1、實(shí)驗(yàn)課程名稱：通信原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱FSK通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)綜合實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)者潘冬冬專業(yè)班級(jí)信息sy1301班組 別同組者實(shí)驗(yàn)日期2015年12月29日第一部分：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)2FSK通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)2FSK調(diào)制器與解調(diào)器通信技術(shù)電路理解，學(xué)會(huì)查尋資料、方案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算環(huán)節(jié)。學(xué)會(huì)對(duì)所學(xué)基本理論知識(shí)的綜合運(yùn)用；進(jìn)一步提高分析 解決實(shí)際問(wèn)題的能力，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手、獨(dú)立開(kāi)展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析、解決通信技術(shù) 電路問(wèn)題的本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過(guò)典型電路的設(shè)計(jì)與制作，初步體驗(yàn)從事通信產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程；增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際能力；掌握使用 Mu

2、ltisim 軟件的操作方法。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求根據(jù)2FSK調(diào)制器與解調(diào)器的組成原理，設(shè)計(jì)出整個(gè)2FSK傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案與電路；技術(shù)指標(biāo)：主載頻為16KHzf1= 8KHZ; f2 =4KHZ。數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)鐘頻率 fs=1000bit/s ; 數(shù)字基帶信號(hào)用 m序列產(chǎn)生器（15位）提供； 調(diào)制器采用鍵控電路； 解調(diào)器采用非相干解調(diào)（過(guò)零檢測(cè)）技術(shù)（也可用相干解調(diào)或用數(shù)字鎖相環(huán)解調(diào)）電 路實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)要求：要求掌握調(diào)制系統(tǒng)（多諧振蕩器、分頻器、波形變換（方波-正弦波）電路、M序列發(fā)生器）與解調(diào)系統(tǒng)（限幅器、微分整流電路、脈沖展寬電路、比較器、抽樣判決器以及壓控振蕩器等單 元電路）設(shè)計(jì)方法；掌

3、握調(diào)制、解調(diào)的基本原理。通過(guò)實(shí)際的方案分析進(jìn)行比較，初步掌握簡(jiǎn)單 實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法；了解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書的技術(shù)要求，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明，能正確地反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確的繪 制電路圖。三、FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)3.1調(diào)制設(shè)計(jì)方案設(shè)信息源發(fā)出的是由二進(jìn)制符號(hào) 0, 1組成的序列， 且假定0符號(hào)出現(xiàn)的概率為p, 1出現(xiàn) 的概率為1- p,它們彼此獨(dú)立，那么，2FSK信號(hào)便是1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載頻 3 1,而0對(duì)應(yīng)于載頻 2 （與3 1不同的另一個(gè)載頻） 的已調(diào)波形，而且3 1、3 2的改變是瞬間就能完成的。 容易想到， 2FSK可以

4、利用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻 ，使其能夠輸出2個(gè)不同頻率的碼元。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻法來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3-1是數(shù)字鍵控法產(chǎn)生 2FSK信號(hào)的原理圖：圖3-1數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)2FSK信號(hào)的原理圖圖中兩個(gè)振蕩器的載波輸出受輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)控制。由圖(a)可知，s(t)為“1”時(shí)，正脈沖使門電路 1接通，門2斷開(kāi)，輸出頻率為fl ;數(shù)字信號(hào)為“ 0”時(shí)，門1斷開(kāi)，門2 接通，輸出頻率為 f2。在一個(gè)碼元Tb期間輸出1或2兩個(gè)載波之一。這種方法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn) 換速率快，波形好，頻率穩(wěn)定度高，電路簡(jiǎn)單，得到廣泛應(yīng)用。對(duì)應(yīng)圖3-1 (a)和(b)

5、, 2FSK調(diào)制器各點(diǎn)的時(shí)間波形如圖1-2所示，圖中波形g可以看成是兩個(gè)不同頻率載波的2ASK信號(hào)波形e和波形f的疊加。可見(jiàn)，2FSK信號(hào)由兩個(gè)2ASK信號(hào)相加構(gòu)成。其信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式：Sfsk t - akg t -kTb cos . / - 1 、Akg t -kTb cos.，2t - 2 kk麗I I _ II r 生- WW/WVM/WVVWAj i,* “ j -I- r 0- WWW VW -，NFP * ku.)e - - w3巨理名過(guò)零檢測(cè)2FSK信號(hào)解調(diào)電路設(shè)計(jì)與工作原理從前面原理的介紹中，我們知道2FSK調(diào)制信號(hào)的解調(diào)若用非相干過(guò)零檢測(cè)法，由圖可見(jiàn)，必須有七個(gè)單元模塊來(lái)完

