移頻鍵控（FSK）實驗

一 、實驗目的：

1、掌握FSK調制原理及其實現方法；

2、掌握FSK解調原理及其實現方法；

3、掌握位同步的作用及其提取方法；

4、了解數據傳輸系統(tǒng)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)－碼再生。

二  實驗原理及電路說明

實驗電路的總方框圖如圖4.1所示。

圖4.1 FSK實驗系統(tǒng)方框圖

實驗電路分成FSK發(fā)送（調制）和FSK接收（解調）兩部分（合裝在一個實驗架上）。左邊為FSK發(fā)送部分，包括主：方波源、分頻器、M序列發(fā)生器、調制器、驅動器等；右邊為FSK接收部分，包括過零檢測、判決、位同步、碼再生等。

1、多諧振蕩器

本實驗系統(tǒng)的時鐘源為一多諧振蕩器，提供FSK的載波和信碼的定時信號，振蕩頻率為11800HZ，可以用W1微調振蕩器的輸出信號的頻率。

信碼由四級移位寄存器組成的M序列發(fā)生器提供。M序列發(fā)生器的形成長度為24-1=15，其信碼定時是方波源輸出信號經20分頻得到，碼率約為600bit/s。

2、調制器

調制器為全數字的可變分頻比的分頻鏈。

由于調制輸出的信號為方波，所含頻率成分非常豐富，要占據較寬的信道頻帶，所以在實際工程中為了節(jié)省頻帶，在調制信號送入信道前，只取基頻分量，所以在調制器后要接有一帶通濾波器，中心頻率為兩個軾頻的平均值，而且要求濾波器的通帶性能要對稱。

3、過零檢測

在實驗系統(tǒng)的接收端對FSK信號的解調用過零檢測方法實現， 數字調頻波的過零點隨載頻而異。如本實驗，信碼為“1”時，載頻為2950HZ，過零點為2950×2個秒。因此只要檢出過零點數就可以得到關于頻率差異的信息，這就是過零檢測的基本思路。

4、位同步

在數據傳輸設備的接收端，位同步是碼再生必需的信號，而在數字通信中，常常在發(fā)送信號中不發(fā)送導頻或位同步信號，這就要求接收端必須從數字信號中提取位同步。本實驗中采用直接從數字信號中濾波提取同步的方法來提取位同步信息，

5、碼再生

從過零檢測低通濾波器輸出的信號，必須進行碼再生才能恢復出和發(fā)端相同的非歸零信碼。碼再生電路用一比較器對解調獲得的基帶信號進行零電平判決，再由一觸發(fā)器對判決信號進行抽樣再生。所不同的是，這種碼元定時是由位同步提供的，這樣，解調、同步和碼再生就組成了一個較完整的數字通信接收系統(tǒng)。

三  實驗儀器及設備

雙蹤同步示波器　　　　　　　一臺

數字頻率計　　　　　　　　　一臺

雙路直流穩(wěn)壓電源　　　　　　一臺

萬用表　　　　　　　　　　　一臺

FSK實驗箱　　　　　　　　　一臺

四  實驗內容

在實驗箱中使用了7805，7905和7812芯片來保護實驗板電子元器件，電路板上標著+5V，-5V，+12V的電源輸入端應輸入+7V，-7V，+14V的電源。

1、方波源

方波源為多諧振蕩器，振蕩頻率約為11800HZ，可以通過調制W1來調整頻率，可從測試點1.1（測試點的位置可以參考在本章后的圖4.5）觀看波形，測量頻率。

2、可變分頻比的分頻鏈

可變分頻比的分頻鏈由多級D觸發(fā)器加以適當的控制電路構成，使信碼是“1”時為4分頻，當信碼是“0”時為8分頻。改變信碼輸入的連接點“K-M”、“K－1”、“K－0”可于1.8觀察或測量得分頻后的波形頻率，“K－0”相連就為“0”輸入。“K－1”連接時為“1”碼輸入，“K－M”相連為信碼輸入。當接成信碼輸入時，可以在測試點1.8測得平均頻率：FSK的載波頻率。1.8端輸出的信號為對稱方波。

3、碼定時分頻鏈及M序列發(fā)生器

這兩部分是為了向FSK提供調制信碼而設置的，碼定時分頻鏈的五級D觸發(fā)器組成20分頻電路，所以在測試點1.4端可測得頻率約為592HZ的對稱方波。M序列發(fā)生器為四級D觸發(fā)器組成的最長線性反饋移位寄存器，形成

位的偽隨機序列。在測試點1.5端可看到這個M序列。

以上為FSK發(fā)送部分的實驗內容，FSK接收部分，包括以下內容：

4 限幅放大器

幅放大器是為了把輸入信號變換成方波以取得過零點信息，這里采用通用的電壓比較器LM311來作過零再生，因此在測試點2.1端可得到方波。

5、微分整流

為了得到過零點信息，采用微分整流的方法。在測試點2.2可觀看到過零脈沖國，每個過零點對應一個脈沖。

6、展寬

把過零點的窄脈沖展寬形成具有一定寬度的脈沖。本實驗中采用單穩(wěn)態(tài)形成。在測試點2.3可以見到　與過零點對應的寬脈沖。

7、有源低通

本實驗用有源低通濾波器把過零信息中的基帶信號提取出來。從測試點2.4可以看到恢復出來的基帶信號。如果利用碼定時作同步，可看到眼圖。

8、判決、微分整流

這部分電路的原理與4、5項相同，目的在于提取基帶信號中的過零點信息，在測試點2.5可觀看到這些過零點脈沖。

9、有源帶通

基帶信號為不歸零的脈沖，不含位同步信息，經過上述8項變換后，就得到了含有位同步信息的脈沖，有源帶通是為了把位同步信息取出來，由于單T有源的Q值還不夠高，因此輸出的正弦波相對于信碼的連“1”連“0”處，出現衰減振蕩，但不影響恢復同步脈沖，因其后的形成電路也采用零點形成。

10、延遲、抽樣

為使位同步對解調信號的抽樣獲得良好效果，必須使位同步脈沖的跳變沿避開解調信號的跳變沿，因此要對同步脈沖進行延遲。本實驗采用兩級積分延遲電路以滿足要求。抽樣用D觸發(fā)器完成，最后輸出信碼為24-1=15偽隨機序列，可以從測點2.10看到輸出信碼，與發(fā)信碼相參照，應無誤。

五、實驗報告

1、整理實驗數據、波形。

2、簡單描述FSK系統(tǒng)的組成及各部分的作用。

3、實現FSK調制和解調是否還有別的辦法？

4、試估算本實驗調制器后的帶通濾波器的通帶應多寬？

5、為什么利用FSK波形的過零點可檢測出信碼來？

6、從信碼中直接提取同步是如何使信碼變換成含有位同步信息的？

7、通過本實驗還有什么收獲和體會？