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2FSK--FSK通信系统调制解调综合实验电路设计

学生学号实验课成绩

学生实验报告书

实验课程名称

开课学院

指导教师姓名

学生姓名

学生专业班级

200 -- 200 学年第学期

实验教学管理基本规范

实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节;实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理,改革实验成绩考核方法,改善实验教学效果,提高学生质量,特制定实验教学管理基本规范。

1、本规范适用于理工科类专业实验课程,文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参

照执行或暂不执行。

2、每门实验课程一般会包括许多实验项目,除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验

报告外,其他实验项目均应按本格式完成实验报告。

3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一

定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况,调整考核内容和评分标准。

4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况,

在学生离开实验室前,检查学生实验操作和记录情况,并在实验报告第二部分教师签字栏签名,以确保实验记录的真实性。

5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩,完整保存实验报告。在完成所有

实验项目后,教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册,构成该实验课程总报告,按班级交课程承担单位(实验中心或实验室)保管存档。

6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。

实验课程名称:__通信原理_____________

图3-1数字键控法实现2FSK 信号的原理图

图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。由图3-1 可知,s(t)为“1”时,正脉冲使门电路1接通,门2断开,输出频率为f1;数字信号为“0”时,门1断开,门2接通,输出频率为f2。在一个码元Tb 期间输出ω1或ω2两个载波之一。由于两个频率的振荡器是独立的,故输出的2FSK 信号:在码元“0”“1”转换时刻,相邻码元的相位有可能是不连续的。这种方法的特点是转换速率快,波形好,频率稳定度高,电路简单,得到广泛应用。

对应图3-1(a )和(b) ,2FSK 调制器各点的时间波形如图3-2所示,图中波形g 可以看成是两个不同频率载波的2ASK 信号波形e 和波形f 的叠加。可见,2FSK 信号由两个2ASK 信号相加构成。其信号的时域表达式:

()()()()()

∑∑+-++-=

k

b k k

b k FSK t kT t g a t kT t g

a

t S 2211cos cos ϕωϕω

图3-2 2FSK 调制器各点的时间波形

本次综合设计实验调制部分正是采用此方法设计的。整个调制系统包括:载波振荡器、反相器、调制器与加法器等单元电路组成。

1.2 解调设计方案

数字频率键控( 2FSK ) 信号常用解调方法有很多种,在设计中利用过零检测法。

过零检测法是利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。解调系统组成原理框图如图3-3所示电路:

g

f

e

d

c

b

a

位定时

抽样判决

LPF

脉冲展宽整流

微分

限幅

图3-3 2FSK 过零检测解调电路原理框图

输入的FSK 信号经限幅放大后成为矩形脉冲波,再经过微分电路得到双向尖脉冲,然后整流得到单向尖脉冲,每个尖脉冲表示一个过零点,尖脉冲的重复频率就是信号频率的两倍。将尖脉冲去触发一单稳电路, 产生一定宽度的矩形脉冲序列,该序列的平均分量与脉冲重复频率成正比,即与输入信号成正比。所以经过低通滤波器输出的平均分量的变化反映了输入信号频率的变化,这样把码元“ 1”与“ 0”在幅度上区分开来,恢复出数字基带信号。其原理框图及各点波形如图3-4 所示。

图3-4 过零检测电路信号波形

四、系统中各种单元电路设计以及仿真

①主载波振荡器电路设计与工作原理

载波振荡器的功用是提供2FSK调制系统所需的载波和信码定时信号,它可用门电路或集成电路(555)构成多谐振荡器。

本实验系统要求产生的主载波振荡频率为16KHZ载波,要求输出频率可调。为简化实验电路,本次实验系统选用门电路构成多谐振荡器。

已知该门电路的估算振荡周期是: T 2.2R C。经计算其实际电路如图4-1所示:

图4-1 主载波振荡器电原理图

由图4-1电路可知,在三个与非门之间加入了一个R(R1)C(C1)延时网络,由于RC较大,可忽略tpd。接通电源时,C 的充放电使“A”点电压发生变化。每当”A”点到达阈值电压V T=1.4V 时,电路就会翻转,电路不停的自动翻转,就会在Vo 端输出一系列的矩形脉冲,即电路产生了振荡。并且调整R1可以改变RC值,使振荡频率改变。RS(R2)起隔离作用,把电容C的输出与U3c的输入隔离开。电路振荡波形如图4-2 所示:

图4-2 主载波信号波形图

②分频器电路设计与工作原理

将主载波按设计技术指标要求,一般用D触发器构成适当的分频电路,获得载频f1、f2和M序列所需的时钟信号。本实验系统,将主载波16KHZ进行二分频得8KHZ信号作f1;将8KHZ 载波进行二分频得4KHZ信号作f2;再将4KHZ四分频得1KHZ信号作为fs,为M序列发生器提供编码时钟信号。分频器的实际电路如图4-3 所示:

图4-3 分频器电原理图

分频电路输出信号波形如图4-4 所示:

图4-4 分频器仿真波形

③m序列发生器电路设计与工作原理

m序列也称作伪随机序列,它的显著特点是:(a)随机特性;(b)预先可确定性;(c)可重复实现。本次综合设计要求用D触发器构成四级移位寄存器,形成长度为24-1=15位码长

的伪随机码序列,码率约为1000bit/s。

图4-7 是实验系统中4 级伪随机序列码发生器电原理图。

图4-7 M序列发生器电原理图

从图中可知,这是由4 级D 触发器和异或门组成的4 级反馈移位寄存器。本电路是利用带有两个反馈抽头的4 级反馈移位寄存器,状态转移图见表1,该电路输出的信码序列为:1000。

