通信原理教案 实验五 FSK调制解调实验_fsk调制解调原理实验
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实验五 FSK 调制解调实验
(理论课:教材第七章P180--185）
实 验 内 容
1.频率键控（FSK）调制实验 2.频率键控（FSK）解调实验
一、实验目的1.理解FSK调制的工作原理及电路组成。2.理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。
二、实验电路工作原理
TP901 TP904TP90832KHz选频 32KHz方波12TP906TP907输出时钟K901D/A TP902模相FSKTP909拟加12解调整 开器(4046形16KHz方波12关FSK调制输出锁相环输 K902D/AK906解调)出 TP903TP90
5PN2K1 F832K904WMCLK 213WMDATA
K903
图2-1 FSK调制解调电原理框图
数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。
数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。
本实验电路中，由实验一提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。
（一）FSK调制电路工作原理
FSK调制解调电原理框图，如图2-1所示；图2-2是它的调制电路电原理图。
输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。
电路中的两路载频(f1、f2）由内时钟信号发生器产生，经过开关K901，K902送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U901∶A与U901∶B(4066)。
（二）FSK解调电路工作原理 FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电路电原理图如图2-3所示。
FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使
它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。
FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。
压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图2-3中R924、R925、CA901主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R929、C904构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。
当输入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏。可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。关于FSK调制原理波形见图2-4所示。
三、实验内容
测试FSK调制解调电路TP901—TP909各测量点波形，并作详细分析。
1．按下按键开关： K01、K02、K900。
2．跳线开关设置： K9012–
3、K9022–3。K903:1-2 3 K9041–
2、2KHz的伪随机码，码序列为：*** 做FSK解调实验时，K9041–
2、K9031–2。K905：1－2 3－4K906:2-3 K907:1-2 3．在CA901插上电容，使压控振荡器工作在32KHz，电容在1800Pf2400Pf之间。
4．注意选择不同的数字基带信号的速率。有1110010码(2KHz)、1010交替码(8KHz)。由信号转接开关K904进行选择。
5．接通开关K906“2”和“3”脚，输入FSK信号给解调电路，注意观察“1”“0”码内所含载波的数目。
6．观察FSK解调输出TP907～TP909波形，并作记录，并同时观察FSK调制端的基带信号，比较两者波形，观察是否有失真。
四、测量点说明
TP901：32KHz载频信号，由K901的1与2相连，可调节电位器W901改变幅度。
TP902：16KHz载频信号，由K902的1与2相连，可调节电位器W902改变幅度。
TP903：作为F = 2KHz或8KHz的数字基带信码信号输入，由开关K904决定。K904 的1与2相连：码元速率为2KHz的***码；K904的2与3相连：码元速率为8KHz的10101010码。
TP904：32KHz基带FSK调制信号输出。TP905：16KHz基带FSK调制信号输出。
TP906：FSK调制信号叠加后输出，送到FSK解调电路的由输入开关K905控制。
TP907：FSK解调信号输入。由FSK解调电路的输入开关K906的2与3脚接入
TP908：FSK解调电路工作时钟，正常工作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有偏差，可调节电位器W903或W904和改变CA901的电容4 值。
TP909：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同TP903。注：在FSK解调时，K904只能是1与2相连，即解调出码元速率为2KHz的***码。K904的2与3脚不能相连，否则FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码信号，因为此时F = 8KHz，fc2 = 16KHz，所以不满足4F ≤ fc1的关系，因为此时它们的频谱重叠了。所以在此项实验做完后，应注意把开关K904设置成1与2相连接的位置上。
五、讨论思考题
1.画出测试点的各点波形。
2.写出改变4046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响? 3.采用锁相环解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比有否产生延迟?
六、实测各点波形
1、FSK频率键控调制电路的工作波形
（上图）：TP901：32KHz载频信号（下图）：TP902：16KHz载频信号
TP903： 2KHz数字基带信码信号
图理原电路电制调KSF 2－2图8
图理原电路电调解KSF 3－2图 TP9010t32KHz载频fC1输入TP9020t16KHz载频fC2输入TP9030TP9041110010tt信码032KHz载频fC1输出TP9050t16KHz载频fC2输出TP9060t合路后FSK输出 图2-4 FSK调制原理波形图
上图 TP904：32KHz载频FSK调制信号 K905 1-2 3-4 全部断开后测出 下图 TP905：16KHz载频FSK调制信号
TP906：FSK调制叠加后输出信号 K905 1-2 3-4 测出
2、FSK频率键控解调电路的工作波形 K906 2-3
TP907：FSK解调信号输入。同TP906 10
TP908：FSK解调电路32KHz工作时钟，TP909：FSK解调输出 的2KHz数字基带信码 同TP903
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