1、電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 加深理解 FSK 調(diào)制工作原理及電路組成。2. 加深理解利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)所用儀器1. +5V 、+l2V 、-l2V 三路直流穩(wěn)壓電源2. 雙蹤示波器3. 通信原理實(shí)驗(yàn)箱4. 萬(wàn)用表三、實(shí)驗(yàn)原理（一 ）FSK調(diào)制電路工作原理圖3-1FSK調(diào)制電原理框圖數(shù)字調(diào)頻又可稱作移頻鍵控(FSK),它是利用載頻頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。 這種調(diào)制解調(diào)方式容易實(shí)現(xiàn)， 抗噪聲和抗衰減性能較強(qiáng)， 因此在中低速數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。 本實(shí)驗(yàn)電路中， 載頻頻率經(jīng)過(guò)本實(shí)驗(yàn)電路分頻而 得到的兩個(gè)不同頻率的載頻信號(hào)， 則為相

2、位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)。 圖 3-1 為 FSK 調(diào)制器原理框圖。圖3-2為FSK調(diào)制器電路圖。由圖3-2可知，輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) K904轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路 控制32KHZ的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制16KHZ的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“ T時(shí), 模擬開(kāi)關(guān)1打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān)2關(guān)閉，此時(shí)輸出fi=32KHz當(dāng)基帶信號(hào)為0時(shí)， 模擬開(kāi)關(guān)1關(guān)閉，模擬開(kāi)關(guān)2開(kāi)通。此時(shí)輸出f2=16KHz于是可在輸出端得到已 調(diào)的FSK信號(hào)。電路中的兩路載頻（f i,f 2）由內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)K90I,K902送入。兩路載頻分別經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開(kāi)關(guān)U9OI:A與U90l:B（4066）。（

3、二）FSK解調(diào)電路工作原理FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器由于性能優(yōu)越，價(jià)格低廉，體積小，所以得 到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡(jiǎn)單 的，只要在設(shè)計(jì)鎖相環(huán)時(shí)，使它鎖定在 FSK的一個(gè)載頻fi上，對(duì)應(yīng)輸出高電平， 而對(duì)另一載頻f2失鎖，對(duì)應(yīng)輸出低電平，那么在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以 得到解調(diào)的基帶信號(hào)序列。FSK鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了 MCI404& MCI4046集成電路內(nèi)有兩 個(gè)數(shù)字式鑒相器（PDI、PDII）、一個(gè)壓控振蕩器（VCO）,還有輸入放大電路等，環(huán) 路低通濾波器接在集成電路的外部，引腳排列圖見(jiàn)3-3所示，引腳功能說(shuō)明見(jiàn)表 3-1所示

4、。圖3-3MC14046引腳排列圖表3-1 :引腳功能說(shuō)明啊號(hào)符號(hào)功能1PD3相位比較器2輸出的相位差信號(hào)，為上升沿控制邏輯。2PDO1相位比較器1輸出的相位差信號(hào)，它采用異或門結(jié)構(gòu)，即鑒 相特性為P*1=PD PD2。3PC2相位比較器輸入信號(hào)，通常PD為來(lái)自VCO勺參考信號(hào)。4VCO壓控振蕩器的輸出信號(hào)。5INH控制信號(hào)輸入，若INH為低電平，則允許VCC工作和源極跟隨器輸出；若INH為高電平，則相反，電路處于降功耗狀態(tài)。6CI與第7引腳之間接一電谷，以控制 VCO的振湯頻率。7CI與第6引腳之間接一電谷，以控制 VCO的振湯頻率。8GND接地。一冊(cè)號(hào)符號(hào)功能9VCO壓控振蕩器的輸入信號(hào)。

5、在鎖相環(huán)路中，通常 VCO來(lái)自相位 差低通濾波器輸出，以平均電壓控制 VCO的振蕩頻率，其輸 出直接（或經(jīng)分頻后）作為參考信號(hào)加到相位比較器的輸入 端。10SF源極跟隨器輸出。11R1外接電阻至地，分別控制 VCO勺最咼和最低振蕩頻率。12R2外接電阻至地，分別控制 vcO勺最咼和最低振蕩頻率。13PDO2相位比較器輸出的三態(tài)相位差信號(hào)，它米用 PD、PD2上升沿 控制邏輯。14PD相位比較器輸入信號(hào)，PD輸入允許將0.1V左右的小信號(hào)或 方波信號(hào)在內(nèi)部放大并再經(jīng)過(guò)整形電路后，輸出至相位比較 器。15V內(nèi)部獨(dú)立的齊納穩(wěn)壓二極管負(fù)極，其穩(wěn)壓值 V 58V,若與TTL電路匹配時(shí)，可以用來(lái)作為輔助電