信号波形如图4-8 所示:

四级伪随机码Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1

0 0 0 1

1 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 0

1 0 0 1 1 1 0 0

0 1 1 0

1 0 1 1

0 1 0 1

1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1

图4-8 基带信号波形图

④调制器电路设计与工作原理

2FSK信号的产生通常有两种方式:(1)频率选择法;(2)载波调频法。由于频率选择法

0→产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和,在二进制码元状态转换(1 1→)时刻,2FSK信号的相位通常是不连续的,这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收或0

敛。载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号,这时的已调信号出自同一个振荡器,信号相位在载频变化时始终是连续的,这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛,使信号功率更集中于信号带宽内。在这里,我们采用的是载波调频法,其调制器电路原理图如图4- 9 :

图4-9 门电路与电子开关构成的调制器电原理图

由图可知,若用门电路构成调制器,其工作过程是:从“信码\IN”输入的基带信号分成两路,1路经(74LS00)反相后接至OOK2(74LS00)的控制端,另1路直接接至OOK1的控制端。从“载波f1”和“载波f2”输入的载波信号分别接至OOK1和OOK2的输入端。当基带信号为“1”时,们电路OOK1 打开,OOK2关闭,输出第一路载波;当基带信号为“0”时,OOK1关闭,OOK2打开,此时输出第二路载波,再通过相加器就可以得到2FSK调制信号。波形如图4-10 所示。

图4-10 2FSK信号波形

⑤过零检测2 FSK 信号解调电路设计与工作原理

从前面原理的介绍中,我们知道2FSK调制信号的解调若用非相干过零检测法,由图可见,必须有七个单元模块来完成。考虑到2FSK信号的产生和解调集于同一仿真电路中,已调信号未经信道传输,没有畸变、没有信道的干扰,因而采用数字电路完成限幅、微分、整流和脉冲形成四大功能是较简单的,其参考电路如图4-11 所示。电路输出信号波形如图4-12 所示。

图4-11 限幅、微分、整流、展宽电路原理图

由图可见,该脉冲形成电路用双J-K触发器74LS107、二极管、阻容等元件组成。

该电路具有单稳态特性,它的稳定状态是:=1 或Q=0。当CP端有输入信号触发时,输入信号的下降沿使电路状态发生改变:Q=1,=0。这时J-K触发器清零端的电压VRD将缓慢降低,当降至1.4V左右时,触发器清零,电路又回到稳定状态,此时,二极管导通,电容C 经二极管正向电阻rD 反向充电,因为反向充电的时常数τ充= rD C 较小,因而触发器清零端的电压会很快上升至高电位上,保证Q端维持低电平。显然,输入信号的下降沿作用后,清零

端电平下降到1.4V 左右的时间长度与脉冲宽度有关,脉冲宽度τ放= W1C ,调节W1可以改变形成脉冲的宽度。调节W1使脉冲形成电路上下两支脉冲的宽度分别小于T1/2(T1=1/f1),保证两路脉冲叠加后不混叠,但也不能使脉宽过窄,因为形成脉冲的宽度将影响低通滤波器输出幅度的幅度。

图4-12 限幅、微分、整流、展宽电路输出信号波形 ⑥ 低通滤波器电路设计与工作原理

为了获得良好的幅频特性,脉冲展宽电路输出端所接的低通滤波器的带外衰减应很快,达40dB /十倍频程。实验中要求采用巴特沃斯低通滤波器,其电路如图4-13所示。输出信号波形如图4-14所示。

图中所示的低通滤波器为二阶有源低通滤波器。能提供40dB/十倍频程衰减量,由截止频率公式:

图4-13 低通滤波器输出信号波形图

121221

R R C C ω=

图4-14 低通滤波器电原理图

⑦电压比较器电路组成与工作原理

电压比较器是集成运放非线性应用电路,他常用于各种电子设备中,所谓电压比较器就是将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较,在二者幅度相等的附近,输出电压将产生跃变,相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域

在本实验系统,电压比较器的主要任务是将低通滤波器输出的数字基带信号进行零电平判决与实现波形的变换,使之成为规则的矩形波。其基本电路构成如图4-13所示:输出信号波形如图4-14所示。

它由通用电压比较器芯片LM311构成,其反相输入端接分压电位器的中心抽头,以取得参考电压Vb;

当输入信号电压Vi≥Vb 输出为1 当输入信号电压Vi≤Vb 输出为0

图4-15 电压比较器电路原理图

图4-16 电压比较器电路输出信号波形图

⑧抽样判决器电路组成与工作原理

抽样判决器的功用是:在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定时脉冲控制)对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号。

过零检测电压比较器输出的信号,必须进行码再生电路(即抽样判决电路)才能恢复出和发送端相同的非归零码。在2 FSK通信系统中,抽样判决电路通常用触发器对判决信号进行抽样再生,其基本电路如图4-15 所示:输出信号波形如图4-16 所示。

由图可见,该电路使用D 触发器构成,其时钟信号是由码元定时电路恢复的与发送端同频同相的位同步信号。

图4-17抽样判决电路原理图

图4-18 抽样判决电路输出信号波形图五、2FSK调制与解调系统整体电路原理图与所用器材表

根据以上各单元电路的设计,得总体电路如图5-1 所示。

图5-1 总体电路图调制与解调电路各主要信号测试波形图:

元件清单

六、实验体会与建议

通过这次实验,我学习了解了FS K 调制与解调系统的结构与特性,并掌握2 FS K调制与解调系统整体电路的原理。同时熟悉了mulsitim仿真软件的相关操作,为以后进行类似课程学习打下基础。

