1、1 FSK調制原理1.1 FSK調制系統框圖 所謂FSK調制系統，就是調制和解調采用FSK的方式，其基本框圖如下：信原序列 FSK調制系統 信道 FSK解調系統 信宿 噪聲1.2 FSK時域表達式在二進制頻移鍵控（2FSK）中，當傳送“1”碼時對應于載波頻率，傳送“0”碼時對應于載波頻率。其中，為頻率為的載波的初始相位，為頻率為的載波的初始相位。令為的反碼，即則有:當時，;當時，。則2FSK信號可表示為:其中，我們在分析中假設為單個矩形脈沖序列，其表達式為:由式可知，相位不連續的2FSK信號可以看成是兩個2ASK調幅信號之和1.3 FSK頻域表達式由于2FSK信號是隨機的功率信號，孤煙具他的頻

2、譜特性時，應該討論它的功率譜密度。有上述可知，2FSK信號可以看成是兩個2ASK調幅信號之和，故有令概率P=1/2，參照2ASK頻域表達式，可得由上式可知：1、相位不連續2FSK信號的功率譜又連續譜和離散譜組成。其中，連續譜有兩個中心位于，處的雙邊譜疊加而成，離散譜位于兩個載頻、處；2、連續譜的形狀隨著兩個栽頻之差|的大小變化而異，若|，連續譜在出現雙峰；3、若以功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算2FSK信號的帶寬，則其帶寬近似近似為|+2其圖形如下所示：由此易知2FSK調制解調系統帶通濾波器的設計帶寬，以增大信噪比。2 FSK通信系統設計2.1 FSK通信系統框圖由上節分析可知，FSK系統設

3、計包括兩個大方面，調制系統的設計和解調系統的設計，現分別加以闡述整體過程如下框圖所示：各部分電路實現將在后述章節中加以具體闡述：2.2 調制系統設計2.2.1方案設計方案一：采用正弦波振蕩器輸出正弦波，利用乘法器對輸出的正弦波進行倍頻已得到兩個正弦載波，利用電壓比較器將正弦波轉化成方波，進而得到M序列，利用M序列來控制模擬電子開關的通斷來實現FSK調頻。由于本次試驗所要求的正弦載波頻率較低，不易選擇晶振，用一般的振蕩電路振蕩頻率不穩定。方案二：利用555多諧振蕩器產生方波，將方波通入VCO中，以實現調頻。由于VCO電路制作較為復雜，而且線性不是特別理想。方案三：綜合方案一、二，采用555生成正

4、弦波，由帶通濾波器濾出基帶信號用作載頻，利用電子開關實現頻率調節。本次課程設計采用方案三。2.3 電路設計2.3.1 振蕩電路實現振蕩電路如2-2-2-1圖所示： 圖2-2-2-1多諧振蕩器電路參數計算：由555振蕩周期公式可知： 又有當滑動變阻器處于中間位置時，占空比滿足50%關系，所以選取電路參數為： 仿真結果如圖2-2-2-2所示：圖2-2-2-2 多諧振蕩電路仿真波形2.3.2 分頻電路由于是方波，用一個D觸發器很容易實現分頻，這個也是本實驗采取方波振蕩的原因分頻電路如圖2-2-2-3所示：圖2-2-2-3 分頻電路仿真結果如圖2-2-2-4所示：圖2-2-2-4 分頻電路仿真波形從波

5、形可以看出，電路能實現分頻功能。2.3.3 波形變換電路 由頻譜分析可知，頻率為W的方波，其頻譜為譜線相隔W的離散譜，因此要想從放播種濾出基波，只需設計一個中心頻率為W，帶寬小于2W的帶通濾波器（為增大信噪比計，帶寬應越小越好）電路圖如圖2-2-2-5所示：圖2-2-2-5 波形變換電路電路分析：C5與放大器構成高通濾波器濾去直流分量，放大器將輸入信號放大，使濾出正弦波幅度達到要求，同時起著隔離作用，減小后面電路對前邊電路的影響。電感電容構成R、L、C諧振電路，設置電感L、電容C值使其滿足=W，即可達到濾波效果，仿真結果如圖2-2-2-6所示：圖2-2-2-6 波形變換仿真圖形2.3.4 M序

