2FSK调制解调及其仿真
一、题目
1. 2FSK调制解调及其仿真。
2. 相关调制解调的原理图如
3. 输入的信号为：
S（t）=[∑аn*g(t-nTs)]cosω1t+[ān*g(t-nTs)]cosω1t；
ān是аn的反码。
二、仿真思路
1.首先要确定采样频率fs和两个载波频率的值f1，f2。
2.写出输入已经信号的表达式S(t)。由于S(t)中有反码的存在，则需
要将信号先反转后在从原信号和反转信号中进行抽样。写出已调信号的表达式S(t)。
3.在2FSK的解调过程中，如上图原理图，信号首先通过带通滤波器，
设置带通滤波器的参数，后用一维数字滤波函数filter对信号S(t)
的数据进行滤波处理。输出经过带通滤波器后的信号波形。由于已调信号中有两个不同的载波（ω1, ω2）,则经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的信号波形H1,H2。
4.经过带通滤波器后的2FSK信号再经过相乘器（cosω1，cosω2），两序列相乘的MATLAB表达式y=x1.*x2 →SW=Hn.*Hn ，输出得到相乘后的两个不同的2FSK波形h1,h2。
5.经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数，用一维数字滤波韩式filter对信号的数据进行新的一轮的滤波处理。输出经过低通滤波器后的两个波形（sw1,sw2）。
6.将信号sw1和sw2同时经过抽样判决器，分别输出st1,st2。其抽样判决器输出的波形为最后的输出波形st。对抽样判决器经定义一个时间变量长度i，当st1(i)>=st2(i)时，则st=0，否则st=st2(i).其中st=st1+st2。
三、仿真程序
程序如下：
fs=2000; %采样频率
dt=1/fs;
f1=20;
f2=120; %两个信号的频率
a=round(rand(1,10)); %随机信号
g1=a
g2=~a; %信号反转，和g1反向
g11=(ones(1,2000))'*g1; %抽样
g1a=g11(:)';
g21=(ones(1,2000))'*g2;
g2a=g21(:)';
t=0:dt:10-dt;
t1=length(t);
fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);
fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);
fsk=fsk1+fsk2; %产生的信号
no=0.01*randn(1,t1); %噪声
sn=fsk+no;
subplot(311);
plot(t,no); %噪声波形
title('噪声波形')
ylabel('幅度')
subplot(312);
plot(t,fsk);
title('产生的波形')
ylabel('幅度')
subplot(313);
plot(t,sn);
title('将要通过滤波器的波形')
ylabel('幅度的大小')
xlabel('t')
figure(2) %FSK解调
b1=fir1(101,[10/800 20/800]);
b2=fir1(101,[90/800 110/800]); %设置带通参数
H1=filter(b1,1,sn);
H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号subplot(211);
plot(t,H1);
title('经过带通滤波器f1后的波形')
ylabel('幅度')
subplot(212);
plot(t,H2);
title('经过带通滤波器f2后的波形')
ylabel('幅度')
xlabel('t')
sw1=H1.*H1;
sw2=H2.*H2; %经过相乘器
figure(3)
subplot(211);
plot(t,sw1);
title('经过相乘器h1后的波形')
ylabel('幅度')
subplot(212);
plot(t,sw2);
title('经过相乘器h2后的波形')
ylabel('·幅度')
xlabel('t')
bn-fir1(101,[2/800 10/800]); %经过低通滤波器figure(4)
st1=filter(bn,1,sw1);
st2=filter(bn,1,sw2);
subplot(211);
plot(t,st1);
title('经过低通滤波器sw1后的波形')
ylabel('幅度')
subplot(212);
plot(t,st2);
title('经过低通滤波器sw2后的波形')
ylabel('幅度')
xlabel('t')
%判决
for i=1:length(t)
if(st1(i)>=st2(i))
st(i)=0;
else st(i)=st2(i);
end
end
figure(5)
st=st1+st2;
subplot(211);
plot(t,st);
title('经过抽样判决器后的波形') ylabel('幅度')
subplot(212);
plot(t,sn);
title('原始的波形')
ylabel('幅度')
xlabel('t')
程序完；
四、输出波形
Figure 1
Figure 2
Figure 3
Figure 4
Figure 5
五、分析结果
2FSK信号的调制解调原理是通过带通滤波器将2FSK信号分解为上下两路2FSK信号后分别解调，然后进行抽样判决输出信号。本实验对信号2FSK采用相干解调进行解调。对于2FSK系统的抗噪声性能，本实验采用同步检测法。设“1”符号对应载波频率f1，“0”符号对应载波频率f2。在原理图中采用两个带通滤波器来区分中心频率分别为f1和f2的信号。中心频率为f1的带通滤波器之允许中心频率为f1的信号频谱成分通过，滤除中心频率为f2的信号频谱成分。
接收端上下支路两个带通滤波器的输出波形中H1,H2。在
H1,H2波形中在分别含有噪声n1,n2，其分别为高斯白噪声ni经过
上下两个带通滤波器的输出噪声——窄带高斯噪声，其均值同为0，方差同为(σn)2,只是中心频率不同而已。
其抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。判决规制应与调制规制相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的抽样较大，应判为“1”，反之则判为“0”。
在（0，Ts）时间内发送“1”符号（对应ω1），则上下支路两个带通滤波器输出波形H1,H2。H1,H2分别经过相干解调（相乘—低通）后，送入抽样判决器进行判决。比较的两路输入波形分别为上支路
