《数字通信系统》课程设计-fsk调制通信系统设计

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1、武汉理工大学《数字通信系统》课程设计1FSK调制原理1.1FSK调制系统框图所谓FSK调制系统，就是调制和解调采用FSK的方式，其基本框图如下：信原序列FSK调制系统信道FSK解调系统信宿噪声1.2FSK时域表达式在二进制频移键控（2FSK）中，当传送“1”码时对应于载波频率，传送“0”码时对应于载波频率。其中，，为频率为的载波的初始相位，为频率为的载波的初始相位。令为的反码，即则有:当时，;当时，。    　　则2FSK信号可表示为:其中，我们在分析中假设为单个矩形脉冲序列，其表达式为:13武汉理工大学《数字通信系统》课程设计由式可知，相位不连续

2、的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和1.3FSK频域表达式由于2FSK信号是随机的功率信号，孤烟具他的频谱特性时，应该讨论它的功率谱密度。有上述可知，2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和，故有令概率P=1/2，参照2ASK频域表达式，可得由上式可知：1、相位不连续2FSK信号的功率谱又连续谱和离散谱组成。其中，连续谱有两个中心位于，处的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频、处；2、连续谱的形状随着两个栽频之差

3、

4、的大小变化而异，若

5、

6、<连续谱在处出现单峰；若

7、

8、>，连续谱在出现双峰；3、若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2F

9、SK信号的带宽，则其带宽近似近似为

10、

11、+2其图形如下所示：由此易知2FSK调制解调系统带通滤波器的设计带宽，以增大信噪比。13武汉理工大学《数字通信系统》课程设计2FSK通信系统设计2.1FSK通信系统框图由上节分析可知，FSK系统设计包括两个大方面，调制系统的设计和解调系统的设计，现分别加以阐述整体过程如下框图所示：各部分电路实现将在后述章节中加以具体阐述：2.2调制系统设计2.2.1方案设计方案一：采用正弦波振荡器输出正弦波，利用乘法器对输出的正弦波进行倍频已得到两个正弦载波，利用电压比较器将正弦波转化成方波，进而得到M序列，利用M序列来控制模

12、拟电子开关的通断来实现FSK调频。由于本次试验所要求的正弦载波频率较低，不易选择晶振，用一般的振荡电路振荡频率不稳定。方案二：利用555多谐振荡器产生方波，将方波通入VCO中，以实现调频。由于VCO电路制作较为复杂，而且线性不是特别理想。方案三：综合方案一、二，采用555生成正弦波，由带通滤波器滤出基带信号用作载频，利用电子开关实现频率调节。本次课程设计采用方案三。13武汉理工大学《数字通信系统》课程设计2.3电路设计2.3.1振荡电路实现振荡电路如2-2-2-1图所示：图2-2-2-1多谐振荡器电路参数计算：由555振荡周期公式可知：又有当滑动变

13、阻器处于中间位置时，占空比满足50%关系，所以选取电路参数为：仿真结果如图2-2-2-2所示：13武汉理工大学《数字通信系统》课程设计图2-2-2-2多谐振荡电路仿真波形2.3.2分频电路由于是方波，用一个D触发器很容易实现分频，这个也是本实验采取方波振荡的原因分频电路如图2-2-2-3所示：图2-2-2-3分频电路仿真结果如图2-2-2-4所示：13武汉理工大学《数字通信系统》课程设计图2-2-2-4分频电路仿真波形从波形可以看出，电路能实现分频功能。2.3.3波形变换电路由频谱分析可知，频率为W的方波，其频谱为谱线相隔W的离散谱，因此要想从放播

14、种滤出基波，只需设计一个中心频率为W，带宽小于2W的带通滤波器（为增大信噪比计，带宽应越小越好）电路图如图2-2-2-5所示：图2-2-2-5波形变换电路电路分析：C5与放大器构成高通滤波器滤去直流分量，放大器将输入信号放大，使滤出正弦波幅度达到要求，同时起着隔离作用，减小后面电路对前边电路的影响。电感电容构成R、L、C谐振电路，设置电感L、电容C值使其满足=W，即可达到滤波效果，仿真结果如图2-2-2-6所示：13武汉理工大学《数字通信系统》课程设计图2-2-2-6波形变换仿真图形2.3.4M序列产生电路实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试

15、的方便，一般都用M序列产生器产生的伪随机序列来充当数字基带信号。本次设计采用三级线性移位寄存器（选用74LS74双D2片），形成长度为23-1=7位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s，如图2-2-2-7所示：图2-2-2-7M序列产生电路输出序列为：M=1110100仿真波形如图2-2-2-8所示：13武汉理工大学《数字通信系统》课程设计图2-2-2-8M序列产生电路仿真波形显然输出序列与原设定值一致，证明电路工作正常。2.3.5调频电路充分利用数字信号“0”“1”的特点，当数字信号及其反相与正弦载波相乘时，将得到2路2ASK信号，将这两

16、路信号相加即可得2FSK.电路图如图2-2-2-9所示：图2-2-2-9调频电路仿真输出波形如图2-2-2-10所示：13