fsk调制解调实验报告

关键词： 数字通信 调制

fsk调制解调实验报告（精选5篇）

篇1：fsk调制解调实验报告

FSK调制解调实验报告

一、实验目的：

1.掌握FSK(ASK)调制器的工作原理及性能测试;

2.掌握FSK(ASK)锁相解调器工作原理及性能测试;

3. 学习FSK(ASK)调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器：

1.信道编码与 ASK.FSK.PSK.QPSK 调制模块，位号： A,B 位

2. FSK 解调模块，位号： C 位

3.时钟与基带数据发生模块，位号： G 位

4. 100M 双踪示波器

三、实验内容：

观测m序列(1，0， 0/1码)基带数据FSK (ASK)调制信号波和解调后基带数据信号波形。

观测基带数字和FSK(ASK)调制信号的频谱。

改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形。

四、实验原理：

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，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛 的应用。

(一) FSK 调制电路工作原理

FSK 的调制模块采用了可编程逻辑器件+D/A 转换器件的软件无线电结构模式，由于调 制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成 ASK， FSK 调制，还可以完成 PSK， DPSK， QPSK， OQPSK 等调制方式。不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。在学习ASK， FSK 调制的同时，也希望学生能意识到，技术发展的`今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程。 下图为调制电路原理框图

上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。基带数据时钟和数据，通过 JCLK 和 JD 两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成 ASK 或 FSK 的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过 D/A 器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随器，便完成了整个调制系统。

ASK/FSK 系统中，默认输入信号应该为 2K 的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到 JCLK 和 JD 输入端。标有 ASK.FSK 的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的 SW01 按钮，切换输出信号为 ASK 或 FSK，同时 LED 指示灯会指示当前工作状态。

(二) FSK 解调电路工作原理

FSK 解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在 FSK 的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。下图为FSK 锁相环解调器原理示意图和电路图。

FSK 锁相解调器采用集成锁相环芯片 MC4046。其中，压控振荡器的频率是由 17C02.17R09.17W01 等元件参数确定，中心频率设计在 32KHz 左右，并可通过 17W01 电位

器进行微调。当输入信号为 32KHz时，调节 17W01 电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平;当输入信号为 16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

五、各测量点和可调元件的作用

1、数字调制电路模块接口定义：

信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块(A、B位) JCLK：2K时钟输入端; JD：2K基带数据输出端;

ASK、FSK：FSK或ASK调制信号输出端;

SW01：调制模式切换按钮;

L01L02：指示调制状态。

2、FSK (ASK)解调模块接口定义：

17P01：FSK解调信号输入铆孔;

17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。

17TP02：FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01;

17W01：解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器;

数字调制电路模块：

FSK(ASK)调制模块

CD4046原理框图：

六、实验步骤：

1、插入有关实验模块

在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：

对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆 口一致。

2、信号线连接

使用专用导线按照下表进行信号线连接：

3、加电

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

4、实验设置

设置拨码器 4SW02( G) 为“ 00000”，则 4P01 产生 2K 的 15 位 m 序列输出，4P02 产生 2K 的码元时钟。

按动SW01(AB)按钮，使L02指示灯亮，“ASK、FSK”铆孔输出为FSK 调制信号。

5、FSK 调制信号波形观察

用示波器通道 1 观测“ 4P01”( G)，通道 2 观测“ ASK、FSK”(A&B)，调节示波器 使两波形同步，观察基带信号和 FSK 调制信号波形，分析对应“ 0”和“ 1”载波频率，记录实验数据。

6、FSK 解调观测

无噪声 FSK 解调

(1)调节 3W01(E)，使 3TP01 信号幅度为 0，即传输的 FSK 调制信号不加入噪声。

(2)用示波器分别观测JD(AB)和 17P02(C)，对比调制前基带数据和解调后基带 数据。两路数据是否有延时，分析其原理。

(3)调节解调模块上的17W01(C)电位器，使压控振荡器锁定在32KHz，同时注意对比JD(AB)和17P03(C)的信号是否相同。

加入噪声 FSK 解调

(1)在保持上述连线(无噪声时)不变的情况下，逐渐调节 3W01(E)，使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形是否还能保持正确。

