FSK调制解调实验报告

FSK调制解调实验报告

　　一、实验目的：

　　1．掌握FSK（ASK）调制器的工作原理及性能测试；

　　2．掌握FSK（ASK）锁相解调器工作原理及性能测试；

　　3. 学习FSK（ASK）调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

　　二、实验仪器：

　　1．信道编码与 ASK.FSK.PSK.QPSK 调制模块，位号： A,B 位

　　2． FSK 解调模块，位号： C 位

　　3．时钟与基带数据发生模块，位号： G 位

　　4． 100M 双踪示波器

　　三、实验内容：

　　观测m序列（1，0， 0/1码）基带数据FSK （ASK）调制信号波和解调后基带数据信号波形。

　　观测基带数字和FSK（ASK）调制信号的频谱。

　　改变信噪比（S/N），观察解调信号波形。

　　四、实验原理：

　　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，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛 的应用。

　　（一）  FSK 调制电路工作原理

　　FSK 的调制模块采用了可编程逻辑器件+D/A 转换器件的软件无线电结构模式，由于调 制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成 ASK， FSK 调制，还可以完成 PSK， DPSK， QPSK， OQPSK 等调制方式。不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。在学习 ASK， FSK 调制的同时，也希望学生能意识到，技术发展的`今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程。 下图为调制电路原理框图

　　上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。基带数据时钟和数据，通过 JCLK 和 JD 两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成 ASK 或 FSK 的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过 D/A 器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随器，便完成了整个调制系统。

　　ASK/FSK 系统中，默认输入信号应该为 2K 的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到 JCLK 和 JD 输入端。标有 ASK.FSK 的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的 SW01 按钮，切换输出信号为 ASK 或 FSK，同时 LED 指示灯会指示当前工作状态。

　　（二）  FSK 解调电路工作原理

　　FSK 解调采用锁相解调，锁相解调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 的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。下图为FSK 锁相环解调器原理示意图和电路图。

　　FSK 锁相解调器采用集成锁相环芯片 MC4046。其中，压控振荡器的频率是由 17C02.17R09.17W01 等元件参数确定，中心频率设计在 32KHz 左右，并可通过 17W01 电位

　　器进行微调。当输入信号为 32KHz时，调节 17W01 电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为 16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

　　五、各测量点和可调元件的作用

　　1、数字调制电路模块接口定义：

　　信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块（A、B位） JCLK：2K时钟输入端； JD：2K基带数据输出端；

　　ASK、FSK：FSK或ASK调制信号输出端；

　　SW01：调制模式切换按钮；

　　L01L02：指示调制状态。

　　2、FSK （ASK）解调模块接口定义：

　　17P01：FSK解调信号输入铆孔；

　　17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。

　　17TP02：FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01；

　　17W01：解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器；

　　数字调制电路模块：

　　FSK（ASK）调制模块

　　CD4046原理框图：

　　六、实验步骤：

　　1、插入有关实验模块

　　在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：

　　对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆 口一致。

　　2、信号线连接

　　使用专用导线按照下表进行信号线连接：

　　3、加电

　　打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

　　4、实验设置

　　设置拨码器 4SW02（ G） 为“ 00000”，则 4P01 产生 2K 的 15 位 m 序列输出，4P02 产生 2K 的码元时钟。

　　按动SW01（AB）按钮，使L02指示灯亮，“ASK、FSK”铆孔输出为FSK 调制信号。

　　5、FSK 调制信号波形观察

　　用示波器通道 1 观测“ 4P01”（ G），通道 2 观测“ ASK、 FSK”（A&B），调节示波器 使两波形同步，观察基带信号和 FSK 调制信号波形，分析对应“ 0”和“ 1”载波频率，记录实验数据。

　　6、FSK 解调观测

　　无噪声 FSK 解调

　　（1）调节 3W01（E），使 3TP01 信号幅度为 0，即传输的 FSK 调制信号不加入噪声。

　　（2）用示波器分别观测JD（AB）和 17P02（C），对比调制前基带数据和解调后基带 数据。两路数据是否有延时，分析其原理。

　　（3）调节解调模块上的17W01（C）电位器，使压控振荡器锁定在32KHz，同时注意对比JD（AB）和17P03（C）的信号是否相同。

　　加入噪声 FSK 解调

　　（1）在保持上述连线（无噪声时）不变的情况下，逐渐调节 3W01（E），使噪声电平 逐渐增大，即改变信噪比（S/N），观察解调信号波形是否还能保持正确。

　　（2）用示波器观察 3P01（E）和 3P02（E），分析加噪前和加噪后信号有什么差别。

　　7、ASK 调制解调观测

　　ASK 调制解调操作和 FSK 操作类似，不同点在于需调整 SW01（AB），使 L01 指示灯亮，则“ASK FSK” 输出为 ASK 调制。其他操作和测量参考 FSK 调制解调完成。

　　8、关机拆线

　　实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。