6、列產生電路實際的數字基帶信號是隨機的，為了實驗和測試的方便，一般都用M 序列產生器產生的偽隨機序列來充當數字基帶信號。本次設計采用三級線性移位寄存器（選用74LS74雙D2片），形成長度為23-1=7位碼長的偽隨機碼序列，碼率約為400bit/s，如圖2-2-2-7所示： 圖2-2-2-7 M序列產生電路輸出序列為：M= 仿真波形如圖2-2-2-8所示： 圖2-2-2-8 M序列產生電路仿真波形顯然輸出序列與原設定值一致，證明電路工作正常。2.3.5 調頻電路充分利用數字信號“0”“1”的特點，當數字信號及其反相與正弦載波相乘時，將得到2路2ASK信號，將這兩路信號相加即可得2FSK.電路圖如

7、圖2-2-2-9所示：圖2-2-2-9 調頻電路仿真輸出波形如圖2-2-2-10所示：圖2-2-2-9 調頻電路仿真波形顯然電路能正常工作,從圖中也可看出用這種調制方式所得到的2FSK信號相位是不連續的。2.4 解調系統設計 方案一：利用相干解調，結構框圖如2-3-1所示：圖2-3-1 相干解調電路框圖方案二：利用鎖相環進行解調，本次實驗采用鎖相環進行解調，結構框圖如2-3-2所示： 圖2-3-2 鎖相環解調電路框圖2FSK信號與壓控振蕩輸出一起送入鑒相器，經鑒相獲得變化著的相位誤差電壓，該誤差電壓經低通濾波器濾掉其高頻成分，繼而獲得隨調制信號頻率變化而變化的的輸出信號，經電壓跟隨器得到解調信

8、號，從而實現解調過程。采用常用鎖相環芯片CD4046即可實現。方案三：利用包絡檢波，結構框圖如圖2-3-3所示：圖2-3-3 包絡解調電路框圖實際上，由于所產生的M序列較簡單，只有八位，故不需進行復雜的抽樣判決，又由于電路設計時，使輸出的兩路波幅值不一樣，故采用一路包絡檢波電路既可。實現電路如圖2-3-4所示：圖2-3-4 包絡檢波電路電路簡述：本系統由四個部分組成：三階高通濾波電路、檢波電路、電壓比較器和抽樣判決器組成。高通濾波器濾出調頻信號以外的分量，檢波電路則輸出調頻信號包絡，電壓比較器用于放大輸出解調信號，使其電壓幅度滿足要求。D觸發器采用與M序列頻率相同的脈沖作為抽樣信號，使輸出波形

9、更加穩定。仿真結果如圖2-3-4所示：圖2-3-5 包絡檢波仿真波形顯然和M序列一致，可以證明電路工作正常。心得體會我們是一月七號開始做通信原理課程設計，選題目之時，很多同學都猶豫要不要做實物。說實話我們也曾猶豫過，但抱著試試看，即便不能成功，也可以從中得到鍛煉的心態，選擇了FSK通信系統設計。制作一件作品，大體方案是比較容易確定下來的，難就難在具體細節的實現上，此次課程設計難點有兩個，其一是低通濾波器的制作，另外一個就是利用鎖相環進行解調。我主要負責低通濾波器的設計部分。制作前我就上網搜索各種各樣的濾波器，為了能理想將方波轉換成正弦波，我調試了兩天多，這兩天多來雖然很辛苦，可也有所收獲，現總

10、結如下：當用一個從網上下載下來的電路時，應盡量去理解他的原理，實在不能理解的在電路中去理解它。當電路調不出來時，我們應該一個模塊一個模塊，甚至一個元件一個元件的去查找原因，要敢想敢做，有時我們會覺得：怎么可能會是這樣，從原理上根本講不通。但事實上，由于可能確實如此，很多時候，我們應該用事實去驗證理論，從實驗現象來反觀理論，從而加深對理論的理解，而不是老是徘徊在事實與理論的矛盾的糾結上，因為我們對于理論的理解有可能是錯誤的，但事實永遠不會錯。調試電路時，需要的是心平氣和、戒驕戒躁，不能因為一時出不來二心灰意懶。電路調試不出來，灰心是沒有用的的，我們只能換種思路繼續調，要抱著一種“電路遲早會調出來”的必勝心態。也不要因為一時現象正確而得意忘形，現象正確可能是一時僥幸的結果，別忘了還有一個最重要的環節：從現象反觀結論。這才是電路調試的意義所在。以上就我電路調試的心得體會。 參考文獻1張衛剛. 通