(2)用示波器观察 3P01(E)和 3P02(E)，分析加噪前和加噪后信号有什么差别。

7、ASK 调制解调观测

ASK 调制解调操作和 FSK 操作类似，不同点在于需调整 SW01(AB)，使 L01 指示灯亮，则“ASK FSK” 输出为 ASK 调制。其他操作和测量参考 FSK 调制解调完成。

8、关机拆线

实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。

篇2：fsk调制解调实验报告

课程名称： 通信原理综合设计实验 学生姓名： 学 号： 专业班级：

2016年 06月21日

实验一 7位伪随机码1110010设计

一、实验目的

1、了解数字信号的波形特点

2、掌握D触发器延时设计数字电路的原理及方；

3、熟悉Multisim 13.0软件的使用

二、设计要求

设计7位伪随机码1110010，要求输出波形没有毛刺和抖动，波形稳定效果较好，可用于后续的综合设计实验。

三、实验原理与仿真电路及结果

要求产生7位伪随机码，根据M=2-1=7,所以n=3，需要3个D触发器，在32KHz正弦波或方波的时钟信号触发下，第三个D触发器输出端产生1110010的7位伪随机绝对码。仿真电路及波形结果如下：

n

图

一、7位伪随机码1110010产生电路

图

二、7位伪随机码1110010波形

观察结果波形发现，伪随机码波形频率较之信号源波形（32KHz）减小了，但幅值不变 仍为5v.四、实验心得与体会

本实验原理较为简单，通过本次设计实验，我重新复习了数字电路逻辑设计中的D触发器产生特定数字序列的知识，老师也给出了提示，基本上是直接改动电路图就能实现，只要电路图搭建正确，原理符合逻辑，基本上都能仿真出来。伪随机码在后续实验中经常用到，模拟随机信号，但不是真正的随机信号，在通信中应用研究中很有意义，也为我们后续综合设计实验提供基本的信号。

实验二

一、实验目的

调制、解调电路综合设计

2FSK1、掌握2FSK调制和解调的工作原理及电路组成

2、学会低通滤波器和放大器的设计

3、掌握LM311设计抽样判决器的方法、判决门限的合理设定

4、进一步熟悉Multisim13.0的使用

二、设计要求

设计2FSK调制解调电路，载波f1=32KHz，f2=64KHz，基带信号位7位伪随机绝对码（1110010）要求调制的信号波形失真小，不会被解调电路影响，并且解调出来的基带信号尽量延时小、判决准确。

三、实验电路与结果

3.1实验总电路图

图

一、FSK调制、解调总电路

3.2调制电路

1）实验所用的32KHz和64KHz载波正弦信号由对应频率的方波通过高低通滤波得到，子电路如下：

图

二、32KHz正弦载波信号生成电路

图

三、64KHz正弦载波信号生成电路

2）实验基带信号7位伪随机码子电路（同实验一）如下：

图

四、基带信号1110010生成子电路

3）32KHz、64KHz载波信号、基带信号、已调信号波形：

图

五、载波、基带及已调信号波形

3.3解调电路 1）解调部分电路如下：

图

六、FSK解调电路

以上电路中，解调运用的仍是4066芯片的开关特性来实现：将已调信号接入4066中并分别用32KHz、64KHz的信号源方波“识别”出已调信号中的32KHz和64KHz频率的正弦信号，然后经过两个相同的32KHz（生成伪随机码的信号源频率）的低通滤波器，滤出含有基带信号的“混合”波形，最后将这两路信号接入LM311比较器，根据课本知识，这 一步实现的是两路信号的比较，谁大输出谁，最终输出解调信号。

电路中，LM311比较器处接了两个上拉电阻和下拉电阻，作用分别是使解调信号可正常输出和矫正美观解调波形。另32KHz的低通滤波器电路及最终所得的解调信号波形见下图：

图

七、32KHz低通滤波器

图

八、FSK解调信号与基带信号波形对比

以上蓝色是解调出来的波形，黄色为伪随机码输出，观察波形结果发现，开始仿真时会有一两个判决错误，可能是滤波电路没有达到稳定的原因，后面稳定之后，波形就很好了，信号得到了较好的解调，基本恢复了基带信号（上方为基带信号，下方为解调信号）。不过 解调信号与基带信号存在一定的相位差，这可能是由电路中的某些器件引起的，如：电路中4066、LM311芯片的触发可能导致信号延时；滤波电路中，电阻和电容也可能对相位产生影响，使信号延时。总体来说，FSK对基带信号的调制和解调结果是比较合理的，实验具有一定的准确性。

