1、實驗3 FSK(ASK)調制解調實驗'、實驗目的1 .掌握FSK(ASK)調制器的工作原理及性能測試；2 .掌握FSK(ASK)鎖相解調器工作原理及性能測試；3 .學習FSK(ASK)調制、解調硬件實現，掌握電路調整測試方法。.、實驗儀器1 . FSK調制模塊，位號A2 . FSK解調模塊，位號C3 .時鐘與基帶數據發生模塊，位號:G4 .噪聲模塊，位號B5 .20M雙蹤示波器1臺6 .小平口螺絲刀1只7 .頻率計1臺(選用)8 .信號連接線3根三、實驗原理(一)FSK調制電路工作原理FSK調制電路就是由兩個ASK調制電路組合而成，它的電原理圖，如圖3-1所示o 16K02為兩 ASK

2、已調信號疊加控制跳線。用短路塊僅將12腳相連，輸出“1”碼對應的ASK已調信號；用短 路塊僅將3-4腳相連，輸出“ 0”碼對應的ASK已調信號。用短路塊將1-2腳及3-4腳都相連，則輸 出FSK已調信號。因此，本實驗箱沒有專門設置ASK實驗單元電路。1 6TP0 6圖31中，輸入的數字基帶信號分成兩路，一路控制f=32KHz的載頻，另一路經反相器去控制f2=16KHz的載頻。當基帶信號為“ 1”時，模擬開關B打開，模擬開關A關閉，此時輸出 fi=32KHz;當基帶信號為“ 0”時，模擬開關B關閉，模擬開關A打開，此時輸出f2=16KHz;在輸出端經 開關16K02疊加，即可得到已調的FSK信號

3、。電路中的兩路載頻6、f。由時鐘與基帶數據發生模塊產生的方波，經射隨、選頻濾波變為正弦 波，再送至模擬開關4066。載頻3的幅度調節電位器16W01,載頻f2的幅度調節電位器16W02（二）FSK解調電路工作原理FSK解調采用鎖相解調，鎖相解調的工作原理就是十分簡單的 ，只要在設計鎖相環時，使 它鎖定在FSK的一個載頻上，此時對應的環路濾波器輸出電壓為零 ，而對另一載頻失鎖，則對 應的環路濾波器輸出電壓不為零，那末在鎖相環路濾波器輸出端就可以獲得原基帶信號的信息。FSK 鎖相環解調器原理圖如圖 3-2所示。FSK鎖相解調器采用集成鎖相環芯片圖3-2 FSK鎖相環解調器原理示意圖MC4046其中

4、，壓控振蕩器的頻率就是由17co2、17R09 17W01等元件參數確定，中心頻率設計在 32KHz左右，并可通過17W01電位器進行微調。當輸入信號為32KHz時，調節17W01電位器，使 環路鎖定，經形成電路后，輸出高電平；當輸入信號為16KHz時，環路失鎖，經形成電路后，輸出 低電平，則在解調器輸出端就得到解調的基帶信號序列。四、各測量點與可調元件的作用1、FSK調制模塊16K02:兩ASK已調信號疊加控制跳線。用短路塊將1 -2腳及3-4腳都相連,則輸出FSK已調信號。僅1 -2腳連通，則輸出ASK已調信號。16TP01: 32KHZ方波信號輸入測試點，由4U01芯片（EPM240）編

5、程產生。16TP0216KHZ方波信號輸入測試點，由4U01芯片（EPM240）編程產生。16TP03:32KHz載波信號測試點，可調節電位器16W01改變幅度。16TP04:16KHz載波信號測試點，可調節電位器16W02改變幅度。16P01：數字基帶信碼信號輸入抑孔。16Po2:FSK已調信號輸出抑孔，此測量點需與16Poi點波形對比測量。2 . FSK解調模塊17W01:解調模塊壓控振蕩器的中心頻率調整電位器。17P01FSK解調信號輸入抑孔。17Tp02FSK解調電路中壓控振蕩器輸出時鐘的中心頻率，正常工作時應為32KHz左右，頻 偏不應大于2KHz,若有偏差,可調節電位器17W011