教师签字__________

2FSK通信原理实验报告

实验课程名称:__通信原理_____________ 实验项目名称FSK 通信系统调制解调综合实验电路设计实验成绩 实验者专业班级组别 同组者实验日期年月日一部分:实验预习报告(包括实验目的、意义,实验基本原理与方法,主要仪器设 备及耗材,实验方案与技术路线等) 一、实验目的 通过2FSK通信系统综合设计实验,加强对2FSK调制器与解调器通信技术电路理解,学会查寻资料、方案比较,以及设计计算环节。学会对所学基本理论知识的综合运用;进一步提高分析解决实际问题的能力,创造一个动脑动手、独立开展电路实验的机会,锻炼分析、解决通信技术电路问题的本领,真正实现由课本知识向实际能力的转化;通过典型电路的设计与制作,初步体验从事通信产品研发的过程;增强学生的实际能力;掌握使用Multisim 软件的操作方法。 二、设计内容与要求 根据2FSK调制器与解调器的组成原理,设计出整个2FSK传输系统的实现方案与电路;技术指标: ①主载频为16KHZ; ②f1= 8KHZ; f2 =4KHZ。数字基带信号时钟频率fs=1000bit/s; ③ m序列产生器(7位或15位),作为数字基带信号,传输速率fs=1000bit/s; ④调制器采用键控方式;解调器可采用非相干解调(过零检测)技术。(在时间充足的情况下,选做2FSK的载波提取,实现相干解调或用模拟锁相环解调) 实验要求: 要求掌握调制系统(多谐振荡器、分频器、波形变换(方波-正弦波)电路、M序列发生器)与解调系统(限幅器、微分整流电路、脉冲展宽电路、比较器、抽样判决器以及压控振荡器等单元电路)设计方法;掌握调制、解调的基本原理。通过实际的方案分析进行比较,初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法;了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范,能按综合实验设计任务书的技术要求,编写设计说明,能正确地反映设计和实验成果,能正确的绘制电路图。 三、FSK调制与解调系统整体方案设计 3.1 调制设计方案 设信息源发出的是由二进制符号0,1 组成的序列,且假定0 符号出现的概率为p,1 出现的概率为1- p,它们彼此独立,那么,2FSK 信号便是1 符号对应于载频ω1,而0 对应于载频ω2(与ω1不同的另一个载频)的已调波形,而且ω1、ω2的改变是瞬间就能完成的。容易想到,2FSK 可以利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频,使其能够输出2 个不同频率的码元。 2FSK信号的产生,可以采用模拟调频法来实现,也可以采用数字键控的方法来实现。图3-1是数字键控法产生2FSK信号的原理图:

2FSKFSK 通信系统调制解调综合实验电路设计

学生学号实验课成绩 学生实验报告书 实验课程名称 开课学院 指导教师姓名 学生姓名 学生专业班级 200-- 200学年第学期

实验教学管理基本规范 实验就是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节;实验报告就是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理,改革实验成绩考核方法,改善实验教学效果,提高学生质量,特制定实验教学管理基本规范。 1、本规范适用于理工科类专业实验课程,文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照 执行或暂不执行。 2、每门实验课程一般会包括许多实验项目,除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报 告外,其她实验项目均应按本格式完成实验报告。 3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一 定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况,调整考核内容与评分标准。 4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况, 在学生离开实验室前,检查学生实验操作与记录情况,并在实验报告第二部分教师签字栏签名,以确保实验记录的真实性。 5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩,完整保存实验报告。在完成所有实 验项目后,教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册,构成该实验课程总报告,按班级交课程承担单位(实验中心或实验室)保管存档。 6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格与不及格五级评定。

实验课程名称:__通信原理_____________

图3-1数字键控法实现2FSK信号的原理图 图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。由图3-1 可知,s(t)为“1”时,正脉冲使门电路1接通,门2断开,输出频率为f1;数字信号为“0”时,门1断开,门2接通,输出频率为f2。在一个码元Tb期间输出ω1或ω2两个载波之一。由于两个频率的振荡器就是独立的,故输出的2FSK信号:在码元“0”“1”转换时刻,相邻码元的相位有可能就是不连续的。这种方法的特点就是转换速率快,波形好,频率稳定度高,电路简单,得到广泛应用。对应图3-1(a)与(b) ,2FSK调制器各点的时间波形如图3-2所示,图中波形g可以瞧成就是两个不同频率载波的2ASK信号波形e 与波形f 的叠加。可见,2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。其信号的时域表达式: ()()()()() ∑ ∑+ - + + - = k b k k b k FSK t kT t g a t kT t g a t S2 2 1 1 cos cos? ω ? ω 图3-2 2FSK调制器各点的时间波形 本次综合设计实验调制部分正就是采用此方法设计的。整个调制系统包括:载波振荡器、反相器、调制器与加法器等单元电路组成。 1、2 解调设计方案 数字频率键控( 2FSK) 信号常用解调方法有很多种,在设计中利用过零检测法。 过零检测法就是利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。解调系统组成原理框图如图3-3所示电路: g f e d c b a 位定时 抽样判决 LPF 脉冲展宽 整流 微分 限幅 图3-3 2FSK过零检测解调电路原理框图 输入的FSK 信号经限幅放大后成为矩形脉冲波,再经过微分电路得到双向尖脉冲,然后整流得到单向尖脉冲,每个尖脉冲表示一个过零点,尖脉冲的重复频率就就是信号频率的两倍。将尖脉冲去触发一单稳电路, 产生一定宽度的矩形脉冲序列,该序列的平均分量与脉冲重复频率成正比,即与输入信号成正比。所以经过低通滤波器输出的平均分量的变化反映了输入信号频率的变化,这样把码元“ 1”与“ 0”在幅度上区分开来,恢复出数字基带信号。其原理框图及各点波形如图3-4 所示。