四、实验心得体会：

本实验是FSK调制与解调的综合性设计实验，首先载波信号调用实验一中的方波高低通生成正弦波方法得到，基带信号调用实验四中的伪随机码方法生成。另外实验增加的难度在于，运用4066和LM311芯片实现已调信号的解调。首先充分利用了4066芯片的开关特性，“识别”出已调信号中两个载波频率的波形并进行低通滤波得到两路初解调信号，然后利用LM311芯片完成两路信号的比较，同课本介绍的包络检波一样，输出较大的一路，完成信号的解调。实验过程中出现不少问题，我碰到的问题比较奇葩，用子电路组成大电路仿真总是达不到理想效果，所以直接简单粗暴在一个电路图里将调制解调全做完。自己做仿真一定要将原理想清楚，遇到问题冷静分析和查找问题出处，总的来说这个实验还是比较容易实现的，基本都在调滤波器的参数，其他部分都是现成的电路。

实验完成后，我思考的问题是，为什么要通过比较器来得到解调信号。4066开关电路不像实验五中的科斯塔斯环一样锁定频率精准，锁住了频率即输出1，否则输出0。对于32kHz的信号，利用64KHz的方波控制开关也同样会有部分信号流过，且这部分信号低通滤波较难滤除干净，所以采用比较信号大小的方法来决定信号的输出，剔除掉这部分干扰信号完成解调。在实验一2KHz低通滤波器设计的基础上，将其修改成所需截至频率的滤波器较容易实现，一般经验性的操作是将电容调小一个数量级，然后再观察波形调整电阻来实现。总之实验下来让我更加熟练了multisim仿真操作、不同截至频率滤波器的调节技巧以及FSK调制与解调理论知识的理解。实践结合起理论知识，使得我们更清晰的理解理论并提高了动手操作能力，受益略多。

实验三 PSK、2DPSK调制、解调电路综合设计

一、实验目的

1、掌握2DPSK调制和解调的工作原理及电路组成

2、了解实现信号0相和π相波形间转换的电路

3、掌握低通滤波器的参数设置和LM311抽样判决器的判决电压设置

4、熟练运用Multisim13.0,学会用软件实现简单的电路调试

二、设计要求

1.设计2DPSK调制解调电路，载波f=512KHz，基带信号位7位伪随机相对码。要求调制的信号波形失真小，不会被解调电路影响，并且解调出的基带信号尽量延时小，判决准确。

2.采用子电路设计方法。3.用4066芯片实现解调信号。

三、实验电路与结果

3.1实验总电路图

图

一、PSK调制、解调总电路

3.2调制电路

1）实验所用1024KHz的载波正弦信号由对应频率的方波通过高低通滤波得到，子电路如下图所示：

图

二、1024KHz正弦载波信号生成电路

2）实验基带信号7位伪随机码子电路（同实验一）如下：

图

三、基带信号1110010生成子电路

3）实验中同、反相子电路图：

图

四、同相放大电路

图

五、反相子电路

4）1024KHz载波信号、同、反相信号、基带信号：

图

六、1024KHz载波、同、反相信号、基带信号波形图

其中，图一为1024KHz载波波形，中间红色波形分别为同相和反相信号波形。5）已调信号波形：

图

七、已调信号波形

3.3解调电路 1）解调部分电路如下：

图

八、PSK解调电路

以上电路中，解调运用的仍是4066芯片的开关特性来实现：将已调信号接入4066中并用512KHz的信号源方波“识别”出已调信号中的同反相1024KHz频率的正弦信号，然后经过两个相同截至频率的低通滤波器（理论值为32KHz，即与生成伪随机码的信号源频率一致），滤出含有基带信号的“混合”波形。参考“混合”波形的幅值设置一个合理的判决门限电压值（本实验中给的是1v），与所得的“混合”信号一起接入LM311比较器中比较，最后得到解调信号。

