高频电子线路课程设计实验报告--2FSK调制解调电路的设计
2FSK调制解调电路的设计
摘要
数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。
本次高频电子线路课程设计以2FSK信号的调制解调为题目，以?高频电子线路?及?通信原理?课程所学知识作为铺垫，借助Multisim仿真软件来完成。该设计模块包括信源调制、发送滤波器模块及解调，并对各个模块进行相应的参数设置。在此根底上熟悉Multisim的根本功能及操作，最后，通过观察仿真图形进行波形分析及系统的性能评价。
关键词：2FSK 调制解调Multisim
目录
前言3
一、设计任务介绍4
二、Multisim软件的介绍5
2.1 软件的开展与简介 (5)
2.2 Multisim10的特点 (5)
三、方案论证8
3.1 调制电路论证8
解调电路论证9
四、单元电路设计12
4.1 调制局部12
4.2 解调局部14
五、Multisim的仿真 (17)
5.1 调制电路波形的仿真 (18)
5.2 解调电路波形的仿真 (18)
5.3结果分析 (19)
六、考前须知 (20)
七、总结21
参考文献22
附：元器件引脚图23
前言
在实际通信系统中，大局部信道不能直接传输基带信号，必须用基带信号对载波波形的参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即以正弦波作为载波的数字调制系统。和模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频和调相三种根本形式。调频信号即2FSK信号是数字通信系统使用较早的一种通信方式，由于这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。
2FSK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。假设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；假设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。
一、设计任务介绍
设计的目的在于通过做这个课程设计，掌握常用软件的使用，能够把高频电子线路上面学习的一些理论知识经过软件设计出一个完整的二进制频移键控调制和解调。通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比拟，以及设计计算等环节。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时机，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，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，加深对根本原理的了解，增强学生的实践能力。
设计的意义在于通过设计二进制频移键控调制和解调，使学生对高频电子线
路中的二进制频移键控调制和解调能进一步深入理解和学习。把书上的理论通过自己的设计与现实问题结合起来，在加强理论学习的同时增强了自己的动手能力。课程设计是我对通信系统的认识不再只是停留在书本上，通过软件仿真的结果与书上的结论相比照，能够更加直观的理解书上的理论。在做课程设计的同时，进一步深入的学习了Multisim的使用，认识到了Multisim在通信系统设计方面的优势。虽然还不能说完全掌握了它的使用，但是却对它长生了很大的兴趣，对以后的学习打下了坚实的根底。
掌握调制、解调的根本原理。通过实际方案的分析比拟，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标准，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。
二、Multisim软件的介绍
2.1 软件的开展与简介
Multisim是美国国家仪器〔NI〕推出的以Windows为根底的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作，包括电路原理图图形及电路硬件描述语言的输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
主要内容为基于Multisim的模拟乘法器应用设计与仿真。阐述了双边带调幅及普通调幅、同步检波、混频、乘积型鉴相电路的原理，并在电路设计与仿真平台Multisim11仿真环境中创立集成模拟乘法器MC1496电路模块，利用模拟乘法器MC1496完成各项电路的设计与仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样无需懂得深入的SPICE技术
就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
NI Multisim软件结合了直观的捕获和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim,可以立即创立具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器仿真电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SingnalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比拟具有模拟数据的实现建模测量。
