制解调过程容易实现，能正确的完成调制解调任务。 数字调制解调技术是现代通信的一个重要的内容,在数字通信系统中,由于基带数 字信号包含了丰富的低频部分,如果要远距离传输,特别是在有限带宽的高频信道无线 或光纤信道传输时,必须对数字信号进行载波调制,使基带信号的功率谱搬移到较高的 载波频率上,这就称为数字调制(Digital Modulation) 。它可以分别对载波的幅度、频率、 相位进行调制,于是有 ASK(移幅键控) 、FSK(移频键控) 、PSK(移相键控) 等调制方 式。数字调制同时也是时分复用的基本技术,其中 FSK 是利用数字信号去调制载波的 频率,是信息传输较早的一种传输方式,(2FSK) 在通信系统中应用广泛。 - 1 -
    济南大学实训报告 2 2FSK 的调制解调原理介绍 2.1 锁相环技术简介 许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利 用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环。锁相 环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相 环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪 电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电 压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁 相环名称的由来。 锁相环是一种自动相位控制系统,它由鉴相器（PD）、环路滤波器(LP)和压控振 荡器（VCO）三个部分组成，广泛应用于通信、雷达、导航以及各种测量仪器中。 锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面：第一 信号的调制和解调；第二信号的 调频和解调；第三信号频率合成电路。锁相环及其应用电路“通信电子线路”课程教 学中的重点内容，但比较抽象，还涉及到新的概念和复杂的数学分析。因此无论是教 师授课还是学生理解都比较困难。为此，我们将基于 Multisim 的锁相环应用仿真。 实践证明这些仿真电路可以帮助学生对相关内容的理解，并为进行系统设计工作打下 良好的基础。 2.2 2FSK 的调制原理介绍 2FSK 信号波形图如 2.1 图所示，它是由调制信号去控制载波信号，用载波的频 率来传递数字信息，即用所传递的数字消息控制载波的频率。 图 2.1 2FSK 信号波形图 FSK 信号的产生有两种方法：直接调频法和频移键控法。产生的信号有相位连续 和相许不连续两种如图 2.2 所示 - 2 -
    济南大学实训报告 直接调频法是数字基带信号直接奇偶内阁制载波振荡器的振荡频率。虽然方法简 单，但频率稳定度不高，同时转移速度不能太高。 频移键控法有两个独立的振荡器。数字基带信号控制开关，选择不同频率的高频 振荡信号，从而产生 FSK 调制。 (c)相位连续 (d)相位不连续 图 2.2 2FSK 信号调制方法 本设计采用键控法产生 2FSK 信号，即用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择 两个独立频率源的振荡作为输出，如图 2.3： 图 2.3 键控法产生 2FSK 信号原理框图 - 3 -
    济南大学实训报告 图 2.4 频移键控法产生波形 移频键控是利用载波的频率变化来传递数字信息，而且振幅不变。在 2FSK 中， 载波的频率随二进制基带信号的频率在 f1、f2 两个频点之间变化。 故其表达式为： （2.1） 2FSK 信号可以看成是两个不同载频的振幅键控信号之和，因此它的频带宽度是两倍 数字基带信号带宽(B)与 f c 2  之和，即： 1 f c BW  2 B  f c 2  f c 1  2 T s  f c 2  f c 1 此次课程设计采用开关法产生 2FSK 信号，则分别由两个独立的频率源产生的信 号，故相邻码的相位不一定是连续的，如图 2.4。 2.3 2FSK 信号的解调原理 2FSK 信号的解调方法有：非相干解调（包络检波法）、相干解调法，还有鉴频法、 过零检测法等。 解调的原理就是将 2FSK 信号分解为上下两路分别进行解调，然后进行判别，其 原理框图如下图 2.5 和 2.6 所示： - 4 -
    济南大学实训报告 图 2.5 非相干解调原理框图 图 2.6 相干解调原理框图 锁相环路的输出信号频率可以精确地跟踪输入参考信号频率的变化,环路锁定后 输入参考信号和输出参考信号之间的稳态相位误差可以通过增加环路增益被控制在 所需数值范围内.这种输出信号频率随输入参考信号频率变化的特性称为锁相环的跟 踪特性.利用此特性可以做载波跟踪型锁相环及调制跟踪型锁相环。为了实现信息的 远距离传输，收信端接收到信号后必须进行解调才能恢复原信号。所谓的解调就是用 携带信息的输出信号来还原载波信号的参数，载波信号的参数有幅度、频率和位相， 所以，解调有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种。调幅波的特点是频率 与载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频波的特点是幅度与 载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；调相波的特点是幅度与载 波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。调频波（经过放大器放大后） 与压控振荡器的输出被送入鉴相器，经鉴相获得变化着的相位误差电压，该误差电压 - 5 -
    济南大学实训报告 通过低通滤波器被滤掉其高频成份，继而获得随调制信号频率变化而变化的信号，经 跟随器得到解调信号，从而实现了解调（鉴频）过程。其原理框图如图 2.7。 调 频 、 调 幅信号 鉴相器 低通 滤波器 解调信号 压控 振荡器 图 2.7 锁相环解调 - 6 -
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