2FSK调制解调电路设计

兰州理工大学 计算机与通信学院 2011年秋季学期 高频电子线路课程设计 题目:2FSK调制解调电路设计 专业班级:09级通信工程(4)班 姓名:赵云 学号:09250407 指导教师:张玺君 成绩: 摘要 本课程设计是一个2FSK的调制解调电路。功能是实现一个数字基带信号,经过调制信号的调制,输出一个2FSK的模拟信号,然后用锁相环进行解调,最后用Multisim软件进行仿真。在调制的时候是用变频器对输入信号进行变频,输入两个不同的频率的信号,再通过正弦振荡器对数字基带信号进行变频处理,用模拟开关对两个信号进行控制,最后输出2FSK调制信号。在解调中用锁相环对2FSK调制信号进行解调,解调出数字基带信号。 总之,我们所采用的调制技术的最终目的就是使得调制以后的信号对干扰有较强的抵抗作用,然后解调出基波信号即可。以下就是关于调制解调的课程设计,在本课程设计中调制采用的是移频键控(2FSK)进行设计,调制时采用的是锁相环解调出2FSK,最后用Multisim 进行仿真出效果。 关键词:2FSK Multisim 调制解调 目录 一.2FSK调制解调的目的及意义 (4) 1.1 目的及意义 (4) 1.2 技术要求 (4) 1.3 内容要求 (4) 二.2FSK调制解调电路的介绍 (5)

2.1 2FSK的简介 (5) 2.2 锁相环技术的简介 (5) 2.3 本课程设计的内容简介 (6) 三. 2FSK调制电路的设计 (7) 3.1 2FSK调制电路设计原理 (7) 3.2 2FSK调制电路单元电路的设计 (9) 3.3 2FSK调制的电路整体的设计 (10) 3.4 2FSK调制电路的仿真 (11) 四. 2FSK解调电路的设计 (13) 4.1 锁相环的工作原理 (13) 4.2 2FSK解调电路的设计原理 (16) 4.3 2FSK解调电路的整体设计 (17) 4.4 2FSK解调电路的仿真 (17) 五. 设计总结 (19) 附录A:参考文献 (20) 附录B:2FSK调制解调的总体电路图 (21) 附件C:元件清单 (22) 一.2FSK调制解调的目的及意义 1.1、目的及意义 通过课程设计,是学生加强对高频电子线路的技术电路的理解,学会查寻资料、方案比较,以及设计计算环节。进一步提高分析解决实际问题的能力,创造一个动脑动手、独立开展电路实验的机会,锻炼分析、解决高频电子电路问题的时候本领,真正实现由课本知识向实际能力的转化;通过典型电路的设计与制 作,加深对基本原理的了解,增强学生的实际能力。

2fsk调制解调电路设计毕业设计(论文)word格式

一、设计基本原理和系统框图 2FSK 系统分调制和解调两部分。 ①调制部分:2FSK 信号的产生方法主要有两种。第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器,如(a)图所示,使其能够输出两个不同频率的码元。第二种方法是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(b)图所示。这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同,只有一点差异,即由调频器产生的2FSK 信号,在相邻码元之间的相位是连续的,如(c)图所示;而开关法产生的2FSK 信号,则分别由两个独立的频率源产生不同频率的信号,故相邻码元的相位不一定是连续,如(d)图所示。本次设计用键控法实现2FSK 信号。 (c)相位连续 (d)相位不连续 ②解调部分:2FSK 信号的接收主要分为相干和非相干接收两类,本次设计采用非相干法(即包络解调法),其方框图如下。用两个窄带的分路滤波器分别滤出频率为1f 和2f 的高频脉冲,经过包络检波后分别取出它们的包络。把两路输出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。 2FSK n(t) FSK信号包络解调方框图 设频率 1 f代表数字信号1; 2 f代表数字信号0,则抽样判决器的判决准则: 式中x1和x2分别为抽样判决时刻两个包络检波器的输出值。这里的抽样判决器,要比较x1、x2的大小,或者说把差值x1-x2与零电平比较。因此,有时称这种比较判决器的判决电平为零电平。 当FSK信号为 1 f时,上支路相当于接收“1”码的情况,其输出x1为正弦波加窄带高斯噪声的包络,它服从莱斯分布。而下支路相当于接收“0”码的情况,输出x2为窄带高斯噪声的包络,它服 从瑞利分布。如果FSK信号为 2 f,上、下支路的情况正好相反,此时上支路输出的瞬时值服从瑞利分布,下支路输出的瞬时值服从莱斯分布。 无论输出的FSK信号是 1 f或 2 f,两路输出的判决准则不变,因此可以判决出FSK信号。 带通f1 滤波器 带通f2 滤波器 包络检波器 包络检波器 抽样判决器