它有丰富的元件库，为用户提供元器件模型的扩充和技术；虚拟测试仪器仪表种类齐全，其操作方法与实际仪器十分相似；具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等18 种电路分析方法，根本上能满足一般电子电路的分析设计的要求；提供了多种输入输出接口，Multisim2001 可以与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件Pspice之间的文件接口，也能通过Windows 电路图送往文字处理系统中进行编辑排版，同时还支持VHDL和Verilog HDL语言的电路仿真与设计。
Multisim10的特点
Multisim10 把所有的元件分成13类库，再加上放置分层模块、总线、登录网站共同组成元件工具栏。
Multisim10提供了18种仪表，仪表工具栏通常位于电路窗口的右边，也可以
用鼠标将其拖至菜单的下方，呈水平状。
(1)Multisim10是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。其元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，因此可以很方便地在工程设计中使用。
(2)Multisim10 的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、信号发生器、双通道示波器、直流电源；还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图示仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真度测量仪、频谱分析仪和网络分析仪等。
(3) Multisim10 具有较详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等，以帮助设计人员分析电路的性能。
(4) Multisim10可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及局部微机接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的过程中还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据。
Multisim10是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。它用软件的方法模拟电子线路元器件和仪器仪表，实现了“软件即元器件〞和“软件即仪器〞。Multisim10是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，该软件
为电子工程师提供了一个电路设计与仿真平台，不仅与国际著名的模拟电路仿真软件spice兼容，而且具有较强的VHDL和Verilog设计与仿真功能。它具有界面形象、直观易懂、采用图形方式创立电路的特点；它丰富的元件库中提供了超过16000个组件，全部采用世纪模型，确保了仿真结果的真实性和实用性；它采用开放式的库管理模式，能自动地生成模拟和数字组件模型，这对新器件的补充十分有利。multisim10的虚拟测试仪器种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、信号发生器、双通道示波器、直流、交流电源；还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图示仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真度测试仪、频谱分析仪和网络分析仪等。
Multisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。
Multisim〔电子工作平台〕软件，是一种在电子技术界广为应用的优秀计算机仿真设计软件，被誉为"计算机里的电子实验室"。其特点是图形界面操作，易学、易用，快捷、方便，真实、准确，使用Multisim可实现大局部硬件电路实验的功能。最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是Multisim软件的一大特色。它采用直观的图形界面创立电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
三、方案设计与论证
频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK 中，载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为：
典型波形如下列图所示。由图可见。2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成：
)cos()]([)cos(])([)(2_
12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ϕωθω+-++-=∑∑ 图 2FSK 时间波形
3.1 调制方案设计与论证
FSK 信号的产生有两种方法：直接调频法和频移键控法。
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。
本实验采用键控法产生2FSK 信号，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，就