电路中，LM311比较器处接了下拉电阻，作用是使解调信号可正常输出解调波形。另解调低通滤波器电路及最终所得的解调信号波形见下图：

图

九、解调低通滤波器电路

图

十、判决前后波形对比

图

十一、PSK解调信号与基带信号波形对比

观察波形结果发现，信号得到了较好的解调，基本恢复了基带信号（上方为基带信号，下方为解调信号）。但解调信号与基带信号间存在一定的相位差，这与FSK实验中一样，可能是由电路中的某些器件引起的，如：电路中4066、LM311芯片的触发可能导致信号延时；滤波电路中，电阻和电容也可能对相位产生影响，使信号延时。总体来说，PSK对基带信号的调制和解调结果是比较合理的，实验具有一定的准确性。

四、实验心得体会：

篇3：fsk调制解调实验报告

1 2FSK基本原理

FSK是利用载波的频率变化来传递数字信息, 二进制频移键控2FSK是信号码元的‘1’和‘0’分别用两个不同的频率的正弦载波来传送, 其表达式为:

式中φ1和φ0是码元的初始相位, ω1=2πf1和ω0=2πf0为两个不同码元的角频率, A为码元的包络。调制是将信息信号转换为信道信号或发送信号, 主要作用就是便于发送和接收, 提高接收端输出信号的质量, 实现多路复用, 而解调是调制的逆过程, 它从接收的已调载波信号中恢复基带信号。

2 2FSK调制解调的设计及仿真

2.1 FPGA的基本设计流程

FPGA具有功能强大, 开发过程投资小、周期短, 可反复编程修改, 保密性能好, 开发工具智能化等特点, 正是因为它的这些优点, FPGA在现代通信系统中正在发挥越来越重要的作用。

FPGA的设计流程就是利用EDA开发软件和编程工具对FPGA芯片进行开发的过程。具体的开发流程一般包括电路设计、设计输入、功能仿真、综合优化、综合后仿真、实现与布局布线、时序仿真与验证、板级仿真与验证, 以及芯片编程与调试等主要步骤。文中设计基于Altera公司的cyclone系列芯片, 采用QuartusⅡ开发软件。QuartusⅡ支持原理图式图形设计输入, 文本设计输入 (如ADHL、VHDL、Verilog等HDL语言) , 及波形输入等方式。常用方式是以HDL语言为主, 原理图为辅, 进行混合设计以发挥二者各自特色。

2.2 2FSK调制模块设计

2FSK调制方式有模拟调频法和频率调频法, 模拟调频法使用二进制数字基带信号控制一个振荡器的参数, 直接改变振荡频率, 输出不同频率的信号, 其原理与模拟调制相同。这种方法容易实现, 但频率稳定度差。频率键控法是用数字矩形脉冲控制电子开关在两个振荡器间转换, 从而输出不同频率信号的方法。

该设计采用频率键控法, 整个电路共分为分频器、m序列产生器、跳变检测、数据选择器正弦信号产生器五个部分, 设计框图如图1所示。2FSK调制的仿真图如图2所示, 当基带信号为0, 调制信号输出选通载波f0, 当基带信号为1, 调制信号输出选通载波f1。

2.3 2FSK解调模块设计

解调采用过零点检测法, 由于2FSK信号的两种码元的频率不同, 所以计算码元中信号波形的过零数目多少, 就可以衡量频率的高低, 故检出数字调频信号的过零点数即可得到相应的载波频率值, 根据已知的载波频率确定基带信号从而判断出基带信号。图3为2FSK解调电路仿真结果, DEPSK为恢复的基带信号形式。

3 结论

本文对2FSK调制解调部分的设计进行了研究和仿真验证, 整个设计过程基于采用VHDL语言实现, 设计灵活、修改方便, 具有良好的可移植性, 能更好地满足现代通信系统的要求, 比专用芯片具有更大的灵活性和可控性。

摘要：频移键控 (FSK) 是经国际电信联盟标准化的一种重要数字调制方式, 广泛应用于数据量较小、数据率较低、短距离传输的通信领域。本文对基于FPGA的2FSK调制解调的设计进行研究, 给出软件功能仿真验证。

关键词：频移键控,调制,解调,现场可编程门阵列

参考文献

[1]胡泽文.基于FPGA的FSK调制系统设计[D].北京:电子科技大学, 2011 (03) .

