解讀數(shù)字通信原理實驗FSK（ASK）調(diào)制解調(diào)實驗

一、實驗目的

1.掌握FSK（ASK）調(diào)制的工作原理及電路組成。 2.掌握利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實現(xiàn)方法。

二、實驗電路工作原理

圖9-1 FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖

數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調(diào)制解調(diào)方式容易實現(xiàn)，抗噪聲和抗群時延性能較強，因此在無線中低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

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傳遞數(shù)字信息。

數(shù)字幅度調(diào)制ASK本實驗箱沒有做成專門的ASK單元，因為只接通FSK調(diào)制單元電路中相加開關(guān)K902的“對1調(diào)制”信號，即為ASK調(diào)制。

（一） FSK調(diào)制電路工作原理

FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖，如圖9-1所示；圖9-2是它的調(diào)制電路電原理圖。 輸入的基帶信號分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz的載頻。當基帶信號為“1”時，模擬開關(guān)1打開，模擬開關(guān)2關(guān)閉，此時輸出f1=32KHz，當基帶信號為“0”時，模擬開關(guān)1關(guān)閉，模擬開關(guān)2開通。此時輸出f2=16KHz，于是可在輸出端得到已調(diào)的FSK信號。

電路中的兩路載頻（f1、f2）由內(nèi)時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生，兩路載頻分別經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開關(guān)U902A與U901B（4066）。

（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，價格低廉，體積小，所以得到了越來越廣泛的應(yīng)用。解調(diào)電路電原理圖如圖9-3所示。 FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡單的，只要在設(shè)計鎖相環(huán)時，使

它鎖定在FSK的一個載頻如f1上，對應(yīng)輸出高電平，而對另一載頻f2失鎖，對應(yīng)輸出低電平，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以得到解調(diào)的基帶信號序列。

FSK鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了MC14046。

壓控振蕩器的中心頻率設(shè)計在32KHz。圖9-3中R924、R925、CA901主要用來確定壓控振蕩器的振蕩頻率。R929、C916構(gòu)成外接低通濾波器，其參數(shù)選擇要滿足環(huán)路性能指標的要求。從要求環(huán)路能快速捕捉、迅速鎖定來看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環(huán)路的跟蹤特性來看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設(shè)計應(yīng)在滿足捕捉時間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。？

當輸入信號為16KHz時，環(huán)路失鎖。此時環(huán)路對16KHz載頻的跟蹤破壞。

可見，環(huán)路對32KHz載頻鎖定時輸出高電平，對16KHz載頻失鎖時就輸出低電平。只要適當選擇環(huán)路參數(shù)，使它對32KHz鎖定，對16KHz失鎖，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)輸出的基帶信號序列。關(guān)于FSK調(diào)制原理波形見圖9-4所示。

三、實驗內(nèi)容

測試FSK調(diào)制解調(diào)電路TP901—TP910各測量點波形，并作詳細分析。

1．按下實驗箱右測電源開關(guān)，電源指示燈亮。

2．跳線開關(guān)設(shè)置：

K901：1－2：碼元速率為2KB/s的111100010011010偽隨機碼或2KHz方波，由薄膜鍵盤選擇輸入；

2－3：PC數(shù)據(jù)。

K902：1-2和3-4均相連時，調(diào)制波形疊加合成開關(guān)。

K903：1－2：在已調(diào)信號中加入噪音（模仿實際通信中的信道噪聲， 可在噪聲模塊中TP108處測得噪聲波形，W101調(diào)節(jié)噪聲幅度，幅度不宜過大）；

2－3：不加入噪音（或者跳線拔掉不連）。

SW01：1－2：FSK自環(huán)；

2－3：斷開FSK自環(huán)，F(xiàn)SK可通過MODEM接口實現(xiàn)兩個實驗平臺間的雙工通信（此實驗將在后續(xù)章節(jié)中完成）。