2FSK 调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。如下原理图：
图3.2 键控法原理框图
3.2 解调方案设计与论证
2FSK 信号的方式除了有过零检测法、包络检波法还可以用锁相环电路来完
成解调。下面将对这几钟方法进行介绍和比拟：
包络检波法
由于一路2FSK信号可视为两路2ASK信号，所以，2FSK信号也可以采用包络检波解调。性能分析模型如下所示:
图3.3 包络检波法模型图
与同步检测法解调相同，接收端上下支路两个带通滤波器的输出波形
和分别表示为下式:
经过调制后的2FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器f1、f2滤出不需要的信号，然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。
过零检测法
单位时间内信号经过零点的次数多少，可以用来衡量频率的上下。数字调频波的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数可以得到关于频率的差异，这就是过零检测法的根本思想。过零检测法方框图及各点波形如图4所示。2FSK输入信号经放大限幅后产生矩形脉冲序列，经微分及全波整流形成与频率变化相应的尖脉冲序列，这个序列就代表着调频波的过零点。尖脉冲触发一宽脉冲发生器，变换成具有一定宽度的矩形波，该矩形波的直流分量便代表着信号的频率，脉冲越密，直流分量越大，反映着输入信号的频率越高。经低通滤波器就可得到脉冲波的直流分量。这样就完成了频率－幅度变换，从而再根据直流分量幅度上的区别复原出数字信号“1”和“0”。
图过零检测法方框图及各点波形图
锁相环路是一种反应控制电路，简称锁相环〔PLL〕。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。
锁相解调框图如下所示：
图3.5 PLL 解调原理框图
2FSK 信号的解调可才用调制跟踪环,VCO 要保证能跟踪上与传号,空号相对应的两个频率.当FSK 信号输入时,LF 输出端有上下电平输出,它们分别与传号空号相对应.再经过放大整形就可以解调出原来的数字基带信号.锁相解调器由于具有跟踪特性,低门限特性,与相干解调器相比约有4dB~5dB 门限改善.因此在信号为低信噪比时,采用PLL 可以降低误码率。故在上述三种解调方法中选择PLL 电路。
四、单元电路设计
4.1 调制局部
要将基带信号NRZ 码经过2FSK 调制成为2FSK 信号，我们采用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立的频率源的真的作为输出。键控法产生的FSK 信号频率稳定度可以做得很高并且没有过度频率，它的转换速度快，波形好。
模拟开关电路
输入的基带信号由转换开关分成两路，一路控制f1=32KHz 的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz 的载频。当基带信号为“1〞时，模拟开关1翻开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz ，当基带信号为“0〞时，模拟开关2开通。此
PD LF VCO
调频波 调制信号
时输出f2=16KHz ，于是可在输出端得到FSK 已调信号。
图4 模拟开关电路
图 模拟开关电路
射随选频电路
图 射随选频电路
电路中的两路载频由内时钟函数发生器产生，分别经射随、LC 选频再送至模拟开关。
LC 选频电路函数： 最终可得到调制电路如下：
图 调制局部电路
4.2 解调局部
模拟乘法器
模拟乘法器是一种完成两个模拟信号〔电流或电压〕相乘作用的电子器件。它具有两个输入端对和一个输出端队，是三端对有源器件，它有两个输入端口，即X 和Y 输入端口。
在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用别离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越。所以目前在无级通信、播送电视等方面应用较多。集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。
根据双差分对模拟相乘器根本原理制成的弹片集成相乘器MC1496是四象限的乘法器。
图 MC1496的内部电路
其中V7、R 、V8、R2、V9、R3和R5等组成多路电流源电路，V7、R5、R1为电流
LC
f π21=
源的基准电路，V8、V9分别供应V5、V6管恒值电流I0/2,R5为外接电阻，可用以调节I0/2的大小。由V5、V6两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻RY,利用RY 负反应作用，以扩大输入电压U2的动态范围。RC 为外接负载电阻。
根据差分电路的工作原理，可以得到：
T
CS c c U u th i i i 2121=- (3-3) T
C c c U u th i i i 21634=- (3-4) T
c c U u th
