解讀數(shù)字通信原理實(shí)驗(yàn)FSK（ASK）調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

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(shí)現(xiàn)方法。

二、實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)，抗噪聲和抗群時(shí)延性能較強(qiáng)，因此在無(wú)線(xiàn)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(chēng)作移頻鍵控FSK，它是利用載頻頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。

數(shù)字幅度調(diào)制ASK本實(shí)驗(yàn)箱沒(méi)有做成專(zhuān)門(mén)的ASK單元，因?yàn)橹唤油‵SK調(diào)制單元電路中相加開(kāi)關(guān)K902的“對(duì)1調(diào)制”信號(hào)，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(hào)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(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān)2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)1關(guān)閉，模擬開(kāi)關(guān)2開(kāi)通。此時(shí)輸出f2=16KHz，于是可在輸出端得到已調(diào)的FSK信號(hào)。

電路中的兩路載頻（f1、f2）由內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)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(kāi)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(jià)格低廉，體積小，所以得到了越來(lái)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(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)載頻如f1上，對(duì)應(yīng)輸出高電平，而對(duì)另一載頻f2失鎖，對(duì)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(hào)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(jì)在32KHz。圖9-3中R924、R925、CA901主要用來(lái)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(mǎn)足環(huán)路性能指標(biāo)的要求。從要求環(huán)路能快速捕捉、迅速鎖定來(lái)看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環(huán)路的跟蹤特性來(lái)看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設(shè)計(jì)應(yīng)在滿(mǎn)足捕捉時(shí)間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。？

當(dāng)輸入信號(hào)為16KHz時(shí)，環(huán)路失鎖。此時(shí)環(huán)路對(duì)16KHz載頻的跟蹤破壞。

可見(jiàn)，環(huán)路對(duì)32KHz載頻鎖定時(shí)輸出高電平，對(duì)16KHz載頻失鎖時(shí)就輸出低電平。只要適當(dāng)選擇環(huán)路參數(shù)，使它對(duì)32KHz鎖定，對(duì)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(hào)序列。關(guān)于FSK調(diào)制原理波形見(jiàn)圖9-4所示。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

測(cè)試FSK調(diào)制解調(diào)電路TP901—TP910各測(cè)量點(diǎn)波形，并作詳細(xì)分析。

1．按下實(shí)驗(yàn)箱右測(cè)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。

2．跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)置：

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

2－3：PC數(shù)據(jù)。

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

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

2－3：不加入噪音（或者跳線(xiàn)拔掉不連）。

SW01：1－2：FSK自環(huán)；

2－3：斷開(kāi)FSK自環(huán)，F(xiàn)SK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信（此實(shí)驗(yàn)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(hào)幅度大小。

W904：調(diào)節(jié)解調(diào)電路壓控振蕩器時(shí)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(dāng)基帶信號(hào)的碼元速率與載頻信號(hào)的頻率相差太近時(shí)，F(xiàn)SK解調(diào)端輸出測(cè)量點(diǎn)TP910輸出應(yīng)為不穩(wěn)定的輸出波形。

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

7．觀(guān)察FSK解調(diào)輸出TP908～TP910波形，并作記錄，并同時(shí)觀(guān)察FSK調(diào)制端的基帶信號(hào)，比較兩者波形，觀(guān)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(cè)量點(diǎn)說(shuō)明

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

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

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

TP904：16KHz載波信號(hào)，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(hào)輸入，由開(kāi)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(pán)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(hào)輸出，此測(cè)量點(diǎn)需使用雙蹤對(duì)比測(cè)量，另一蹤（觸發(fā)）測(cè)量TP905。

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

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

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

TP907：衰減或放大的FSK調(diào)制信號(hào)輸出。

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

TP908：FSK解調(diào)信號(hào)輸入。

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

SW01的2－3相連時(shí)：FSK自環(huán)斷開(kāi)，F(xiàn)SK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信。

TP909：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W904。

TP910：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TP905。

注：在FSK解調(diào)時(shí)，數(shù)字基帶信號(hào)的頻率與載頻的頻率應(yīng)滿(mǎn)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(shí)的數(shù)字基帶信碼信號(hào)。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1.畫(huà)出FSK、ASK各主要測(cè)試點(diǎn)波形。

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

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