2fsk调制解调设计

2FSK调制解调器综合设计 一、技术要求 设计一个2FSK调制解调电路,两个载波频率分别为4KHz和1KHz。 二、设计思路 为了根据所学知识,我们知道整个FSK调制解调电路分为调制信号、调制器、解调器、低通输出、判决输出这五个部分。 1. 调制信号 设计伪随机码产生电路,得到001001101011110的15位伪随机码,因为设计要求的两个载波频率为4KHz和1KHz,为了调制出来每个码元里包含的正弦波数目恰当,我把伪随机码的码元速率设置成500Hz。 2. 调制器 用4066芯片的开关特性做乘法器,两个开关的输入信号为两个不同频率的正弦载波,控制信号为调制信号的正反向,这样就可以在不同电平分别选通不同频率的载波,于是实现频率键控。 3. 解调器 解调器既可以用4066当作乘法器来设计,不过都避免不了用到带通滤波器对FSK信号进行滤波得到两路只有一个频率的已调信号。 4. 低通滤波器 因为解调器的输出已经有明显地码元,并且波形上下对称,就可以用包络检波器代替LPF。 5. 抽样判决 对低通输出的不平整的信号进行抽样判决,就能得到平整的波形。 三、设计电路图和仿真结果: 1.4KHz和1KHz正弦波、500Hz方波产生电路: 先设计一个方波发生电路,经过一个分频电路后,选取所需的频率的信号经过方波转正弦波电路来产生正弦波 8KHZ方波产生电路: 16分频电路:

4KHz和1KHz方波转正弦波电路: 2.伪随机码0101110的产生:

3.调制电路: 4、解调电路: 中心频率f1=4KHz、f2=1KHz带通滤波器和包络检波器:

低通滤波器: 5.抽样判决器: 最终结果:方波,伪随机码,调制信号,解调信号如图所示:

2FSK调制解调原理及设计

2FSK调制解调原理及设计 2FSK调制解调技术通常用于调制两个离散频率(频移)来表示二进 制数据流中的0和1、其中一个频率用于表示0,另一个频率用于表示1、在调制过程中,将基带数字信号转换为模拟信号,并将其移频到所需的频率。解调过程则通过检测输入信号的频率来还原原始的二进制数据流。 1.调制器设计: 调制器将二进制数据流转换为模拟信号,并在不同的频率上调制这些 信号。常见的调制器设计包括频率锁相环(PLL)和直接数字频率合成(DDS)。PLL使用反馈回路来产生一个输出信号,其频率与输入信号的 相位差很小。DDS则使用数字信号直接合成所需的频率。 2.频率选择器: 频率选择器用于选择调制信号的频率。通过控制频率选择器的开关或 滤波器,可以选择不同的频率来代表0和1、频率选择器可以是可编程的,以便在需要时切换不同的调制频率。 3.解调器设计: 解调器将传输信号转换为数字信号,使数据能够被读取和处理。解调 器通常包括一个带通滤波器和一个判决器。带通滤波器用于滤除不需要的 频率成分,使解调信号只包含所需的频率分量。判决器则用于将接收到的 信号映射到二进制数据流中的0和1 4.错误检测和纠正:

在接收端,通常还需要实施错误检测和纠正机制来提高数据传输的可靠性。常见的错误检测和纠正方法包括奇偶校验、循环冗余检测(CRC)和海明码。 2FSK调制解调技术在数字通信系统中得到了广泛的应用,特别是在无线通信领域。它具有简单可靠的特点,适用于低复杂度的通信系统。同时,2FSK调制解调技术也可以扩展为多级FSK调制解调技术,以提高数据传输速率和信号带宽利用率。 总之,2FSK调制解调是一种常见且有效的数字调制解调技术,其原理和设计涉及调制器设计、频率选择器、解调器设计以及错误检测和纠正等关键步骤。这种技术在数字通信系统中具有广泛的应用,并且可以根据需要进行扩展和优化。

2FSK调制解调电路的设计.

******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2011年秋季学期 高频电子线路课程设计 题目:2FSK调制解调电路的设计 专业班级: 姓名: 学号: 指导教师: 成绩:

摘要 在现代数字通信系统中,频带传输系统的应用最为突出。用基带数字信号控制高频载波,把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制,已调信号通过信道传输到接收端,在接收端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号,这种数字信号的反变换称为数字解调,把包含调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。 以数字信号作为调制信号的调制技术。一般采用正弦波作为载波,这种数字调制又称为载波键控。用电键进行控制,这是借用了电报传输中的术语。载波键控是以数字信号作为电码,用它对正弦载波进行控制,使载波的某个参数随电码变化。 根据正弦波受控参数的不同,载波键控可以分为三大类:移幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)。它们分别是正弦波的幅度、频率、相位随着数字信号而变化,图为三种键控相应的波形和功率谱密度。 FSK信号的产生可利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。这正是频率键控通信方式早期采用的实现方法,也是利用模拟调频法实现数字调频的方法。2FSK信号的另一产生方法便是采用键控发法,即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择。 2FSK它是利用载频频率变化来传输数字信息。数字载频信号又可分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供,它们之间的相位互不相关,这就叫相位离散的数字调频信号;若两个振荡频率由同一振荡信号源提供,是对其中一个载频进行分频,这样产生的两个载波就是相位连续的数字调频信号。 本实验电路利用移频键控法,由振荡器产生不同的载频频率作为两个不同频率的载频信号,即为相位不同的数字调频信号,由基带信号对不同频率的载波信号进行选择。通过Multisim对分析过程进行仿真,清楚的展现2FSK数字频带传输系统的结构组成和传输特性。关键词: 2FSK 调制解调仿真