i i i 22065=- (3-5) 锁相环工作原理 锁相环是个相位误差控制系统。它比拟输入信号和压控振荡器输出信号之间的相位差，从而产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以到达与输入信号同频。在环路开始工作时，如果输入信号频率与压控振荡器频率不同，那么由于两信号之间存在固有的频率差，它们之间的相位差势必一直在变化，结果鉴相器输出的误差电压就在一定范围内变化。在这种误差电压的控制下，压控振荡器的频率也在变化。假设压控振荡器的频率能够变化到与输入信号频率相等，在满足稳定性条件下就在这个频率上稳定下来。到达稳定后，输入信号和压控振荡器输出信号之间的频差为零，相差不再随时间变化，误差电压为一固定值，这时环路就进入“锁定〞状态。这就是锁相环工作的大致过程。以上的分析是对频率和相位不变的输入信号而言的。如果输入信号的频率和相位在不断地变化，那么有可能通过环路的作用，使压控的频率和相位不断地跟踪输入频率的变化。锁相环具有良好的跟踪性能。假设输入FM 信号时，让环路通带足够宽，使信号的调制频谱落在带宽之内，这时压控振荡器的频率跟踪输入调制的变化。对于锁相环的详
细分析可参阅有关锁相技术的书籍。在此仅说明锁相环鉴频原理。可以简单地认为压控振荡器频率与输入信号频率之间的跟踪误差可以忽略。因此任何瞬时，压控振荡器的频率ωv(t)与FM波的瞬时频率ωFM(t)相等。FM波的瞬时角频率可表示为假设VCO具有线性控制特性，其斜率Kv〔压控灵敏度〕为〔弧度／秒·伏〕，而VCO在Sd(t)＝0时的振荡频率为ωo’，那么当有控制电压时，VCO的瞬时角频率为
令上两式相等，即ωv(t)≈ωFM(t)，可得其中ωo为FM波的载频，ωo’为压控振荡器的固有振荡频率，两者皆为常数。因此上式
第一项为直流项，可用隔直元件消除，或者开始时已经把压控振荡器的频率调整为ωo=ωo’。因此上式还可进一步写成可见，锁相环输出，除了常系数Kf／Kv 之外，近似等于原调制波形f(t)，因而到达频率解调的目的。
图解调局部电路
五、Multisim的仿真
载波频率f1=8KHZ 载波幅值5mv
载波频率f2=16KHZ 载波幅值5mv
5.1 解调电路
利用Multisim仿真结果如下：
图调制局部仿真结果
5.2 调制电路
图解调局部仿真结果
5.3 结果分析
经比照，仿真结果与计算结果存在差异，幅值在传输过程中存在损耗，即并
不是完全与计算结果所得幅值相同，而是低于1/2.解调后波形的失真是由于载波并不能完全到达同步。
六、考前须知
1、调制模块中，如果调制结果不明显，可以加大载波频率，一般来说载波频率要比基带频率大得多。
2、在选择带通滤波器的参数时候严格按照需要的频率范围取值，通过计算载波和基带信号的频率可以得出频率范围取值。
3、在整个仿真过程中，各模块的参数设置十分重要，一定要设置适宜的参数，才会得出所需的信号。
4、由于电路中选择的芯片作用，相乘器的最大容许输入电压与电路中本机振荡电压相差不大，致使产生的解调信号波形产生少许失真。
5、在乘法器的输出端口有少许的载频泄漏，在低通滤波器滤除时仍然留有少许，对解调出的波形产生干扰，从而产生少许失真。
6、信号传递过程中，频率和相位偏移都会影响波形的质量，从而产生失真。
七、总结
经过为期两周的课程设计，在同学和老师的帮助下我顺利的完成任务。不同于在教室上的理论，这次的课程设计需要将我们平时学习的知识学以致用因为是以所学理论为根底，所以在课程设计的过程中，我又重温了２ＦＳＫ的调制与解调等知识，更加熟悉了Ｍｕｌｔｉｓｉｍ的根本功能和操作，学会了独立建立模型，分析调制与解调结果，和参加噪声之后的情况，通过自己不断地调试，更好的理解参加噪声对信道的影响。
通过这次课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了实际操作能力，综合素质也得到了提高，进一步加深了我们对专业的认识和激发了我们对专业的兴趣。同时也锻炼了我们独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。而且本次设计有自己和队友共同完成。加强了和别人沟通的能力已经团队精神，对我们走向社会是个很好的锻炼。
参考文献
[1] ?通信电子线路? 主编：刘泉武汉理工大学出版社
[2] ?电子线路设计、实验、测试? 主编：谢自美华中理工大学出版社
[3] ?电子技术根底? 主编：康华光高等教育出版社
[4] ?通信原理? 主编：樊昌信曹丽娜国防工业出版社
[5] ?电脑辅助电路设计－multisim2001? 主编：韦思健中国铁道出版社
[6] ?扩展频谱通信及其多址技术? 主编：曾兴雯西安电子科技大学出版社
[7] ?通信原理与通信技术? 主编：徐国平电子工业出版社
[8]?通讯原理教程? 主编：樊昌信电子工业出版社
[9] ?Multisim进行电子电路设计的教学研究? 主编：余群人民邮电出版社
[10] ?通信电子线路? 主编：侯丽敏清华大学出版社
附：元器件引脚说明
模拟开关4066BD引脚图
模拟乘法器MC1496引脚图
高频电子线路课程设计实验报告--2FSK调制解调电路的设计
2FSK调制解调电路的设计 摘要 数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。 本次高频电子线路课程设计以2FSK信号的调制解调为题目，以?高频电子线路?及?通信原理?课程所学知识作为铺垫，借助Multisim仿真软件来完成。该设计模块包括信源调制、发送滤波器模块及解调，并对各个模块进行相应的参数设置。在此根底上熟悉Multisim的根本功能及操作，最后，通过观察仿真图形进行波形分析及系统的性能评价。 关键词：2FSK 调制解调Multisim 目录 前言3 一、设计任务介绍4 二、Multisim软件的介绍5 2.1 软件的开展与简介 (5) 2.2 Multisim10的特点 (5) 三、方案论证8 3.1 调制电路论证8 解调电路论证9 四、单元电路设计12 4.1 调制局部12
4.2 解调局部14 五、Multisim的仿真 (17) 5.1 调制电路波形的仿真 (18) 5.2 解调电路波形的仿真 (18) 5.3结果分析 (19) 六、考前须知 (20) 七、总结21 参考文献22 附：元器件引脚图23