6、7Po2:FSK解調信號輸出,即數字基帶信碼信號輸出，波形同16P01 o3 .噪聲模塊3W01:噪聲電平調節。3W02:加噪后信號幅度調節。3TP01 ：噪聲信號測試點，電平由3W01調節。3P01:外加信號輸入釧孔。3P02：加噪后信號輸出加孔。五、實驗內容及步驟1 .插入有關實驗模塊：在關閉系統電源的條件下，將“時鐘與基帶數據發生模塊"、“ FSK調制模塊”、“噪聲模 塊"、“ FSK解調模塊”，插到底板“ G/B、C”號的位置插座上（具體位置可見底板右下角的 “實驗模塊位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號與底板位號的一 致。2 .信號線連接：

7、用專用導線將4P01、16P01;16Po2、3P01;3P02、17Poi連接（注意連接抑孔的箭頭指 向，將輸出釧孔連接輸入釧孔）。3 .加電：打開系統電源開關,底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關閉電 源，查找異常原因。4 .設置好跳線及開關：用短路塊將16K02的1 -2、3-4相連。撥碼器4SW02設置為“ 00000” ,4P01產生2K的15 位m序列輸出。5 .載波幅度調節：16W01:調節32KHz載波幅度大小，調節峰峰值4V。16W02:調節16KHz載波幅度大小,調節峰峰值4V。用示波器對比測量16TP03、16TP04兩 波形。6 .FSK調制信號與

8、巳調信號波形觀察：雙蹤示波器觸發測量探頭接16P01,另一測量探頭接16P02,調節示波器使兩波形同步，觀察FSK調制信號與巳調信號波形，記錄實驗數據。7 .噪聲模塊調節：調節3W01將3TP01噪聲電平調為0;調節3W02調整3P02信號幅度為4V。8 . FSK解調參數調節：調節17W01電位器，使壓控振蕩器鎖定在32KHZ （16 KHz行不行？），同時可用頻率計監測17Tp02信號 頻率。9 .無噪聲FSK解調輸出波形觀察：調節3W01，將3TP01噪聲電平調為0；雙蹤示波器觸發測量探頭接16P01，另一測量探頭接17Po2。同時觀察FSK調制與解調輸出信號波形，并作記錄，并比較兩者波

9、形，正常情況，兩者波形一致。 如果不一致，可微調17W01電位器，使之達到一致。10 .加噪聲FSK解調輸出波形觀察：調節3W01逐步增加調制信號的噪聲電平大小，瞧就是否還能正確解調出基帶信號。11 . ASK實驗與上相似,這兒不再贅述。12 .關機拆線：實驗結束，關閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗模塊。注:由于本實驗中載波頻率為16KHz、32KHZ,所以被調制基帶信號的碼元速率不要超過4KHz。六、實驗結果分析根據輸入的基帶信號，請畫出FSK ASK各主要測試點波形。FSK的Matlab仿真結果原始基帶信號調制后的信號tm接收到有噪聲的信號1 z111. 1力.札AM.跖九L川卅山

10、111.1_.L 刪承笊小入帆凡4. rl ?V U.V-L, Lullllkijf -% * .igHosH40tsx>Rs實驗室演示的圖形基帶信號與調制信號原始信號與恢復信號ASK的Matlab仿真結果原始二進制倍號找波波形2101-51502(W加入噪聲心佶號波刑i11 .譚|ww600 1000160030002S0G3000與相載波柏乘波普3000恢址披周鄉10-1050010031500200025003000己典信號頻譜ASK的基帶信號與調制信號150100500.2004000100200300400500fiOO實驗室演示的圖形實驗心得通過兩個不同頻率的載波信號可以對調

11、制信號進行2FSK調制;通過想干解調，可以較好的實現2FSK調制信號的解調；解調出來的波形與調制信號相比會有一定的延時。 2FSK信號 頻譜就是瞧成由兩個不同頻率的2ASK信號頻譜組成。附錄FSK的Matlab程序主程序close allclear alln=16;f1 =18000000;f2=6000000;bitRate=1000000;N=50;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1 ,f2,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);co