2FSK调制解调电路设计

2FSK调制解调电路设计 引言: 频移键控调制(Frequency Shift Keying, FSK)是一种数字调制方式,通过改变载波频率的方式来传输信号。2FSK(2 Frequency Shift Keying)是一种常见的FSK调制方式,其基本原理是通过输入的数字信号决定载波频率的两个离散状态,从而实现数字信息的传输。在本文中,我们将介绍2FSK调制解调电路的设计。 一、2FSK调制电路设计: 1.信号波形产生器:首先,我们需要设计一个信号波形产生器来生成数字信号。该数字信号表示要传输的信息,通常是基带信号。可以使用微处理器、FPGA或其他数字电路来实现波形产生器。 2.带通滤波器:接下来,我们需要设计一个带通滤波器来选择一个特定频率范围内的频率。2FSK调制需要选择两个离散频率用于传输数据,所以我们需要设计一个可以在这两个频率范围内切换的带通滤波器。 3.频率切换电路:在2FSK调制中,我们需要能够在两种不同的频率之间切换的载波信号。为了实现这一点,我们可以使用一个开关电路,根据输入的数字信号来选择不同的频率。 4.调制电路:最后,我们将基带信号和切换后的载波信号相乘,利用频谱合并来实现2FSK调制。这个乘法操作可以通过模拟乘法器或数字乘法器来实现。 二、2FSK解调电路设计:

1.频谱分离电路:为了将调制信号中的两个频率分离开来,我们需要 设计一个频谱分离电路。这个电路可以通过使用带通滤波器和差分器来实现,带通滤波器选择一个频率范围内的信号,差分器可以根据输入信号的 相位差来判断频率是高频还是低频。 2. 相位检测电路:在2FSK解调中,我们需要检测信号的相位来确定 接收到的信号是1还是0。相位检测电路可以使用锁相环(Phase Locked Loop, PLL)或其他相位检测技术来实现。 3.信号解码器:最后,我们需要设计一个信号解码器来将解调得到的 数字信号转化为原始信息。这个解码器可以通过使用微处理器或其他数字 电路来实现。 三、总结: 2FSK调制解调电路的设计需要考虑多个因素,包括信号波形的生成、选频、频率切换、调制、频谱分离、相位检测和信号解码等。这里只介绍 了一种设计思路,具体的电路设计还需要根据具体需求进行调整。希望这 篇文章能够对2FSK调制解调电路的设计有一定的参考价值。

2FSKFSK通信系统调制解调综合实验电路设计

2FSKFSK通信系统调制解调综合实验电路设计以下是一个关于2FSK/FSK通信系统调制解调综合实验电路设计的文本,并附有示意图,共计1200字以上: 引言:2FSK(双频调制)和FSK(频移键控)是一种常用的数字调制 技术,广泛应用于通信系统中。本实验旨在设计一个基于2FSK/FSK调制 解调的通信系统电路。 1.系统概述 本系统由两部分组成:调制器和解调器。调制器负责将数字信号转换 为2FSK/FSK信号,解调器负责将接收到的2FSK/FSK信号转换为数字信号。 2.调制器设计 调制器的设计包括以下步骤: -数字信号生成:生成一个长度为N的数字信号序列,表示待传输的 信息。 -符号映射:将数字信号映射为对应的2FSK/FSK调制信号。例如,可 以将“0”映射为低频信号,将“1”映射为高频信号。 -调制信号生成:使用相应的调制技术,将映射后的2FSK/FSK信号生 成为模拟信号。例如,对于2FSK调制,可以使用两个不同的频率来表示“0”和“1”;对于FSK调制,可以使用频率的变化来表示“0”和“1”。 -输出:将调制后的信号输出至发送端。 3.解调器设计 解调器的设计包括以下步骤:

-信号接收:接收从发送端发送的调制信号。 -频率检测:检测接收到的信号的频率变化,判断其对应的数字信号。 -符号还原:根据频率的变化,将接收到的频率信号还原为对应的数 字信号。 -输出:将还原后的数字信号输出至接收端。 4.电路设计 根据调制器和解调器的设计要求,可以设计以下电路模块: -时钟模块:用于生成系统所需的时钟信号。 -数字信号生成模块:负责生成数字信号序列。 -符号映射模块:根据数字信号将其映射为2FSK/FSK信号。 -调制信号生成模块:根据2FSK/FSK信号生成调制信号。 -信号接收模块:接收从发送端发送的调制信号。 -频率检测模块:检测接收到的信号的频率变化。 -符号还原模块:根据频率变化将接收到的信号还原为数字信号。 -输出模块:负责将数字信号输出至接收端。 请参考以下示意图来完成电路设计:(以插入示意图) 5.实验步骤 -按照电路设计将各个模块进行连接,确保电路的连通和稳定性。 -进行电源供应和信号接入,调试各个模块的功能。

2FSK调制解调系统设计

2FSK调制解调系统设计 2FSK(2 Frequency Shift Keying)调制解调系统是一种常见的数字调制技术,用于将数字信号转换为模拟信号进行传输和解调。本文将重点介绍2FSK调制解调系统的设计,包括系统框图、原理以及实现过程。 一、2FSK调制解调系统框图 1.调制部分: 调制部分的主要功能是将数字信号转换为模拟信号。常见的2FSK调制方法是通过选择两个不同频率的正弦波信号,分别对应数字信号的0和 1、将数字信号经过调制电路进行调制后,输出模拟信号。 2.解调部分: 解调部分的主要功能是将模拟信号转换为数字信号。解调部分通常需要实现两个不同的带通滤波器,分别对应调制信号的两个频率。对接收到的模拟信号进行滤波后,判断输出信号对应的频率,得到数字信号的0和1 二、2FSK调制解调系统原理 1.调制原理: 2.解调原理: 2FSK解调是通过判断接收到的模拟信号的频率来确定数字信号的0和1、解调时需要接收到的模拟信号经过一个带通滤波器,分别与f1和f2对应的滤波器进行滤波,得到两个对应的滤波输出信号。根据输出信号的幅度比较,判断数字信号是0还是1