3．電位器調(diào)節(jié)：

W901：調(diào)節(jié)32KHz正弦波幅度大小。

W902：調(diào)節(jié)16KHz正弦波幅度大小。

W903：調(diào)節(jié)FSK已調(diào)信號幅度大小。

W904：調(diào)節(jié)解調(diào)電路壓控振蕩器時鐘的中心頻率。

4．調(diào)節(jié)W904電位器使壓控振蕩器工作在32KHz（16 KHz行不行）。

5．注意：當基帶信號的碼元速率與載頻信號的頻率相差太近時，F(xiàn)SK解調(diào)端輸出測量點TP910輸出應(yīng)為不穩(wěn)定的輸出波形。

6．接通開關(guān)SW01的1-2腳（自環(huán)）或2-3腳（斷開自環(huán)），輸入FSK信號給解調(diào)電路，注意觀察“1”、“0”碼內(nèi)所含載波的數(shù)目。

7．觀察FSK解調(diào)輸出TP908～TP910波形，并作記錄，并同時觀察FSK調(diào)制端的基帶信號，比較兩者波形，觀察是否有失真。

FSK頻移鍵控原理波形示意圖（如圖9-4）。

圖9-2 FSK調(diào)制電路電原理圖

圖9-3 FSK解調(diào)電路電原理圖

FSK頻移鍵控原理波形圖（如圖9-4）

圖9-4 FSK頻移鍵控原理波形圖

四、測量點說明

TP901：32KHz方波信號，由U101芯片（EPM7128）編程產(chǎn)生。

TP902：16KHz方波信號，由U101芯片（EPM7128）編程產(chǎn)生。

TP903：32KHz載波信號，可調(diào)節(jié)電位器W901改變幅度

TP904：16KHz載波信號，可調(diào)節(jié)電位器W902改變幅度

TP905：作為數(shù)字基帶信碼信號輸入，由開關(guān)K901決定。

K901的1與2相連：碼元速率為2KHz的111100010011010碼或2KHz方波由薄膜鍵盤選擇輸入；

K901的2與3相連： PC數(shù)據(jù)輸入。

TP906：FSK調(diào)制信號輸出，此測量點需使用雙蹤對比測量，另一蹤（觸發(fā)）測量TP905。

K902的1-2相連、3-4斷開時，TP906為32KHz載波FSK調(diào)制信號輸出；

K902的1-2斷開、3-4相連時，TP906為16KHz載波FSK調(diào)制信號輸出；

K902的1-2和3-4均相連時，TP906為FSK調(diào)制信號疊加輸出。

TP907：衰減或放大的FSK調(diào)制信號輸出。

K903的1-2腳相連時，在調(diào)制信號中加入噪聲，電位器W101調(diào)整噪聲幅度（可在TP108處測得波形），模擬實際通信中的信道傳輸。

TP908：FSK解調(diào)信號輸入。

SW01的1－2腳相連時：FSK自環(huán)，即同一平臺上調(diào)制解調(diào)；

SW01的2－3相連時：FSK自環(huán)斷開，F(xiàn)SK可通過MODEM接口實現(xiàn)兩個實驗平臺間的雙工通信。

TP909：FSK解調(diào)電路中壓控振蕩器輸出時鐘的中心頻率，正常工作時應(yīng)為32KHz左右，頻偏不應(yīng)大于2KHz，若有偏差，可調(diào)節(jié)電位器W904。

TP910：FSK解調(diào)信號輸出，即數(shù)字基帶信碼信號輸出，波形同TP905。

注：在FSK解調(diào)時，數(shù)字基帶信號的頻率與載頻的頻率應(yīng)滿足4F ≤ fc2的關(guān)系，否則它們的頻譜重疊，F(xiàn)SK解調(diào)電路解調(diào)不出此時的數(shù)字基帶信碼信號。

五、實驗報告要求

1.畫出FSK、ASK各主要測試點波形。

2.寫出改變4046的哪些外圍元件參數(shù)對其解調(diào)正確輸出有影響？

3.分析其輸出數(shù)字基帶信號序列與發(fā)送數(shù)字基帶信號序列相比有否產(chǎn)生延遲，什么情況下會出現(xiàn)解調(diào)輸出的數(shù)字基帶信號序列反向的問題？