前言 在实际通信系统中，大局部信道不能直接传输基带信号，必须用基带信号对载波波形的参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即以正弦波作为载波的数字调制系统。和模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频和调相三种根本形式。调频信号即2FSK信号是数字通信系统使用较早的一种通信方式，由于这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。 2FSK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。假设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；假设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。 一、设计任务介绍 设计的目的在于通过做这个课程设计，掌握常用软件的使用，能够把高频电子线路上面学习的一些理论知识经过软件设计出一个完整的二进制频移键控调制和解调。通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比拟，以及设计计算等环节。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时机，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，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，加深对根本原理的了解，增强学生的实践能力。 设计的意义在于通过设计二进制频移键控调制和解调，使学生对高频电子线
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。 FSK 信号包络解调方框图 设频率1f 代表数字信号1；2f 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1f 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2f ，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1f 或2f ，两路输出的判决准则不变，因此可以判决出FSK 信号。
2FSK调制课程设计 一、设计目的： 1、增强学生对FSK调制工作原理及电路组成。 2、增强学生动手能力。 二、设计内容： 1、设计能实现2FSK调制的电路。 2、将所设计的电路制成实物，使其能实现其功能。 三、设计原理： 1、2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传息的状态的，被调载波的频率随着二进制序列0、1状态而变化，即载频为f0时代表传0，载频为f1时代表传1。显然，2fsk 信号完全可以看成两个分别以f0和f1为载频。以a n 和 为被传二进制序列的两种2ask信号的合成。2fsk信号的典型时域波形如下图所示，其时域数学表达式为 -A
t nT t g a t nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(ωω??????-+??????-=∑∑x 式中，002f πω =，112f πω=，n a 是n a 的反码，即 ???=P P a n －概率为概率为110 ???=P P a n －概率为概率为101 2、原理框图： 四、 设计步骤： 1、 根据原理框图设计出实验电路，如下图：
如下图：
2.1、模拟开关电路: 其中，模拟开关用的原件的CD4066，其管脚图如下图：
本设计只用到了该元件的电源脚14号管脚、接地脚7号管脚、载波输入端1号和10号管脚、输出端2号和11号管脚、基带信号输入端（控制端）12和13号管脚。 模拟开关电路中还有一个反相器，所用的原件是74LS04，其管脚图如下图：
本设计中仅用到了该原件的输入端1号管脚、输出端2号管脚、电源脚14号管脚、接地脚7号管脚。 2.2跟随器电路： 其中，跟随器所用的原件是TL082，其管脚图如下图：
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
2 00 - - 2 00 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_____________
实验四F S K调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。 2、掌握FSK非相干解调的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、9号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 FSK调制及解调实验原理框图 2、实验框图说明 基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一FSK调制 概述：FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KH。 4、实验操作及波形观测。 （1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。 （2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。 实验项目二FSK解调 概述：FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。 1、保持实验项目一中的连线及初始状态。 2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解调输出），验证FSK解调原理。 3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-FSK，观测眼图。
