實(shí)驗(yàn)3 FSK (ASK)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

1、班級(jí) 通信1403 學(xué)號(hào) 201409732 姓名 裴振啟 指導(dǎo)教師 邵軍花 日期 實(shí)驗(yàn)3 FSK（ASK)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握FSK（ASK）調(diào)制器的工作原理及性能測(cè)試；2掌握FSK（ASK）鎖相解調(diào)器工作原理及性能測(cè)試；3. 學(xué)習(xí)FSK（ASK）調(diào)制、解調(diào)硬件實(shí)現(xiàn)，掌握電路調(diào)整測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1FSK調(diào)制模塊，位號(hào)A2FSK解調(diào)模塊，位號(hào)C3時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號(hào)：G 4噪聲模塊，位號(hào)B520M雙蹤示波器1臺(tái)6小平口螺絲刀1只7頻率計(jì)1臺(tái)（選用）8信號(hào)連接線3根三、實(shí)驗(yàn)原理（一） FSK調(diào)制電路工作原理FSK調(diào)制電路是由兩個(gè)ASK調(diào)制電路組合而成，它的電原理圖，如圖3

2、-1所示。16K02為兩ASK已調(diào)信號(hào)疊加控制跳線。用短路塊僅將1-2腳相連，輸出“1”碼對(duì)應(yīng)的ASK已調(diào)信號(hào)；用短路塊僅將3-4腳相連，輸出“0”碼對(duì)應(yīng)的ASK已調(diào)信號(hào)。用短路塊將1-2腳及3-4腳都相連，則輸出FSK已調(diào)信號(hào)。因此，本實(shí)驗(yàn)箱沒(méi)有專門設(shè)置ASK實(shí)驗(yàn)單元電路。 圖3-1 FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖11通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告圖3-1中，輸入的數(shù)字基帶信號(hào)分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)反相器去控制f2=16KHz的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)B打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān)A關(guān)閉，此時(shí)輸出f1=32KHz；當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)B關(guān)閉，模擬開(kāi)關(guān)

3、A打開(kāi)，此時(shí)輸出f2=16KHz；在輸出端經(jīng)開(kāi)關(guān)16K02疊加，即可得到已調(diào)的FSK信號(hào)。電路中的兩路載頻(f1、f2)由時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊產(chǎn)生的方波，經(jīng)射隨、選頻濾波變?yōu)檎也?，再送至模擬開(kāi)關(guān)4066。載頻f1的幅度調(diào)節(jié)電位器16W01，載頻f2的幅度調(diào)節(jié)電位器16W02。（二） FSK解調(diào)電路工作原理FSK解調(diào)采用鎖相解調(diào)，鎖相解調(diào)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)載頻上，此時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓為零，而對(duì)另一載頻失鎖，則對(duì)應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓不為零，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以獲得原基帶信號(hào)的信息。FSK鎖相環(huán)解調(diào)器原理圖如圖3-2所示。FS

4、K鎖相解調(diào)器采用集成鎖相環(huán)芯片圖3-2 FSK鎖相環(huán)解調(diào)器原理示意圖MC4046。其中，壓控振蕩器的頻率是由17C02、17R09、17W01等元件參數(shù)確定，中心頻率設(shè)計(jì)在32KHz左右，并可通過(guò)17W01電位器進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)輸入信號(hào)為32KHz時(shí)，調(diào)節(jié)17W01電位器，使環(huán)路鎖定，經(jīng)形成電路后，輸出高電平；當(dāng)輸入信號(hào)為16KHz時(shí)，環(huán)路失鎖，經(jīng)形成電路后，輸出低電平，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)的基帶信號(hào)序列。四、各測(cè)量點(diǎn)和可調(diào)元件的作用1. FSK調(diào)制模塊16K02：兩ASK已調(diào)信號(hào)疊加控制跳線。用短路塊將1-2腳及3-4腳都相連，則輸出FSK已調(diào)信號(hào)。僅1-2腳連通，則輸出ASK已調(diào)信號(hào)。1

5、6TP01：32KHz方波信號(hào)輸入測(cè)試點(diǎn)，由4U01芯片(EPM240)編程產(chǎn)生。 16TP02：16KHz方波信號(hào)輸入測(cè)試點(diǎn)，由4U01芯片(EPM240)編程產(chǎn)生。16TP03：32KHz載波信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，可調(diào)節(jié)電位器16W01改變幅度。16TP04：16KHz載波信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，可調(diào)節(jié)電位器16W02改變幅度。 16P01：數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸入鉚孔。 16P02：FSK已調(diào)信號(hào)輸出鉚孔，此測(cè)量點(diǎn)需與16P01點(diǎn)波形對(duì)比測(cè)量。2FSK解調(diào)模塊17W01：解調(diào)模塊壓控振蕩器的中心頻率調(diào)整電位器。17P01：FSK解調(diào)信號(hào)輸入鉚孔。 17TP02：FSK解調(diào)電路中壓控振蕩器輸出時(shí)鐘的中心頻率，正常工