篇4：fsk调制解调实验报告

调制的目的是使信号波形适合于在信道中传输,调制可以分为基带调制和载波调制两类。基带调制直接采用低通信号传递信息,这种技术通常用于铜线、光纤等一些无载波的传输方式。载波调制也称为频带调制,是将要发送的信息加载到载波上进行传输,即采用带通信号传输信息,通过调制实现信号频谱的搬移。载波调制也就是通常所说的调制,在现代通信中也主要涉及载波调制技术。

通信信号的调制解调技术已经发展多年,各项技术已经相当成熟,文中主要研究了数字通信信号2FSK的调制解调技术及其实现。

1 2FSK信号的调制及产生

1.1 2FSK信号的调制及产生

设信息源发出的是由二进制符号0,1组成的序列,且假定1符号出现的概率为P,0符号出现概率为1-P,它们彼此独立。那么,一个二进制的频移键控信号可以表示成载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频点间变化[1]。故其表达式为

$e{}_{2\text{F}\text{S}\text{Κ}}=\{\begin{array}{l}A\cos (\omega {}_{1}t+\phi {}_n)\text{s}\text{e}\text{n}\text{d}1\\ A\cos (\omega {}_{2}t+\phi {}_n)\text{s}\text{e}\text{n}\text{d}0\end{array}(1)$

由于2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加,因此2FSK信号的时域表达式又可以写成

$e{}_{2\text{F}\text{S}\text{Κ}}(t)=[{\displaystyle \sum _{n}a}{}_{n}g(t-n{\rm T}{}_s)]\cos (\omega {}_{1}t+\phi {}_n)+[{\displaystyle \sum _n\overline{a}}{}_{n}g(t-n{\rm T}{}_s)]\cos (\omega {}_{2}t+\theta {}_n)(2)$

式中,g(t)是持续时间为Ts的单个矩形脉冲,而an的取值服从下式

$a{}_n=\{\begin{array}{l}1\text{p}\text{r}\text{o}\text{b}\text{a}\text{b}\text{i}\text{l}\text{i}\text{t}\text{y}\text{i}\text{s}{\rm P}\\ 0\text{p}\text{r}\text{o}\text{b}\text{a}\text{b}\text{i}\text{l}\text{i}\text{t}\text{y}\text{i}\text{s}1-{\rm P}\end{array}(3)$

$\overline{a}{}_n$是an的反码,若an=1,则$\overline{a}{}_n=0$;若an=0,则$\overline{a}{}_n=1$。

在频移键控中,初始相位φn和θn不携带信息,通常可以令其为零。因此2FSK信号的表达式可以简化为

e2FSK=s1(t)cosω1t+s2(t)cosω2t (4)

其中,$s{}_1(t)={\displaystyle \sum _{n}a}{}_{n}g(t-n{\rm T}{}_s),s{}_2(t)={\displaystyle \sum _n\overline{a}}{}_{n}g(t-n{\rm T}{}_s)$。

通常二进制频移键控信号的产生方法有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现;另一种可以采用键控法来实现。图1是2FSK信号的时间波形及键控法产生2FSK信号的原理图[1]。

1.2 2FSK信号的调制

一般2FSK信号的调制方法比较简单,通常情况下是用一个随机的1、0脉冲信号分别与一个载波相乘即可得到调制后的2FSK信号,如图1(b)所示。

2 2FSK信号的解调

2FSK信号有两种解调方法:非相干解调及相干解调。相应的接收系统方框图如图2所示。本次设计采用的是非相干解调方式。

由于本次实验接收的是500 kHz和700 kHz的2FSK信号,所以首先要经过滤波以得到两路不同载频的信号。滤波器系数由Matlab软件仿真得出。

带通滤波器设计成一个24阶的,对于500 kHz信号滤波器的过渡带频率分别为250～485 kHz与515～690 kHz,目的是将500 kHz的信号过滤出来,其幅度响应如图4(a)所示,对于700 kHz信号,滤波器的过渡带频率分别为520～690 kHz与710～880 kHz,目的是将700 kHz的信号过滤出来,其幅度响应如图4(b)所示。

