移频键控（FSK）实验

移频键控（FSK）实验

一 、实验目的：

1、掌握FSK调制原理及其实现方法；

2、掌握FSK解调原理及其实现方法；

3、掌握位同步的作用及其提取方法；

4、了解数据传输系统中不可缺少的一个环节－码再生。

二  实验原理及电路说明

实验电路的总方框图如图4.1所示。

图4.1 FSK实验系统方框图

实验电路分成FSK发送（调制）和FSK接收（解调）两部分（合装在一个实验架上）。左边为FSK发送部分，包括主：方波源、分频器、M序列发生器、调制器、驱动器等；右边为FSK接收部分，包括过零检测、判决、位同步、码再生等。

1、多谐振荡器

本实验系统的时钟源为一多谐振荡器，提供FSK的载波和信码的定时信号，振荡频率为11800HZ，可以用W1微调振荡器的输出信号的频率。

信码由四级移位寄存器组成的M序列发生器提供。M序列发生器的形成长度为24-1=15，其信码定时是方波源输出信号经20分频得到，码率约为600bit/s。

2、调制器

调制器为全数字的可变分频比的分频链。

由于调制输出的信号为方波，所含频率成分非常丰富，要占据较宽的信道频带，所以在实际工程中为了节省频带，在调制信号送入信道前，只取基频分量，所以在调制器后要接有一带通滤波器，中心频率为两个轼频的平均值，而且要求滤波器的通带性能要对称。

3、过零检测

在实验系统的接收端对FSK信号的解调用过零检测方法实现， 数字调频波的过零点随载频而异。如本实验，信码为“1”时，载频为2950HZ，过零点为2950×2个秒。因此只要检出过零点数就可以得到关于频率差异的信息，这就是过零检测的基本思路。

4、位同步

在数据传输设备的接收端，位同步是码再生必需的信号，而在数字通信中，常常在发送信号中不发送导频或位同步信号，这就要求接收端必须从数字信号中提取位同步。本实验中采用直接从数字信号中滤波提取同步的方法来提取位同步信息，

5、码再生

从过零检测低通滤波器输出的信号，必须进行码再生才能恢复出和发端相同的非归零信码。码再生电路用一比较器对解调获得的基带信号进行零电平判决，再由一触发器对判决信号进行抽样再生。所不同的是，这种码元定时是由位同步提供的，这样，解调、同步和码再生就组成了一个较完整的数字通信接收系统。

三  实验仪器及设备

双踪同步示波器　　　　　　　一台

数字频率计　　　　　　　　　一台

双路直流稳压电源　　　　　　一台

万用表　　　　　　　　　　　一台

FSK实验箱　　　　　　　　　一台

四  实验内容

在实验箱中使用了7805，7905和7812芯片来保护实验板电子元器件，电路板上标着+5V，-5V，+12V的电源输入端应输入+7V，-7V，+14V的电源。

1、方波源

方波源为多谐振荡器，振荡频率约为11800HZ，可以通过调制W1来调整频率，可从测试点1.1（测试点的位置可以参考在本章后的图4.5）观看波形，测量频率。

2、可变分频比的分频链

可变分频比的分频链由多级D触发器加以适当的控制电路构成，使信码是“1”时为4分频，当信码是“0”时为8分频。改变信码输入的连接点“K-M”、“K－1”、“K－0”可于1.8观察或测量得分频后的波形频率，“K－0”相连就为“0”输入。“K－1”连接时为“1”码输入，“K－M”相连为信码输入。当接成信码输入时，可以在测试点1.8测得平均频率：FSK的载波频率。1.8端输出的信号为对称方波。

3、码定时分频链及M序列发生器

这两部分是为了向FSK提供调制信码而设置的，码定时分频链的五级D触发器组成20分频电路，所以在测试点1.4端可测得频率约为592HZ的对称方波。M序列发生器为四级D触发器组成的最长线性反馈移位寄存器，形成

位的伪随机序列。在测试点1.5端可看到这个M序列。

以上为FSK发送部分的实验内容，FSK接收部分，包括以下内容：

4 限幅放大器

幅放大器是为了把输入信号变换成方波以取得过零点信息，这里采用通用的电压比较器LM311来作过零再生，因此在测试点2.1端可得到方波。

5、微分整流

为了得到过零点信息，采用微分整流的方法。在测试点2.2可观看到过零脉冲国，每个过零点对应一个脉冲。

6、展宽

把过零点的窄脉冲展宽形成具有一定宽度的脉冲。本实验中采用单稳态形成。在测试点2.3可以见到　与过零点对应的宽脉冲。

7、有源低通

本实验用有源低通滤波器把过零信息中的基带信号提取出来。从测试点2.4可以看到恢复出来的基带信号。如果利用码定时作同步，可看到眼图。

8、判决、微分整流

这部分电路的原理与4、5项相同，目的在于提取基带信号中的过零点信息，在测试点2.5可观看到这些过零点脉冲。

9、有源带通

基带信号为不归零的脉冲，不含位同步信息，经过上述8项变换后，就得到了含有位同步信息的脉冲，有源带通是为了把位同步信息取出来，由于单T有源的Q值还不够高，因此输出的正弦波相对于信码的连“1”连“0”处，出现衰减振荡，但不影响恢复同步脉冲，因其后的形成电路也采用零点形成。

10、延迟、抽样

为使位同步对解调信号的抽样获得良好效果，必须使位同步脉冲的跳变沿避开解调信号的跳变沿，因此要对同步脉冲进行延迟。本实验采用两级积分延迟电路以满足要求。抽样用D触发器完成，最后输出信码为24-1=15伪随机序列，可以从测点2.10看到输出信码，与发信码相参照，应无误。

五、实验报告

1、整理实验数据、波形。

2、简单描述FSK系统的组成及各部分的作用。

3、实现FSK调制和解调是否还有别的办法？

4、试估算本实验调制器后的带通滤波器的通带应多宽？

5、为什么利用FSK波形的过零点可检测出信码来？

6、从信码中直接提取同步是如何使信码变换成含有位同步信息的？

7、通过本实验还有什么收获和体会？