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（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。
2FSK的调制与解调 实验题目:移频键控FSK调制与解调系统设计实验一(实验目的 1(加深对数字调制中移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。 2(学会综合地、系统地应用已学到的知识，对移频键控FSK调制与解调系统电路的设计与仿真方法，提高独立分析问题与解决问题的能力。 二(实验任务与要求 构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统，具体要求是: 主载波频率:11800HZ 载波1频率:2950HZ(四分频) 载波2频率:1475HZ(八分频) 数字基带信号NRZ:7位M序列，传输速率约为400波特。 FSK调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路(或集成模拟开关)与采用集成模拟乘法器，利用键控法实现。 FSK解调器可以采用非相干解调法或过零检测法实现。 传输信道不考虑噪声干扰，采用直接传输。 整个系统用EWB软件仿真完成。 三、2FSK 调制与解调系统原理与电路组成 数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率。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。注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK及相位不连续的FSK之分。并分别记作CPFSK及DPFSK。
根据实验任务的要求,本次设计实验采用的是相位连续的FSK调制器与非相干解调器,其电路构成如图1-1所示.: 图1-1 2FSK调制与解调系统电路原理图 1,2FSK调制系统设计 本次综合设计实验的调制系统主要由 主载波振荡器、分频器、,序列发生器、 调制器、相加器构成。其调制电路的组成 框图如图1-2所示 由图可以看出，当信码为“,”时， 分频链作,分频，即输出频率图1-2 FSK 调制器电路组成框图为2950Hz载波，信码为“,”时，分频链作,分频，输出频率为1475Hz载波。如此一来，多谐振荡器输出的载波，通过不同次数的分频，就得到了两种不同频率的输出，经相加器后，从而在输出端得到不同频率的已调信号，即FSK信号，完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。
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 { )c o s ()c o s (21122)(θωθωϕ++=t A t A F S K 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 ) c o s (])([)c o s (])([) c o s (·)()c o s ()()(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、奈奎斯特准则实验。 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 1.20MHZ双踪示波器 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。数字频率调制的基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。比如，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，根据国际电报和电话咨询委员会(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已成为在模拟电话网上利用调制解调制器来传输数据的低速、低成本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则转换成对应的载频变化，而在收端则完成与发端相反的转换。由于2FSK信号的信道中传输的是两个载频
2FSK调制与非相干解调 一、实验目的 1. 掌握2FSK调制与解调原理； 2. 掌握仿真软件Systemview的使用方法； 3. 完成对2FSK调制与解调仿真电路设计，观察2FSK波形及其功率谱密度。 二、仿真环境 Windows98/2000/XP SystemView5.0 三、2FSK调制解调原理 1．2FSK调制原理 2FSK信号的产生方法主要有两种，其方框图分别如下图1(a)、(b)所示 (a) 调频法(b)开关法 图1 FSK信号的产生方法 2．2FSK解调原理 2FSK信号的接收也分为相干和非相干接收两类。二者原理方框图如下图2（a）、(b)所示：