通过SignalTapII 在线仿真,经过滤波后的两路信号波形如图3(a)所示,信号经过滤波后,下一步要对两路信号分别取绝对值,仿真波形如图3(b)如图,取绝对值后的信号再经过低通滤波后,进行判决,仿真波形如图3(c)所示。

整个解调过程分别由各自的模块组成,具体设计如图5所示。

3 2FSK信号的功率谱分析

对相位不连续的2FSK信号,可以看成由两个不同载频的2ASK信号的叠加。下面给出2FSK信号的功率谱表达式

${\rm P}{}_{2\text{F}\text{S}\text{Κ}}=\frac{1}{4}[{\rm P}{}_{s1}(f-f{}_1)+{\rm P}{}_{s1}(f+f{}_1)]+\frac{1}{4}[{\rm P}{}_{s2}(f-f{}_2)+{\rm P}{}_{s2}(f+f{}_2)](5)$

令概率${\rm P}=\frac{1}{2}$,只需将其中的fc分别替换f1为和f2,然后代入式(2)即可得

${\rm P}{}_{2\text{F}\text{S}\text{Κ}}=\frac{{\rm T}{}_s}{16}\left[\left|\frac{\sin \text{π}(f+f{}_1){\rm T}{}_s}{\text{π}(f+f{}_1){\rm T}{}_s}\right|{}^2+\left|\frac{\sin \text{π}(f-f{}_1){\rm T}{}_s}{\text{π}(f-f{}_1){\rm T}{}_s}\right|{}^2\right]+\frac{{\rm T}{}_s}{16}\left[\left|\frac{\sin \text{π}(f+f{}_2){\rm T}{}_s}{\text{π}(f+f{}_2){\rm T}{}_s}\right|{}^2+\left|\frac{\sin \text{π}(f-f{}_2){\rm T}{}_s}{\text{π}(f-f{}_2){\rm T}{}_s}\right|{}^2\right]+\frac{1}{16}[\delta (f+f{}_1)+\delta (f-f{}_1)+\delta (f+f{}_2)+\delta (f-f{}_2)](6)$

由式(6)画出的典型的2FSK信号的功率谱如图6所示。

由图可以看出,2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中,连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加而成,离散谱位于两个载频f1和f2处;连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化,若$\left|f{}_1-f{}_2\right|<f{}_s$,连续谱在 fc 处出现单峰;若$\left|f{}_1-f{}_2\right|>f{}_s$,则出现双峰;若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的带宽,则其带宽近似为

$B{}_{2\text{F}\text{S}\text{Κ}}\approx \left|f{}_2-f{}_1\right|+2f{}_s(7)$

其中,fs=1/Ts为基带信号的带宽。图中的fc为两个载频的中心频率。

4 结束语

文中详细介绍了2FSK数字通信信号的调制解调原理,并基于FPGA进行了调制与解调的过程设计,各部分主要用模块搭建,滤波器用Matlab设计系数并用VHDL语言编写实现。经在线仿真验证,有不错的解调效果。

摘要：基于FPGA的调制和解调的数字信号有多种,包括2ASK、2FSK、2PSK等,文中介绍了2FSK信号的调制与解调,以及该信号的功率谱。最后提供验证结果,证明仿真结果符合要求。

关键词：2FSK,调制,解调

参考文献

[1]樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].6版.北京:国防工业出版社,2007.

[2]张琳.数字式调制解调器的设计与实现[J].无线电通信技术,1994,20(8):39-58.

[3]习清伶,马正新.实时数字信号处理技术实现全数字解调器[J].空间电子技术,1996(2):11-16.

篇5：fsk调制解调实验报告

FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式, 它的主要优点是:实现起来较容易, 抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用, 因此在模拟语音通信终端之间为了实现较多数据量的传输, 一般使用FSK调制方式, 目前市场上专用的FSK集成电路也很多, 但是这些专用芯片, 一般的传输速率都在1200bit/s左右, 用在语音通信终端之间有时满足不了实时性通信的需求。同时目前FSK专用芯片的市场售价也比较贵, 不适用于目前竟争激烈的通信终端市场。

1 FSK调制解调原理

1.1 FSK调制

频移键控FSK (Frequency Shift Key) 调制是用数字基带信号来控制高频载波频率的变化, 调制后的载波信号频率代表了要传送的数字信号。二进制FSK (2FSK) 是用2个高频载波f 1和f 2来表示2个数字信号“1”或“0”, 其信号的典型波形如图1所示。