6、成。考慮到2FSK言號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào)集于同一仿真電路中，已調(diào)信號(hào)未經(jīng)信道傳輸，沒(méi)有畸變、沒(méi)有信道的干擾，因而采用數(shù)字電路完成限幅、微分、整流和脈沖形成 四大功能是較簡(jiǎn)單的，其參考電路如圖4-9所示。電路輸出信號(hào)波形如圖4-10所示。U2QA80 %Tl-8.2nF74LSO4DTD1-1DH：. U19A 74L5107D6.8kD： KoyA J R6U21B：74LSMD74LS0pDII8.2nF6.8kQD21DH62 . U19B -100%二： U22C：；7r4L5O4D74LS107D圖4-9限幅、微分、整流、展寬電路原理圖由圖可見(jiàn)，該脈沖形成電路用雙J-K觸發(fā)器74LS107、

7、二極管、阻容等元件組成。該電路具有單穩(wěn)態(tài)特性，它的穩(wěn)定狀態(tài)是：Q=1或=0。當(dāng)CP端有輸入信號(hào)觸發(fā)時(shí)，輸入信號(hào)的下降沿使電路狀態(tài)發(fā)生改變：Q=0或=1。這時(shí)J-K觸發(fā)器清零端的電壓 VRD各緩慢降低，當(dāng)降至1.4V左右時(shí)，觸發(fā)器清零，電路又回到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)，二極管導(dǎo)通，電容C經(jīng)二極管正向電阻rD反向充電，因?yàn)榉聪虺潆姷臅r(shí)常數(shù)。充=rD C較小，因而觸發(fā)器清零端的電壓會(huì)很快上升至高電位上，保證Q端維持低電平。顯然，輸入信號(hào)的下降沿作用后，清零端電平下降到1.4V左右的時(shí)間長(zhǎng)度與脈沖寬度有關(guān)，脈沖寬度。放=W1C,調(diào)節(jié) W可以改變形成脈沖的寬度。調(diào)節(jié) W1使脈沖形成電路上下兩支脈沖的寬度分別小于

8、T1/2 (T1=1/f1 )，保證兩路脈沖疊加后不混疊，但也不能使脈寬過(guò)窄，因?yàn)樾纬擅}沖的寬度將影響低通濾波器輸出幅度的幅度。mSBSBHBSSHFlRliaiHIKlildilriribK圖4-10 限幅、微分、整流、展寬電路輸出信號(hào)波形低通濾波器電路設(shè)計(jì)與工作原理為了獲得良好的幅頻特性，脈沖展寬電路輸出端所接的低通濾波器的帶外衰減應(yīng)很快，達(dá)40d日十倍頻程。實(shí)驗(yàn)中要求采用巴特沃斯低通濾波器，其電路如圖4-11所示。輸出信號(hào)波形如圖4-12所示。 圖中所示的低通濾波器為二階有源低通濾波器。能提供40dB/十倍頻程衰減量，由截止頻率公式：21CO = 電壓比較器電路組成與工作原理電壓比較器是

9、集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路，他常用于各種電子設(shè)備中，所謂電壓比較器就是將一個(gè)模擬量電壓信號(hào)和一個(gè)參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近， 輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。比較器可以組成非正弦波形變換電路及應(yīng)用于模擬與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換等 領(lǐng)域在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，電壓比較器的主要任務(wù)是將低通濾波器輸出的數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行零電平判決 與實(shí)現(xiàn)波形的變換，使之成為規(guī)則的矩形波。其基本電路構(gòu)成如圖4-13所示：輸出信號(hào)波形如圖4-14所示。它由通用電壓比較器芯片LM311構(gòu)成，其反相輸入端接分壓電位器的中心抽頭，以取得參考電壓Vb;當(dāng)輸入信號(hào)電壓 Vi Vb 輸出為1當(dāng)輸入信號(hào)電壓 ViwVb 輸出為0抽樣

10、判決器電路組成與工作原理抽樣判決器的功用是：在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定時(shí)刻（由位定時(shí)脈沖控制） 對(duì)接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。過(guò)零檢測(cè)電壓比較器輸出的信號(hào)，必須進(jìn)行碼再生電路（即抽樣判決電路）才能恢復(fù)出和發(fā) 送端相同的非歸零碼。在 2FSK通信系統(tǒng)中，抽樣判決電路通常用觸發(fā)器對(duì)判決信號(hào)進(jìn)行抽樣再 生，其基本電路如圖 4-15所示：輸出信號(hào)波形如圖 4-16所示。由圖可見(jiàn)，該電路使用D觸發(fā)器構(gòu)成，其時(shí)鐘信號(hào)是由碼元定時(shí)電路恢復(fù)的與發(fā)送端同頻同 相的位同步信號(hào)。元件清單元件數(shù)量74LS74D47404D474LS175D174LS86D274LS04D474LS20D174LS00D574LS170D21DH6227412LM311D1電阻、電容六、實(shí)驗(yàn)體會(huì)與建議通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)習(xí)了 2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特性，加強(qiáng)了對(duì)2FSK調(diào)制器與解調(diào)器的通信技術(shù)電路的理解，進(jìn)一步提高分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)查尋資料、方案比較， 以及設(shè)計(jì)計(jì)算環(huán)節(jié)。學(xué)會(huì)了對(duì)所學(xué)