FSK传输实验（通信原理实验报告）.docx-资料库

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本科实验报告实验名称： FSK 传输实验课程名称：通信原理实验时间： 2019/11/23 任课教师：杨凯实验教师：刘策伦学生姓名：唐高鹏实验地点： 4#434 □原理验证实验类型： □综合设计 □自主创新学号/班级： 1120170429/05951701 组号：学院：信息与电子学院同组搭档：冯珂专业：电子信息类（实验班）成绩：

FSK 传输实验一、实验目的 1、熟悉 FSK 调制和解调基本工作原理 2、掌握 FSK 数据传输过程 3、掌握 FSK 正交调制的基本工作原理与实现方法 4、掌握 FSK 性能的测试 5、了解 FSK 在噪声下的基本性能二、实验仪器 1、 ZH7001 通信原理综合实验系统一台 2、 20MHz 双踪示波器一台 3、 ZH9001 型误码测试仪（或 GZ9001 型）一台 4、频谱分析仪一台三、实验原理（一）FSK 调制在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的 1 和 0）。通常，FSK 信号的表达式为：其中 2πΔf 代表信号载波的恒定偏移。产生 FSK 信号最简单的方法是根据输入的数据比特是 0 还是 1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种 FSK 信号称为不连续 FSK 信号。由于相位的不连续会造频谱扩展，这种 FSK 的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不断发展，越来越多地采用连续相位 FSK 调制技术。目前较常用产生 FSK 信号的方法是，首先产生 FSK 基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。因此，FSK 可表示如下：应当注意，尽管调制波形 m（t）在比特转换时不连续，但相位函数θ（t）是与 m（t）的积分成比例的，因而是连续的，其相应波形如图 4.1.2 所示：

在通信信道 FSK 模式的基带信号中传号采用 Hf 频率，空号采用 Lf 频率。在 FSK 模式下，不采用汉明纠错编译码技术。调制器提供的数据源有： 1、外部数据输入：可来自同步数据接口、异步数据接口和 m 序列； 2、全 1 码：可测试传号时的发送频率（高）； 3、全 0 码：可测试空号时的发送频率（低）； 4、 0/1 码：0101…交替码型，用作一般测试； 5、特殊码序列：周期为 7 的码序列，以便于常规示波器进行观察； 6、 m 序列：用于对通道性能进行测试；（二）FSK 解调对于 FSK 信号的解调方式很多：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。 1、 FSK 相干解调 FSK 相干解调要求恢复出传号频率（Hf ）与空号频率（Lf ），恢复出的载波信号分别与接收的 FSK 中频信号相乘，然后分别在一个码元内积分，将积分之后的结果进行相减，如果差值大于 0 则当前接收信号判为 1，否则判为 0。相干 FSK 解调框图如图 4.1.6 所示： 2、 FSK 滤波非相干解调对于 FSK 的非相干解调一般采用滤波非相干解调，如图 4.1.7 所示。输入的 FSK 中频信号分别经过中心频率为 Hf 、Lf 的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包络检波的输出在 t=kTb

时抽样（其中 k 为整数），并且将这些值进行比较。根据包络检波器输出的大小，比较器判决数据比特是 1 还是 0。四、实验步骤测试前检查：首先将通信原理综合实验系统调制方式设置成“FSK 传输系统”；用示波器测量 TPMZ07 测试点的信号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作；如果没有脉冲波形，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。（一）FSK 调制 1. FSK 基带信号观测（1）TPi03 是基带 FSK 波形（D/A 模块内）。通过菜单选择为 1 码输入数据信号，观测 TPi03 信号波形，测量其基带信号周期。由图：全 1 码输入时，基带信号周期为 26.8 微秒（2）通过菜单选择为 0 码输入数据信号，观测 TPi03 信号波形，测量其基带信号周期。将测量结果与 1 码比较。由图：全 0 码输入时，基带信号周期为 53.6 微秒与全 1 码输入时比较可知，其基带信号周期较大 2. 发端同相支路和正交支路信号时域波形观测

TPi03 和 TPi04 分别是基带 FSK 输出信号的同相支路和正交支路信号。测量两信号的时域信号波形时将输入全 1 码（或全 0 码），测量其两信号是否满足正交关系。全 1 码：全 0 码：由图可知：两信号满足正交关系思考：产生两个正交信号去调制的目的：答：在 FSK 正交调制方式中，必须采用 FSK 的同相支路与正交支路信号；不然如果只采一路同相 FSK 信号进行调制，会产生两个 FSK 频谱信号，这需在后面采用较复杂的中频窄带滤波器。用两个正交信号去调制，可以提高频带利用率，减少干扰。 3. 发端同相支路和正交支路信号的李沙育（x-y）波形观测将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察 TPi03 和 TPi04 的正交性，其李沙育应为一个圆。通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。全 1 码：

全 0 码： 0/1 码： 4. 连续相位 FSK 调制基带信号观测（1）TPM02 是发送数据信号（DSP+FPGA 模块左下脚），TPi03 是基带 FSK 波形。测量时，通过菜单选择为 0/1 码输入数据信号，并以 TPM02 作为同步信号。观测 TPM02 与 TPi03 点波形应有明确的信号对应关系。并且，在码元的切换点发送波形的相位连续。 0/1 码：

思考：非连续相位 FSK 调制在码元切换点的相位是如何的。答：不连续的，当包含 N（N 为整数）个载波周期时，初始相位相同的相邻码元的波形为整数个载波周期时，和瞬时相位是连续的，当不是整数时，波形和瞬时相位也是可能不连续的。（2）通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。记录测量结果。特殊码： FSK 调制中频信号波形观测 5. 在 FSK 正交调制方式中，必须采用 FSK 的同相支路与正交支路信号；不然如果只采一路同相 FSK 信号进行调制，会产生两个 FSK 频谱信号，这需在后面采用较复杂的中频窄带滤波器。（1）调制模块测试点 TPK03 为 FSK 调制中频信号观测点。测量时，通过菜单选择为 0/1 码输入数据信号，并以 TPM02 作为同步信号。观测 TPM02 与 TPK03 点波形应有明确的信号对应关系。 0/1 码：

（2）通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号，重复上述测量步骤。特殊码：（3）将正交调制输入信号中的一路基带调制信号断开（D/A 模块内的跳线器 Ki01 或 Ki02），重复上述测量步骤。观测信号波形的变化，分析变化原因。 0/1 码：特殊码：

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