三、2FSK调制解调系统设计实现过程 1.调制部分设计: (1)选择载波频率:确定两个载波频率,分别对应数字信号的0和 1 (2)数字信号转换:将数字信号进行编码,将0对应的频率设为f1,1对应的频率设为f2 (3)调制电路设计:设计调制电路将数字信号转换为模拟信号。常 见的调制电路包括震荡电路、混频电路等。 2.解调部分设计: (1)带通滤波器设计:设计两个带通滤波器,分别对应f1和f2的 频率范围。滤波器的设计可以采用数字滤波器或者模拟滤波器。 (2)滤波输出比较:将接收到的模拟信号依次通过两个滤波器进行 滤波,得到两个滤波输出信号。比较两个输出信号的幅度大小,判断数字 信号是0还是1 3.系统参数调整和优化: 对于2FSK调制解调系统,可以根据具体的要求进行参数调整和系统 优化。例如,调制信号的频率范围选择、滤波器的带宽设计等。 总结: 2FSK调制解调系统是一种常见的数字调制技术,用于将数字信号转 换为模拟信号进行传输和解调。在设计过程中,需要考虑调制电路的设计

2FSK调制解调实验

电子信息工程学系实验报告课程名称:《通信原理》 实验项目名称:2FSK调制解调实验实验时间:2013.6.3 班级:电信102姓名:杨恒俊学号:010706233 实验目的: 1. 掌握利用systemview进行仿真的方法; 2. 掌握2FSK调制解调的基本原理。 实验环境: 电脑,systemview5.0软件。 实验原理: 1.调制原理 如果用数字信号来键控载波的频率,即信号的符号“0”对应于载波频率f1,而符号“1” 对应于载波频率f2(与f1不同的另一载波频率),这种调制称为二进制频移键控(2FSK)。2FSK 信号的产生方法有两种: (1)直接调频法 直接调频是用数字基带信号直接控制载波振荡器的振荡频率。同模拟调制一样,利用一个矩 形脉冲序列对一个载波进行调频而获得2FSK信号,如图1(a)所示。这正是频率键控通信方式 早期采用的实现方法,也是利用模拟调频法实现数字调频的方法。这种方法产生的调频信号相位 是连续的。虽然直接调频实现方法简单,但其频率稳定度较低,同时频率转换速度不能太快。 (2)频移键控法 频移键控法也称为频率选择法,其原理框图如图1(b)所示。它有两个独立的振荡器,在 二进制基带脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的频率源进行选择,使得在一个码元持续 时间内输出其中的一路载波。键控法产生的2FSK信号频率稳定度高且没有过渡频率,除此之外 它还具有很高的转换速度。 但是,频移键控在转换开关发生转换的瞬间,两个高频振荡器的输出电压通常是不相等的, 于是,得到的2FSK信号在基带信息变换时电压会发生跳变,这种现象称为相位不连续现象,这 是频移键控特有的情况。 图1 2FSK信号的产生原理框图 2. 2FSK信号的解调 二进制频移键控信号可以采用非相干解调和相干解调两种方法来解调,其相应的原理图如图 2所示。 二进制频移键控信号的解调原理是将二进制频移键控信号分解为上下两路二进制振幅键控 信号,分别进行解调,通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。除了上述两种方 成绩: 指导教师(签名):

2FSK调制与解调系统设计

2FSK调制与解调系统设计 引言: 频移键控(FSK)是一种基于频率变化来传输信息的调制技术,它在很多应用中被广泛使用,如无线通信、数据传输等。本文将介绍2FSK调制与解调系统设计的原理和实现。 1.系统设计要求: 设计一个2FSK调制解调系统,满足以下要求: -使用两个信号频率(f1和f2)进行二进制调制,其中f1表示二进制‘0’,f2表示二进制‘1’。 -采用正弦波作为调制波形,调制指数保持为1 -采用相干解调方式进行解调。 2.系统设计步骤: (1)调制设计: 然后,使用正弦波产生器生成对应信号频率的正弦波。将正弦波与二进制码序列进行调制,可以通过调制电路(如倍频器,可变频率的振荡器等)完成。 最后,得到调制信号。 (2)解调设计: 采用相干解调方式进行解调。相干解调是通过与已知频率的正弦波进行相乘,在经过低通滤波器之后,得到原始信号的解调结果。

首先,设计一个频率锁定环路(PLL),用于锁定接收信号的频率,确定解调时所采用的解调频率。 然后,通过解调电路对接收的信号进行解调。解调电路的关键在于使用与PLL锁定频率相同的正弦波对接收信号进行相乘。相乘之后,经过低通滤波器,得到解调信号。 最后,通过解调信号恢复原始的二进制码序列。 3.系统实现: (1)调制实现: 根据系统设计要求,选择两个信号频率(f1和f2)。通过正弦波产生器生成这两个频率的正弦波。 将正弦波与二进制码序列进行调制,采用合适的调制电路完成调制。 根据调制原理,可以得到调制信号。 (2)解调实现: 设计一个频率锁定环路(PLL),用于锁定接收信号的频率。频率锁定环路通常包括相位锁定环和频率鉴别器。 通过解调电路对接收的信号进行解调。解调电路采用与PLL锁定频率相同的正弦波进行相乘,经过低通滤波器得到解调信号。 通过解调信号恢复原始的二进制码序列。 4.总结: 本文介绍了2FSK调制解调系统的设计原理和实现步骤。调制部分使用两个信号频率对应二进制码,采用正弦波进行调制;解调部分采用相干