在调制时用一个高频来表示0, 用一个低频来表示1。相应的在检测时我们采用比较容易实现的签频方法, 当检测到一个高频时表示为0, 当检测到一个低频信号时表示为1。

1.2 FSK解调

数字调频信号的解调方法很多, 如鉴频法、相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。考虑经济性, 这里采用鉴频法, 输入的FSK信号通过滤波器, 再通过信号放大及整形, 再由STC12C2052来实现电平的捕捉, 并实现鉴频。

2 模拟FSK调制解调实现

2.1 STC12C2052

STC12C2052系列单片机是单时钟/机器周期 (1T) 的兼容8051内核单片机, 是高速/低

功耗的新一代8051单片机, 全新的流水线/精简指令集结构。

STC12C2052片内有256字节的RAM, 有2K的ROM, 有两个定时器, 一个异步的UART, 两路PCA/PWM, 15个I/O口, 内置看门狗, 内置复位和EEPROM, 并能实现ISP (在系统编程) , 并且其价格十分有竟争力, 又有SSOP的封装, 使用STC12C2052即能实现所需求的功能, 还能降低PCB的面积。本方案里STC12C2052外接11.059M的晶振, 能实现9.6K的FSK传输速率, 外部系统通过STC12C2052的UART口和STC12C2052进行通信。

2.2 数据速率及载波

调制解调器的串行数据传输率为9600bit/s, ”1”信号的载波为9600Hz的方波;“0”信号的载波为19200Hz, 每个“0”信号输出两个相应周期载波频率的信号, 每个“1”信号输出一个相应周期载波频率的信号。

2.3 数据帧格式

一个数据帧采用10位传输方式, 首位为起始位, 接着是8位数据位 (低位在先高位在后) , 最后是停止位, 数据格式如下图所示:传送一个字符‘1’的数据帧。

2.4 调制的实现

设定STC12C2052的P1.1脚为调制信号输出, 调制是利用STC12C2052的定时器0来实现, 使定时器0工作在模式1, 16位计数方式。在发送程序时判断送“0”, 还是送“1”, 并把相应的定时器初值写入TH0和TL0, 然后再等待T0溢出, T0溢出后, 则使P1.1脚的状态翻转。发送“0”信号的程序如下:

2.5 解调的实现

STC12C2052内部有两个脚可以实现捕获功能, 我们用P3.7来捕获输入的信号以实现FSK信号的鉴频。

设置寄存器CCAPM0=0X11表示P3.7脚来捉获下降沿脉冲 (16位捕获模式) , 我们通过判断两个下降沿的时间间隔来判断接收到的是“0”信号的载频还是“1”信号的载频。

解调的原理图如下图所示:

STC12C2052的脉冲捕获标志位为:CCF0, 在接收状态判断CCF0是否为1, 每次判断到CCF0为1后, 都要做如下工作:

CCF0=0;//P3.7号脚下降沿捉获标志位清零, 为下一次捕获做准备

CL=0X00;

CH=0X00;//清计数器值。

RTIME=CCAP0H;

RTIME=CCAP0L+ (RTIME<<8) ;//两个下降沿之间的记时数值。

变量RTIME中存放的就是两个下降沿脉冲之间的记时数值。

捕获到两个下降沿脉冲之间的时间后, 就要判断是“0”频还是“1”频, 或者是个无效的信号。

判断“1”频的程序如下图所示:

3 结束语

该模拟FSK通信系统目前已经应用在语音终端之间的通信, 利用STC12C2052的大部分指令的单机器周期时间, 通过外接11.059M的晶振, 可以实现9600bit/s的数据传输速率, 而且还可以利用STC12C2052片内的256字节的RAM, 可以增加信号接收和发送的缓冲, 已满足语音终端通信之间的实时性。

参考文献

[1]欧阳长月.数字通讯.北京:北京航空航天大学出版社.1990

[2]李文海, 毛京丽, 石方文.数字通信原理.北京:人民邮电出版社.2002

[3]何立民.单片机高级教程:应用与设计.北京:北京航空航天大学出版社.2000