实验四 FSK调制及解调实验

一、实验目的

1、    掌握用键控法产生FSK信号的方法。

2、    掌握FSK非相干解调的原理。

二、实验器材

1、    主控&信号源、9号模块                                       各一块

2、    双踪示波器                                                   一台

3、    连接线                                                       若干

三、实验原理

1、实验原理框图

FSK调制及解调实验原理框图

2、实验框图说明

基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。

四、实验步骤

实验项目一 FSK调制

概述：FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。

1、关电，按表格所示进行连线。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000。调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。

3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KH。

4、实验操作及波形观测。

（1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。

（2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。

实验项目二 FSK解调

概述：FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。

1、保持实验项目一中的连线及初始状态。

2、对比观测调制信号输入以及解调输出：以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、 TH8（FSK解调输出），验证FSK解调原理。

3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-FSK，观测眼图。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程；

（1）调制电路工作原理：输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制 168KHz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=256KHz，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=168KHz，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，经过开关送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关。 

（2）解调电路的工作原理：已调信号经过过零检测识别出信号中载波频率是否发生变化。经限幅、微分、整流后形成与频率变化相对应的尖脉冲序列，再经过脉冲展宽把这些尖脉冲变换成较宽的矩形脉冲以增大其直流分量，然后经过低通滤波器取出直流分量完成频率——幅度变换。 

2、分析FSK调制解调原理。

频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故2FSK可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行调解然后进行判决得到恢

复出的原始信号。   

第二篇：FSK(ASK)调制解调实验报告

实验6   FSK（ASK）调制解调实验

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。

七、实验报告要求题目：

1、根据实验的连线关系，画出实验结构示意图。

答：

2、画出 FSK、ASK 各主要测试点波形。

答：

FSK：

无噪声解调

加入噪声解调：

ASK：

无噪声解调：

加入噪声解调：

3、分析其输出数字基带信号序列与发送数字基带信号序列相比有否产生延迟，这种解调方式在什么情况下会出现解调输出的数字基带信号序列反向的问题？

答：

产生了延迟。当相位延迟π时，会出现解调输出的数字基带信号序列反向的问题。