2FSK调制解调原理及设计

一.2FSK 调制原理: 1、2FSK 信号的产生: 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如,1码用频率f1来传输,0码用频率f2来传输,而其振幅和初始相位不变。故其表示式为 { )cos()cos(21122)(θωθωϕ++=t A t A FSK t 时 发送时发送"1""0" 式中,假设码元的初始相位分别为1θ和2θ;112 f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率;幅度为A 为一常数,表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种: (1)模拟法,即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1(a )所示。 (2)键控法,用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路,以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1(b )所示。 这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同,只有一点差异,即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的,而键控法产生的2FSK 信号,则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号,故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 2FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知,一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和,即 ) cos(])([)cos(])([) cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθωϕ+-++-=+++=∑∑∞ -∞ =∞ -∞ =t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK 其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。

设计性实验——2FSK调制、解调

设计性实验2FSK 调制、解调实验 一、实验目的 1 •掌握用移频键控法产生2FSK信号的原理及硬件实现方法; 2 •掌握用过零点检测法解调2FSK信号的原理及硬件实现方法; 3.加深对位同步信号提取原理的理解,了解其硬件实现方法; 4.了解锁相环对消除相位抖动的原理及作用。 二、实验内容 1. 2FSK调制〔发送〕实验。 2. 2FSK解调〔接收〕实验。 3. 位同步提取实验。 4. 眼图、奈奎斯特准那么实验。 5. 归零码与位定时实验。 6. 眼图与判决时间选取实验。 三、实验仪器及设备 1. 20M H裁踪示波器GOS-6021 1 台 2. 函数信号发生器/计数器SP1641bB 1 台 3. 直流稳压电源GPS-X303/C 1 台 4. 万用表 1 块 5. 2FSK调制解调实验箱 1 个 四、实验原理及电路 〔一〕实验原理 实现数字频率调制的方法很多,总括起来有两类: 直接调频法和移频键控法。 本实验使用的是移频键控法,它便于用数字集成电路来实现。移频键控,或称数字频率调制,是数字通信中使用较早的一种调制方式。数字频率调制的根本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。在数字通信系统中,这种频率的变化不是连续的,而是离散的。比方,在二进制的数字频率调制 系统中,可用两个不同的载频来传递数字信息,故移频键控常写作 2FSK(Frequency Shift Keying) 。 2FSK广泛应用于低速数据传输设备中,根据国际电报和咨询委员会(CCITT)的建议,传输速率为1200波特以下设备一般采用2FSK 2FSK方法简单、易于实现,解调不需要恢复本地载波,可以异步传输,抗噪声和抗衰落性能也较强。因此,2FSK已成为在模拟网上利用调制解调制器 来传输数据的低速、低本钱的一种主要调制方式。 在一个2FSK系统中,发端把基带信号的变化规那么转换成对应的载频变化,而在收

2FSK调制解调电路的设计毕业设计

信息职业技术学院 毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目:2FSK调制解调电路的设计专业:通信技术 班级:通技06-2 学号: 姓名: 指导教师:

信息职业技术学院毕业设计(论文)任务书

目录 摘要 ................................................. 错误!未定义书签。第一章绪论 ......................................... 错误!未定义书签。第二章方案设计 ....................................... 错误!未定义书签。 方案比较 ......................................... 错误!未定义书签。 键控法 ....................................... 错误!未定义书签。 模拟调制法 ................................... 错误!未定义书签。 方案论证 ......................................... 错误!未定义书签。第三章硬件设计 ....................................... 错误!未定义书签。 器件介绍 ......................................... 错误!未定义书签。 NE564介绍.................................... 错误!未定义书签。 2CD4016介绍.................................. 错误!未定义书签。 锁相环的大体工作原理 ......................... 错误!未定义书签。 2FSK调制电路设计................................. 错误!未定义书签。 2FSK解调器电路设计............................... 错误!未定义书签。总结 ................................................. 错误!未定义书签。致谢 ................................................. 错误!未定义书签。参考文献 ............................................... 错误!未定义书签。附录12FSK调制电路.................................. 错误!未定义书签。附录22FSK解调电路.................................. 错误!未定义书签。

FSK调制解调电路的设计

世嘉科技职业技术学院 毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目: 2FSK调制解调电路的设计 (锁相环NE564) 专业: 通信技术 班级: 通技07-1 学号: 0710207086 姓名: 李宗盛 指导教师: 杨柳游岩松 二00九年十二月十五日

世嘉科技职业技术学院毕业设计(论文)任务书

目录 目录 .................................................................................................................................... I 摘要 (1) 第1章绪论 (2) 第2章方案设计 (3) 2.1方案比较 (3) 2.1.1键控法 (3) 2.1.2模拟调制法 (4) 2.2方案论证 (5) 第3章硬件设计 (6) 3.1器件介绍 (6) 3.1.1NE564介绍 (6) 3.1.22CD4016介绍 (8) 3.1.3锁相环的基本工作原理 (8) 3.1.4相位模型介绍 (9) 3.1.5环路滤波器介绍 (10) 3.1.6压控振荡器介绍 (10) 3.22FSK调制电路设计 (10) 3.32FSK解调器电路设计 (12) 总结 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录12FSK调制电路 (17) 附录22FSK解调电路 (18)

摘要 本文采用锁相环专用集成电路NE564,实现了2FSK调制电路和解调电路的设计。本设计首先对本次设计的思路进行的阐述,对数字调制解调的基本原理、集成电路NE564的内部结构与基本工作原理进行了详细的介绍,并基于NE564设计了2FSK 调制解调电路,最后详细给出了制作电路的步骤和方法以与在制作过程当中的问题,得出的结论。测试表明,该电路的中心频率f0=5MHz,在Uim≥1V,与无外部干扰,解调后误码率为0。 关键词2FSK;调制;解调;NE564;CD4016

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