6、作時(shí)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17W01。 17P02：FSK解調(diào)信號(hào)輸出，即數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸出，波形同16P01。3噪聲模塊3W01:噪聲電平調(diào)節(jié)。3W02：加噪后信號(hào)幅度調(diào)節(jié)。3TP01:噪聲信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，電平由3W01調(diào)節(jié)。3P01:外加信號(hào)輸入鉚孔。3P02:加噪后信號(hào)輸出鉚孔。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1插入有關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：在關(guān)閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“ FSK調(diào)制模塊” 、“噪聲模塊”、“FSK解調(diào)模塊”，插到底板“G、A、B、C”號(hào)的位置插座上（具體位置可見(jiàn)底板右下角的“實(shí)驗(yàn)?zāi)K位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一

7、致，模塊位號(hào)與底板位號(hào)的一致。2信號(hào)線連接：用專用導(dǎo)線將4P01、16P01；16P02、3P01；3P02、17P01連接（注意連接鉚孔的箭頭指向，將輸出鉚孔連接輸入鉚孔）。3加電：打開(kāi)系統(tǒng)電源開(kāi)關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請(qǐng)立即關(guān)閉電源，查找異常原因。4設(shè)置好跳線及開(kāi)關(guān)：用短路塊將16K02的1-2、3-4相連。撥碼器4SW02：設(shè)置為“00000”，4P01產(chǎn)生2K的 15位m序列輸出。 5載波幅度調(diào)節(jié)： 16W01：調(diào)節(jié)32KHz載波幅度大小，調(diào)節(jié)峰峰值4V。 16W02：調(diào)節(jié)16KHz載波幅度大小，調(diào)節(jié)峰峰值4V。 用示波器對(duì)比測(cè)量16TP03、16TP04

8、兩波形。6FSK調(diào)制信號(hào)和巳調(diào)信號(hào)波形觀察：雙蹤示波器觸發(fā)測(cè)量探頭接16P01，另一測(cè)量探頭接16P02，調(diào)節(jié)示波器使兩波形同步，觀察FSK調(diào)制信號(hào)和巳調(diào)信號(hào)波形，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。7噪聲模塊調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)3W01，將3TP01噪聲電平調(diào)為0；調(diào)節(jié)3W02，調(diào)整3P02信號(hào)幅度為4V。8FSK解調(diào)參數(shù)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)17W01電位器，使壓控振蕩器鎖定在32KHz（16 KHz行不行？），同時(shí)可用頻率計(jì)監(jiān)測(cè)17TP02信號(hào)頻率。9無(wú)噪聲FSK解調(diào)輸出波形觀察：調(diào)節(jié)3W01，將3TP01噪聲電平調(diào)為0；雙蹤示波器觸發(fā)測(cè)量探頭接16P01，另一測(cè)量探頭接17P02。同時(shí)觀察FSK調(diào)制和解調(diào)輸出信號(hào)波形，并作記錄，

9、并比較兩者波形，正常情況，兩者波形一致。如果不一致，可微調(diào)17W01電位器，使之達(dá)到一致。10加噪聲FSK解調(diào)輸出波形觀察：調(diào)節(jié)3W01逐步增加調(diào)制信號(hào)的噪聲電平大小，看是否還能正確解調(diào)出基帶信號(hào)。11ASK實(shí)驗(yàn)與上相似，這兒不再贅述。12關(guān)機(jī)拆線：實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號(hào)連線，并按要求放置好實(shí)驗(yàn)?zāi)K。注：由于本實(shí)驗(yàn)中載波頻率為16KHz、32KHz，所以被調(diào)制基帶信號(hào)的碼元速率不要超過(guò)4KHz。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析根據(jù)輸入的基帶信號(hào)，請(qǐng)畫出FSK、ASK各主要測(cè)試點(diǎn)波形。FSK的Matlab仿真結(jié)果原始基帶信號(hào)調(diào)制后的信號(hào)接收到有噪聲的信號(hào)解調(diào)后的信號(hào)抽樣判決后的信號(hào)調(diào)制信號(hào)的頻譜分析實(shí)驗(yàn)室

