1、實驗二 移頻鍵控FSK調制與解調實驗一、 實驗目的1、 掌握用鍵控法產生FSK信號的方法。2、 掌握FSK過零檢測解調的原理。二、 實驗內容1、 觀察FSK調制信號波形。2、 觀察FSK解調信號波形。3、 觀察FSK過零檢測解調器各點波形。三、 實驗器材1、 信號源模塊 一塊2、 號模塊 一塊3、 號模塊 一塊4、 號模塊 一塊5、 20M雙蹤示波器 一臺6、 連接線 若干四、 實驗原理1、 2FSK調制原理。2FSK信號是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態的，被調載波的頻率隨二進制序列0、1狀態而變化，即載頻為時代表傳0，載頻為時代表傳1。顯然，2FSK信號完全可以看成兩個分別以和為載頻、

2、以和為被傳二進制序列的兩種2ASK信號的合成。2FSK信號的典型時域波形如圖10-1所示，其一般時域數學表達式為 圖10-1 2FSK信號的典型時域波形 （10-1）式中，是的反碼，即因為2FSK屬于頻率調制，通常可定義其移頻鍵控指數為 （10-2）顯然，h與模擬調頻信號的調頻指數的性質是一樣的，其大小對已調波帶寬有很大影響。2FSK信號與2ASK信號的相似之處是含有載頻離散譜分量，也就是說，二者均可以采用非相干方式進行解調。可以看出，當h<1時，2FSK信號的功率譜與2ASK的極為相似，呈單峰狀；當h>>1時，2FSK信號功率譜呈雙峰狀，此時的信號帶寬近似為（Hz） （10

3、-3）2FSK信號的產生通常有兩種方式：（1）頻率選擇法；（2）載波調頻法。由于頻率選擇法產生的2FSK信號為兩個彼此獨立的載波振蕩器輸出信號之和，在二進制碼元狀態轉換（或）時刻，2FSK信號的相位通常是不連續的，這會不利于已調信號功率譜旁瓣分量的收斂。載波調頻法是在一個直接調頻器中產生2FSK信號，這時的已調信號出自同一個振蕩器，信號相位在載頻變化時始終是連續的，這將有利于已調信號功率譜旁瓣分量的收斂，使信號功率更集中于信號帶寬內。在這里，我們采用的是頻率選擇法，其調制原理框圖如圖10-2所示：圖10-2 2FSK調制原理框圖由圖可知，從“FSK-NRZ”輸入的基帶信號分成兩路，1路經U5（

4、LM339）反相后接至U4B（4066）的控制端，另1路直接接至U4A（4066）的控制端。從“FSK載波A”和“FSK載波B”輸入的載波信號分別接至U4A和U4B的輸入端。當基帶信號為“1”時，模擬開關U4A打開，U4B關閉，輸出第一路載波；當基帶信號為“0”時，U405A關閉，U405B打開，此時輸出第二路載波，再通過相加器就可以得到FSK調制信號。2、 2FSK解調原理（a）非相干方式（b）相干方式（c）過零檢測法圖10-3 2FSK解調原理框圖FSK有多種方法解調，如包絡檢波法、相干解調法、鑒頻法、過零檢測法及差分檢波法等，相應的接收系統的框圖如圖10-3所示。這里采用的是過零檢測法對

5、FSK調制信號進行解調。大家知道，2FSK信號的過零點數隨不同載頻而異，故檢出過零點數就可以得到關于頻率的差異，這就是過零檢測法的基本思想。用過零檢測法對FSK信號進行解調的原理框圖如圖10-3（c）所示。其中整形1和整形2的功能類似于比較器，可在其輸入端將輸入信號疊加在2.5V上。2FSK調制信號從“FSKIN”輸入。U6（LM339）的判決電壓設置在2.5V，可把輸入信號進行硬限幅處理。這樣，整形1將FSK信號變為TTL電平；整形2和抽樣電路共同構成抽樣判決器，其判決電壓可通過電位器W2進行調節。單穩1（74LS123）和單穩2（74LS123）分別被設置為上升沿觸發和下降沿觸發，它們與相

6、加器U7（74LS32）一起共同對TTL電平的FSK信號進行微分、整流處理。電阻R30與R31決定上升沿脈沖寬度及下降沿脈沖寬度。抽樣判決器的時鐘信號就是FSK基帶信號的位同步信號，該信號應從“FSK-BS”輸入，可以從信號源直接引入，也可以從同步信號恢復模塊引入。五、 測試點說明1、 輸入點參考說明FSK調制模塊：FSK-NRZ：FSK基帶信號輸入點。FSK載波A：A路載波輸入點。FSK載波B：B路載波輸入點。FSK解調模塊：FSKIN：FSK調制信號輸入點。FSK-BS：FSK解調位同步時鐘輸入點。2、 輸出點參考說明FSK調制模塊：TH7：FSK-NRZ經過反相后信號觀測點。FSK-OU

7、T：FSK調制信號輸出點。FSK解調模塊：TH7：FSK調制信號經整形1(U6 LM339)后的波形觀測點。TH8：FSK調制信號經單穩（U10A 74LS123）的信號觀測點。TH9：FSK調制信號經單穩（U10B 74LS123）的信號觀測點。TH10：FSK調制信號經兩路單穩后相加信號觀測點。TH11：FSK信號經低通濾波器后的輸出信號FSK-DOUT：FSK解調信號經電壓比較器后的信號輸出點（未經同步判決）。OUT2：FSK解調信號輸出點。六、 實驗步驟（一）FSK調制實驗1、 將信號源模塊和模塊3、4、7固定在主機箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、 按照下表進行實驗連線

8、：源端口目的端口連線說明信號源：PN（8K）模塊3：FSK-NRZS4撥為“1100”，PN是 8K偽隨機碼信號源：128K同步正弦波模塊3：載波A提供FSK調制A路載波，幅度為4V信號源：64K同步正弦波模塊3：載波B提供FSK調制B路載波，幅度為3V* 檢查連線是否正確，檢查無誤后打開電源3、 將模塊3上撥碼開關S1都撥上。以信號輸入點“FSK-NRZ”的信號為內觸發源，用雙蹤示波器同時觀察點“FSK-NRZ”和點“FSK-OUT”輸出的波形。4、 單獨將S1撥為“01”或“10”，在“FSK-OUT”處觀測單獨載波調制波形。5、 通過信號源模塊上的撥碼開關S4改變PN碼頻率后送出，重復上

9、述實驗。6、 實驗結束關閉電源。（二）FSK解調實驗1、 接著上面FSK調制實驗繼續連線：源端口目的端口連線說明模塊3：FSK-OUT模塊4：FSKINFSK解調輸入模塊4：FSK-DOUT模塊7：DIN鎖相環法位同步提取信號輸入模塊7：BS模塊3：FSK-BS提取的位同步信號* 檢查連線是否正確，檢查無誤后再次打開電源2、 將模塊7上的撥碼開關S2撥為“1000”，觀察模塊4上信號輸出點“FSK-DOUT”處的波形，并調節模塊4上的電位器W5（順時針擰到最大），直到在該點觀察到穩定的PN碼。3、 用示波器雙蹤分別觀察模塊3上的“FSK-NRZ”和模塊四上的“OUT2”處的波形，將“OUT2”處FSK解調信號與信號源