6、源用。16Vdd正電源，通常選+5V,或+10V, +15V。FSK解調(diào)器框圖如圖3-4所示，解調(diào)器電路圖如圖3-5所示壓控振蕩器的中心頻率設(shè)計(jì)在 32KHZ圖3-5中R1、R2 C1,主要用來(lái)確 定壓控振蕩器的振蕩頻率。R3 C2構(gòu)成外接低通濾波器，其參數(shù)選擇要滿足環(huán) 路性能指標(biāo)的要求。 從要求環(huán)路能快速捕捉、 迅速鎖定來(lái)看， 低通濾波器的通帶 要寬些; 從提高環(huán)路的跟蹤特性來(lái)看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設(shè) 計(jì)應(yīng)在滿足捕捉時(shí)間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。當(dāng)鎖相環(huán)鎖定時(shí)，環(huán)路對(duì)輸入 FSK信號(hào)中的32KHz載波處于跟蹤狀態(tài)， 32KHZ載波（正弦波）經(jīng)輸入整形電路后變成矩形

7、載波。此時(shí)鑒相器PDII輸出端（13腳）為低電平，鎖定指示輸出（1腳）為高電平，鑒相器PDI輸出（2腳）為低 電平，PDI輸出和鎖定指示輸出經(jīng)或非門 U903:A（74LS32）和U904:B（74LS04）后 輸出為低電平，再經(jīng)積分電路和非門 U904:C（74LS04）輸出為高電平。再經(jīng)過(guò) U904:D（74LS04）整形電路反相后從輸出信號(hào)插座 S902輸出。當(dāng)輸入信號(hào)為16KHZ時(shí)，環(huán)路失鎖。此時(shí)環(huán)路對(duì)16KHZ載頻的跟蹤破壞，鑒 相器輸入端的兩個(gè)比較信號(hào)存在頻差，經(jīng)鑒相器PDI后輸出一串無(wú)規(guī)則矩形脈沖，而鎖定指示（第1引腳）輸出為低電平，PDI輸出和鎖定指示輸出經(jīng)或非門 U903:A

8、與U904:B后，輸出仍為無(wú)規(guī)則矩形脈沖，這些矩形脈沖經(jīng)積分器和非門 U904:C后輸出為低電平。可見(jiàn)，環(huán)路對(duì)32KHz載頻鎖定時(shí)輸出高電平，對(duì)16KHZ載頻失鎖時(shí)就輸出低 電平。只要適當(dāng)選擇環(huán)路參數(shù)，便它對(duì) 32KHZ鎖定，對(duì)16KHZ失鎖，則在解調(diào)器 輸出端就得到解調(diào)輸出的基帶信號(hào)序列。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 對(duì)照說(shuō)明書(shū)確認(rèn)實(shí)驗(yàn)板上的元件和測(cè)試點(diǎn)的位置（元件位置見(jiàn)圖 3-6），檢查確認(rèn)板上無(wú)錯(cuò)誤接線及雜物。2. 設(shè)置跳線開(kāi)關(guān) : KlOl 1-2 、 K9Ol1-2、 K9021-2 。若K904-2，則2KHz的偽隨機(jī)碼，碼序列為1110010若K904-3，貝U 8KHz的方波，碼序列

9、為1100當(dāng)做FSK的解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)設(shè)置跳線開(kāi)關(guān) K9O*2、K904-2。3. 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，檢查電源電壓。按下按鍵開(kāi)關(guān) :K2、 K3、 K100、 K900。 按下“復(fù)位”、“開(kāi)始”與“ FSK功能按鍵，顯示代碼“ 3”。4. 在CA901上插電容，使鎖相環(huán)中的壓控振蕩器工作在 32KHz電容在 1800pf 2200pf 之間。5. 測(cè)試FSK調(diào)制電路TP9OI TP907各測(cè)量點(diǎn)波形，注意觀察“ 1”、“0” 碼內(nèi)所含載波的數(shù)目。6. 觀察FSK解調(diào)輸出TP908一 TP910波形，并作記錄。同時(shí)比較 TP905與 TP910兩者波形，觀察是否有失真。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路的方框圖，并敘述其工作過(guò)程。2. 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各測(cè)量點(diǎn)的波形圖， 注意各點(diǎn)相位關(guān)系， 注明信號(hào)頻 率、峰 -峰值。六、