12、nfigueSignal=demoFSK(signal1 ,bitRate,f1 ,f2,N);子程序function bitstream=demoFSK(receivedSignal,bitRate,f1 ,f2,N) load numsignall =receivedSignal;signal2=filter(gaotong,1 ,signal1); %通過 HPF彳導到高頻分量signal3=abs(signal2); %整流signal3=filter(lowpass,1,signals); %通過 LPF,形成包絡bitstream=;延遲時間IN1=fix(length(lowpa

13、ss)/2)+fix(length(gaotong)/2);bitstream 1=;LL=N;每個bit的抽樣點數i=IN1 +LL/2;while (i<=length(signal3) %判決bitstreaml =bitstream1 ,signal3(i)>=0、5;i=i+LL; endbitstreamlfigure(5)subplot(3,1,1);plot(1 :length(signal1),signall);title('Waveof receivingterminal(including noise)');grid on;subplot(3,

14、1,2);plot(1 :length(signal2),signal2);title('After Passing HPF);grid on;subplot(3,1,3);plot(1 :length(signal3),signals);title('After Passing LPF');grid on;signal4=filter(daitong,1 ,signal1); %通過 BPF彳導至M氐頻分量signal5=abs(signal4); %整流signal5=filter(lowpass, 1 ,signal5); %通過LPF,形成包絡IN2=fix(l

15、ength(lowpass)/2)+fix(length(daitong)/2); % bitstream2=;延遲時間每個bit的抽樣點數判決、5；LL=N; % i=IN2 +LL/2;while (i<=length(signal5) %bitstream2=bitstream2,signal5(i)>=0 i=i+LL;end bitstream2 figure(6) subplot(3,1,1);plot(1 :length(signal1),signail);title('Wave of receiving terminal(including noise)&#

16、39;);grid on; subplot(3,1,2);plot(1 :length(signal4),signal4);title('After Passing BPF');grid on; subplot(3,1,3);plot(1 :length(signal5),signal5);title('After Passing LPF');grid on;for i=1 :min(length(bitstream1 ),length(bitstream2) % 判決if (bitstream 1 (i)>bitstream2(i) bitstream(

17、i)=1;elsebitstream(i)=O;endendbitstreambit=; % 接收端波形 for i=1 :length(bitstream)if bitstream(i)=O bit1=zeros(1,N);else bit1=ones(1 ,N);endbit=bit,bit1;endfigure(7)plot(bit),title('binary of receiving terminal'),grid on; axis(0,N*length(bitstream),-2 、 5,2、5);endfunction transmittedSignal=fskM

18、odu(signal3bitRate,f1 ,f2,N)t=linspace(0,1/bitRate,N);c1=sin(2*pi*t*f1);c2=sin(2*pi*t*f2); transmittedSignal=;for i=1 Jength(signal)if signal(i)=1 transmittedSignal=transmittedSignal,c1;else transmittedSignal=transmittedSignal,c2;endendfigure(2) plot(1 :length(transmittedSignal),transmittedSignal);

19、title('Modulation of FSK');grid on;figure(3) m=0:length(transmittedSignal)-1; F=fft(transmittedSignal);plot(m,abs(real(F),title(,ASK_frequency-domain analysis real1); grid on;endcic;clear;N=30;xn=；x=1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0;t=0、01:0、01 :N; y=cos(2*pi*2*t);fo

20、r i=1:Nif x(i)=1 xn(i*100-99:i*100)=ones(1,100);else xn(i*100-99:i*100)=zeros(1,100);endend subplot(5,2,1) plot(xn);title。原始二進制信號');axis(0 3000-1 2)FSK的Matlab程序subplot(5,2,2) piot(y);title,載波波形)；axis(0 3000 -2 2)z=xn、*y;subplot(5,2,3)Plot(z)title。已調信號')axis(0 3000 -1、51、5)%對已調信號進行頻譜分析ba=fft(z,512);ba=abs(ba); subplot(5,2,4) plot(ba);titleC 已調信號頻譜)axis(-200 600 0 150)%加入高斯噪聲a=0、1 ;%noise系數，控制噪聲功率 noise=a*(2*rand(1,100*N)-1);y=cos(2*pi*2*t);z1=z+nois