《数字通信系统》课程设计_FSK调制通信系统设计.docVIP

1 FSK调制原理 1.1 FSK调制系统框图 所谓FSK调制系统，就是调制和解调采用FSK的方式，其基本框图如下： 1.2 FSK时域表达式 在二进制频移键控（2FSK）中，当传送“1”码时对应于载波频率，传送“0”码时对应于载波频率。 其中，，为频率为的载波的初始相位，为频率为的载波的初始相位。令为的反码，即 则有:当时，;当时，。????　　则2FSK信号可表示为: 其中，我们在分析中假设为单个矩形脉冲序列，其表达式为: 由式可知，相位不连续的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和 由上式可知：1、相位不连续2FSK信号的功率谱又连续谱和离散谱组成。其中，连续谱有两个中心位于，处的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频、处；2、连续谱的形状随着两个栽频之差||的大小变化而异，若|| 连续谱在处出现单峰；若||，连续谱在出现双峰；3、若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的带宽，则其带宽近似近似为 ||+2 其图形如下所示： 由此易知2FSK调制解调系统带通滤波器的设计带宽，以增大信噪比。 2 FSK通信系统设计2.1 FSK通信系统框图 又有当滑动变阻器处于中间位置时，占空比满足50%关系，所以选取电路参数为： 仿真结果如图2-2-2-2所示： 图2-2-2-2 多谐振荡电路仿真波形 2.3.2 分频电路 由于是方波，用一个D触发器很容易实现分频，这个也是本实验采取方波振荡的原因 分频电路如图2-2-2-3所示： 图2-2-2-3 分频电路 仿真结果如图2-2-2-4所示： 图2-2-2-4 分频电路仿真波形 从波形可以看出，电路能实现分频功能。 2.3.3 波形变换电路 由频谱分析可知，频率为W的方波，其频谱为谱线相隔W的离散谱，因此要想从放播种滤出基波，只需设计一个中心频率为W，带宽小于2W的带通滤波器（为增大信噪比计，带宽应越小越好）电路图如图2-2-2-5所示： 图2-2-2-5 波形变换电路 电路分析：C5与放大器构成高通滤波器滤去直流分量，放大器将输入信号放大，使滤出正弦波幅度达到要求，同时起着隔离作用，减小后面电路对前边电路的影响。电感电容构成R、L、C谐振电路，设置电感L、电容C值使其满足=W，即可达到滤波效果，仿真结果如图2-2-2-6所示： 图2-2-2-6 波形变换仿真图形 2.3.4 M序列产生电路 实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试的方便，一般都用M 序列产生器产生的伪随机序列来充当数字基带信号。本次设计采用三级线性移位寄存器（选用74LS74双D2片），形成长度为23-1=7位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s，如图2-2-2-7所示： 图2-2-2-7 M序列产生电路 输出序列为：M=1110100 仿真波形如图2-2-2-8所示： 图2-2-2-8 M序列产生电路仿真波形 显然输出序列与原设定值一致，证明电路工作正常。 2.3.5 调频电路 充分利用数字信号“0”“1”的特点，当数字信号及其反相与正弦载波相乘时，将得到2路2ASK信号，将这两路信号相加即可得2FSK.电路图如图2-2-2-9所示： 图2-2-2-9 调频电路 仿真输出波形如图2-2-2-10所示： 图2-2-2-9 调频电路仿真波形 显然电路能正常工作,从图中也可看出用这种调制方式所得到的2FSK信号相位是不连续的。 2.4 解调系统设计 方案一：利用相干解调，结构框图如2-3-1所示： 图2-3-1 相干解调电路框图 方案二：利用锁相环进行解调，本次实验采用锁相环进行解调，结构框图如2-3-2所示： 图2-3-2 锁相环解调电路框图 2FSK信号与压控振荡输出一起送入鉴相器，经鉴相获得变化着的相位误差电压，该误差电压经低通滤波器滤掉其高频成分，继而获得随调制信号频率变化而变化的的输出信号，经电压跟随器得到解调信号，从而实现解调过程。采用常用锁相环芯片CD4046即可实现。 心得体会  参考文献 [1]张卫刚. 通信原理与通信技术[M].北京:电子工业出版社,2002 [2]曾兴雯. 高频电子线路辅导.北京：高等教育出版社,2005 [3]王京玲. 数字卫星广播系统.北京：北京广播学院出版社，2000 [4]樊昌信，曹丽娜.通信原理（第六版）.北京：国防工业出版社，2007.8 [5]吴继华. Altera FPGA/CPLD设计.北京：人民邮电出版社，2009 武汉理工大学《数字通信系统》课程设计 13