（a ）2FSK 的非相干解调方框图 图2 2FSK 的解调原理方框图 四、2FSK 调制解调仿真电路 1．仿真参数设置 1）信号源参数设置：基带 信号码元速率设为101==T R B 波特，2FSK 信号中 Hz f 201=，Hz f 500=，中心载频则为Hz f s 35=。(说明：各载频设得较低，目的主要 是为了降低仿真时系统的抽样率，加快仿真时间。) 2）系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应大于等于10倍的载频。本次仿真取10，即1000Hz 3）系统时间设置：通常设系统Start time=0。为能够清晰观察每个码元波形及MSK 信号的功率谱密度，在仿真时对系统Stop time 必须进行两次设置，第一次设置一般取系统Stop time=6T~8T ，这时可以清楚地观察到每个码元波形；第二次设置一般取系统Stop time=1000T~5000T ，这时可以清楚地观察到MSK 信号的功率谱密度。 2．2FSK 信号调制与解调的仿真电路图 2FSK 信号调制与解调的仿真电路如图3、图4。
目录 一、基本设计原理与系统框图 (2) 1.基本设计原理 (2) 2.系统框图 (2) 二、单元电路设计 (3) 1.整形单元电路设计 (3) 2.单稳单元电路设计 (3) 3.低通滤波器的设计 (5) 4抽样器电路的设计 (5) 5总电路图 (8) 三、SystemView仿真与结果 (9) 1.系统仿真 (9) 2.仿真波形 (10) 四、心得体会 (11) 一、基本设计原理与系统框图
1.基本设计原理： 2FSK信号的解调方法有：包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。本设计主要采用过零检测法。由于数字调频波的过零点数随着不同的载波而不同，所以检测过零点的次数可以得到关于频率的差异，这就是过零检测法的基本思想。我们将2FSK信号的通过整形，形成矩形脉冲，分别送入单稳触发器实现上升沿触发。进入单稳触发器实现下降沿触发的，然后将两个单稳触发器输出脉冲相加。相加器采用或门实现。这一过程实际起到微分、整流、脉冲形成的作用。所得到的是与频率变化相应的脉冲序列。这个序列就代表的调频波的过零点。脉冲序列经过低通滤波器滤除高次谐波便能得到对应的原数字基带信号。 2.系统框图： 1.整形单元电路设计： 利用施密特触发器状态转换过程中的正负反馈作用，可以将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲。输入的信号只要幅度大于vt，
即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。所以为了将正弦信号变为方波信号可以用施密特触发器的波形转换功能来实现。其中反向器74HC04的功能主要是：高速CMOS--六反相器、对称的传输延迟和转换时间。 整形单元电路 2.单稳单元电路设计： 单稳单元有2个单稳电路组成，分别被设置成上升沿触发和下沿触发，他们与相加器一起对信号进行微分、整流处理，同时还能控制脉冲的宽带，芯片74LS123内有两组多谐振荡器。这个直流触发多谐振荡器的特点是由三种方法控制脉冲宽度，最基本的是选取外部的RC值来控制。IC内部已经有一个定时脉电阻。（内部时间选择电阻器只在LS122上），因此允许只外接定时电阻使用。其功能特点：清零终止输出脉冲；为VCC和温度变化补偿；直流触发是高电平或电平逻辑输入。要想用74LS123设计单稳电路，必须理解器功能表和引脚图。 74LS123功能表如图： Inputs Outputs Clear A B Q Q L X X L H X H X L H
2FSK调制及解调器的设计与实现 学号：01085064姓名：梁东进
2FSK调制与解调 一、设计目的 1. 经历工程设计与实现过程，为后续进行毕业设计奠定工作基础； 2.掌握2FSK的调制与解调的实现方法； 3.遵循本系统的设计原则，理顺基带信号、传输频带及两个载频三者间相互间的关系； 4.加深理解2FSK调制器与解调器的工作原理，学会对2FSK工作过程进行检查及对主要性能指标进行测试的方法。 二、设计内容 1. 根据2FSK调制器与解调器的组成原理设计实现方案； 2. 理顺低通滤波器3db带宽与基带信号传输速率间的关系，两个载频间隔和基带信号速率间的关系； 3. 用硬件电路或软件模拟实现设计方案。 4. 着眼于时间、频率、频谱、频带，观察2FSK信号。在时域，观察单元电路各点的波形、眼图、误码；在频域，观察已调信号、调制信号的频谱，测算传输带宽；测量两个载频频率； 5. 根据实验记录的波形和数据，分析2FSK调制解调过程和性能。 三、2FSK信号调制解调原理 在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，完成频谱搬移，变换成频带信号后，才能在带通传输特性的信道中传输。 在二进制数字调制中，若载波的频率随二进制数字基带信号在f1和f2两个载频间切换，则产生二进制移频键控制信号（2FSK信号）。二进制移频键控制信号的产生方法如图1所示。图1（a）是采用数字键控的实现方法，图1（b）是方波2FSK信号的时间波形。 2 图1 （a）2FSK调制框图