10、演示的圖形基帶信號(hào)和調(diào)制信號(hào)原始信號(hào)和恢復(fù)信號(hào)ASK的Matlab仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)室演示的圖形ASK的基帶信號(hào)和調(diào)制信號(hào)實(shí)驗(yàn)心得通過(guò)兩個(gè)不同頻率的載波信號(hào)可以對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行2FSK調(diào)制；通過(guò)想干解調(diào)，可以較好的實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制信號(hào)的解調(diào)；解調(diào)出來(lái)的波形與調(diào)制信號(hào)相比會(huì)有一定的延時(shí)。2FSK信號(hào)頻譜是看成由兩個(gè)不同頻率的2ASK信號(hào)頻譜組成。附錄FSK的Matlab程序主程序close allclear alln=16;f1=18000000;f2=6000000;bitRate=1000000;N=50;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=f

11、skModu(signal,bitRate,f1,f2,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoFSK(signal1,bitRate,f1,f2,N);子程序function bitstream=demoFSK(receivedSignal,bitRate,f1,f2,N) load num signal1=receivedSignal; signal2=filter(gaotong,1,signal1); %通過(guò)HPF，得到高頻分量 signal3=abs(signal2); %整流 signal3=fi

12、lter(lowpass,1,signal3); %通過(guò)LPF，形成包絡(luò) bitstream=; IN1=fix(length(lowpass)/2)+fix(length(gaotong)/2); %延遲時(shí)間 bitstream1=; LL=N; %每個(gè)bit的抽樣點(diǎn)數(shù) i=IN1 +LL/2; while (i<=length(signal3) %判決 bitstream1=bitstream1,signal3(i)>=0.5; i=i+LL; end bitstream1 figure(5) subplot(3,1,1); plot(1:length(signal1),sig

13、nal1);title('Waveof receivingterminal(including noise)');grid on; subplot(3,1,2); plot(1:length(signal2),signal2);title('After Passing HPF');grid on; subplot(3,1,3); plot(1:length(signal3),signal3);title('After Passing LPF');grid on; signal4=filter(daitong,1,signal1); %通過(guò)BPF，

14、得到低頻分量 signal5=abs(signal4); %整流 signal5=filter(lowpass,1,signal5); %通過(guò)LPF，形成包絡(luò) IN2=fix(length(lowpass)/2)+fix(length(daitong)/2); %延遲時(shí)間 bitstream2=; LL=N; %每個(gè)bit的抽樣點(diǎn)數(shù) i=IN2 +LL/2; while (i<=length(signal5) %判決 bitstream2=bitstream2,signal5(i)>=0.5; i=i+LL; end bitstream2 figure(6) subplot(3,1

15、,1); plot(1:length(signal1),signal1);title('Wave of receiving terminal(including noise)');grid on; subplot(3,1,2); plot(1:length(signal4),signal4);title('After Passing BPF');grid on; subplot(3,1,3); plot(1:length(signal5),signal5);title('After Passing LPF');grid on; for i=1:m

16、in(length(bitstream1),length(bitstream2) %判決 if(bitstream1(i)>bitstream2(i) bitstream(i)=1; else bitstream(i)=0; end end bitstream bit=; %接收端波形 for i=1:length(bitstream) if bitstream(i)=0 bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bit=bit,bit1; end figure(7) plot(bit),title('binary of receivin

17、g terminal'),grid on; axis(0,N*length(bitstream),-2.5,2.5); endfunction transmittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1,f2,N) t=linspace(0,1/bitRate,N); c1=sin(2*pi*t*f1); c2=sin(2*pi*t*f2); transmittedSignal=; for i=1:length(signal) if signal(i)=1 transmittedSignal=transmittedSignal,c1; else transm

18、ittedSignal=transmittedSignal,c2; end endfigure(2) plot(1:length(transmittedSignal),transmittedSignal);title('Modulation of FSK');grid on;figure(3)m=0:length(transmittedSignal)-1;F=fft(transmittedSignal);plot(m,abs(real(F),title('ASK_frequency-domain analysis real');grid on;endFSK的Ma

19、tlab程序clc;clear;N=30;xn=;x=1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0;t=0.01:0.01:N;y=cos(2*pi*2*t);for i=1:N if x(i)=1xn(i*100-99:i*100)=ones(1,100); elsexn(i*100-99:i*100)=zeros(1,100); endendsubplot(5,2,1)plot(xn);title('原始二進(jìn)制信號(hào)');axis(0 3000 -1 2)y=cos(2*pi*2*t);subplot(

20、5,2,2)plot(y);title('載波波形');axis(0 3000 -2 2)z=xn.*y;subplot(5,2,3)plot(z)title('已調(diào)信號(hào)')axis(0 3000 -1.5 1.5)%對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析ba=fft(z,512);ba=abs(ba);subplot(5,2,4)plot(ba);title('已調(diào)信號(hào)頻譜')axis(-200 600 0 150)%加入高斯噪聲a=0.1;%noise 系數(shù)，控制噪聲功率noise=a*(2*rand(1,100*N)-1);z1=z+noise;subplot(5,2,5)plot(z1);title('加入噪聲后信號(hào)波形');%