FSK通信系统的设计的任务书.docx

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1、FSK通信系统的设计的任务书1.基本原理1.1信号调制原理2FSK信号波形图如2.1.1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1.1.12FSK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，如图1.1.2所示。直接调频法是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。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。图1.1.22FSK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

2、的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。1.2信号解调原理2FSK信号的解调方法有：非相干解调法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。过零检测法是利用信号波形在单位时间与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。图1.2.12FSK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，

3、这样把码元“1”与“0”在幅度上区分开来，再通过判决恢复出数字基带信号。其原理框图如图1.2.1所示，各点波形图如图1.2.2所示。图1.2.2过零检测电路信号波形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围。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。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，经鉴相器获得变化的相位误差的电压，该误差电压通过低通滤波器被滤出高频成份，从而获得随调制信号频

4、率变化而变化的解调信号，从而实现了解调（鉴频）过程，其原理框图如图1.2.3所示。本设计采用过零检测法来解调信号。2.单元电路设计2.1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2.1.1所示：图2.1.1分频器原理图2.2M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）

5、随机特性；（b）预先可确定性；（c）可重复实现。电路原理图如图2.2.1所示：图2.2.1M序列码发生器电原理图四级伪随机码Q3Q2Q1Q01111011100110001100001000010100111000110101101011010110111101111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，该电路输出的信码序列为:1000。如右边列表所示：2.3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。由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡

6、器输出信号之和，在二进制码元状态转换（或）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。图2.3.1门电路与电子开关构成的调制器电原理图在这里，我们采用的是载波调频法，其调制器电路原理图如图2.3.1（A）或（B）所示：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。

7、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，门电路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2.3.2所示。图2.3.22FSK信号波形要实现2FSK信号，除用上述门电路调制器外，我们还可采用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个不同的频率源作为输出。键控法产生的2FSK信号频率稳定度可以做得很