在图1（a ）中，两个载频受输入的二进制基带信号控制，在一个码元 TS 期间，输出 f1 或 f2 两载频之一。若二进制基带信号的“1”对应于载频 f1，“0”对应于载频 f2，则二进制移频键控制信号的时域表达式为： 式中，A 为两个载波的幅度（数字电路的输出幅度，设两幅度正好相等)ω1=2πf1，ω2=2πf2，θ1和θ2是两个载频的初始相角；m1(t) 和 m2(t)是周期开关函数，定义为： 且m 1(t)和m 2(t)满足下列关系式： 二进制移频键控信号的解调可采用相干解调和非相干解调。从最佳解调的观点看，相干解调具有最佳的抗干扰性能，但相干解调必须依赖于解调端恢复准确频率和相位的参考载波，在移频键控系统中，提取f1和f2会大大增加系统的复杂度。本方案采用非相干解调的原理图如图3所示,它是一种过零检测的方法，整个解调过程的时间波形如图4所示。 f 1f 2f s 基带信号2FSK 信号2111222()()cos()()cos()FSK e t Am t t Am t t ωθωθ=⋅++⋅+（1）式 S 11 S 21 2 摘要 在本二进制移频键控调制解调电路中，其中调制系统由模拟开关电路以及两个射随、选频电路组成。解调是用非相干解调，即包络检波法。在设计过程中，采用模块化的设计方法，并使用了Multisim工具软件，在计算机屏幕上仿真实验，绘制电路图所需的元件、芯片以及导线均可在屏幕上选取，提高了设计效率。本方案的优点是产生的FSK信号频率稳定度好，转换速度快，波形好。 关键词：射随/选频电路；模拟开关；包络检波；仿真 目录 摘要 前言 (4) 一、2FSK的调制解调原理介绍 (5) 2.1 2FSK的调制原理..................................^ (5) 2.2 2FSK信号的解调原理 (6) 二、各单元电路设计 (8) 3.1 2FSK调制单元 (8) 3.1.1 射随、选频电路 (8) 3.1.2 模拟开关电路 (8) 3.2 2FSK解调单元 (9) 三、总体电路与电路仿真 (10) 4.1 总体电路设计 (10) 4.2 调制和解调的仿真结果图 (10) 参考文献 (13) 设计总结 (14) 附件1：各元件引脚图 (15) 附件2：元器件清单 (16) 前言 在通信系统的设计、实验过程中，通信信号仿真具有灵活性好、经济等诸多优点，通信中的一个基本概念就是调制，是指用携带有用信息的调制信号去控制高频载波信号。数字调频又称移频键控（frequency shift keying,FSK）,它是用不同的载波来传送数字信号的。调频信号即2FSK信号是数字通信系统使用较早的一种通信方式，这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，广泛的应用于低速数据传输通信系统中。 2FSK信号的产生有两种方法：直接调频法和频率键控法。直接调频法是用数字基带信号直接控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。而频率键控法则不同，它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，从而实现FSK调制。 2FSK是利用载频频率的变化来传输数字信息的。数字载频信号有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。 由于键控法的诸多优点，因此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。 《通信系统基础实验》课程 设计性实验报告 设计课题：二进制频移键控（2FSK）调制电路设计专业班级：通信工程3班 学生姓名：王文龙 学号： 08250319 指导教师：陈昊 在实际通信系统中，大部分信道不能直接传输基带信号，必须用基带信号对载波波形的参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即以正弦波作为载波的数字调制系统。和模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式。调频信号即2FSK 信号是数字通信系统使用较早的一种通信方式，由于这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。 2FSK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。 一、设计实验目的 (1) 二、设计指标 (1) 三、2FSK调制电路设计思路 (1) 四、单元电路设计原理分析 (2) 五、整体电路图设计与仿真 (3) 六、硬件组装与测试 (5) 总结 (6) 参考文献 (6) 附件1：硬件电路图及实验结果： (7) 附件2：各元件引脚图： (8) 附件3：元器件清单： (9) 专业技能实训报告 题目2FSK调制解调电路设计与实现 学院信息科学与工程学院 专业___________ 通信工程专业 __________ 班级______________________________________ 学生______________________________________ 学号______________________________________ 指导教师__________________________________ 二◦一三年一月十日 目录 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) 3.1 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) 3.2 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)2FSK的调制与解调
二进制频移键控(2FSK)调制电路设计
2FSK调制解调电路的设计解读
相关主题
文本预览