st1=a+n1,下支路st2=n2，其中a为信号成分；n1和n2均为低通型高斯噪声，其均值为零，方差为（σn）2。当st1的抽样值st1(i)小于st2的抽样值st2(i),判决器输出“0”符号，造成将“1”判为“0”的错误。
二○一二～二○一三学年第二学期 电子信息工程系 课程设计计划书 班级： 课程名称： 学时学分： 姓名： 学号： 指导教师： 二○一三年六月一日
一、课程设计目的： 通过课程设计，巩固已经学过的有关数字调制系统的知识，加深对知识的理解和应用，学会应用Matlab Simulink 或SystemView等工具对通信系统进行仿真。 二、课程设计时间安排： 课程设计时间为第一周。首先查找资料，掌握系统原理，熟悉仿真软件，然后编写程序或构建仿真结构模型，最后调试运行并分析仿真结果。 三、课程设计内容及要求： 1 设计任务与要求 1.1 设计要求 （1）学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通讯系统的基本理论、基本算法进行实际验证； （2）学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0的基本实用方法，学会使用这软件解决实际系统出现的问题； （3）通过系统仿真加深对通信课程理论的理解，拓展知识面，激发学习和研究的兴趣；（4）用MATLAB7.0设计一种2FSK数字调制解调系统； 1.2设计任务 根据课程设计的设计题目实现某种数字传输系统，具体要求如下； （1）信源：产生二进制随机比特流，数字基带信号采用单极性数字信号、矩形波数字基带信号波形； （2）调制：采用二进制频移键控（2FSK）对数字基带信号进行调制，使用键控法产生2FSK 信号； （3）信道：属于加性高斯信道； （4）解调：采用相干解调； （5）性能分析：仿真出该数字传输系统的性能指标，即该系统的误码率，并画出SNR（信噪比）和误码率的曲线图；
2 方案设计与论证 频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK 中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK 中，载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为： { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= 典型波形如下图所示。由图可见。2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成： )cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ 1 1 1 1 t ak s 1(t) cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t +θn )cos (w2t+φn) s 2(t) cos (w2t+φn) 2FSK 信号 t t t t t t 2.1 2FSK 数字系统的调制原理 2FSK 调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。如下原理图：
` 课程设计报告 课程名称：通信系统课程设计 设计名称：2FSK调制解调仿真实现 姓名： 学号: 班级： 指导教师： 起止日期：
课程设计任务书 学生班级：学生姓名：学号： 设计名称：2FSK调制解调仿真实现 起止日期：指导教师： 课程设计学生日志
课程设计考勤表 课程设计评语表
2FSK 的调制解调仿真实现 一、 设计目的和意义 1、 熟练地掌握matlab 在数字通信工程方面的应用。 2、 了解信号处理系统的设计方法和步骤。 3、 理解2FSK 调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK 的调制解调，画出各个阶段的波形。 4、 学习信号调制与解调的相关知识。 5、 通过编程、调试掌握matlab 软件的一些应用，掌握2FSK 调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣； 二、 设计原理 1．2FSK 介绍： 数字频率调制又称频移键控（FSK ），二进制频移键控记作2FSK 。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK 信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。 其表达式为： { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= 典型波形如下图所示。由图可见,2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成： ) cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ z
摘要 FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。二进制的基带信号是用正负电平来表示的。FSK--又称频移键控法。FSK 是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。 关键词：2FSK 基带信号载波调制解调
目录 摘要 0 一引言 (1) 二设计原理 (2) 2.1 2FSK介绍 (2) 2.2 2FSK调制原理 (2) 2.3 2FSK解调原理 (3) 三详细设计步骤 (4) 四设计结果及分析 (5) 4.1 信号产生 (5) 4.2 信号调制 (7) 4.3 信号解调 (8) 4.4 课程设计程序 (10) 五心得体会 (15) 六参考文献 (16)
一、引言 2FSK信号的产生方法主要有两种：一种是调频法，一种是开关法。这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而开关法产生的2FSK信号则分别由两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元之间的相位不一定是连续的。本设计采用后者——开关法。2FSK信号的接受也分为相干和非相干接受两种，非相干接受方法不止一种，它们都不利用信号的相位信息。故本设计采用相干解调法。
二、 设计原理 2.1 2FSK 介绍： 数字频率调制又称频移键控（FSK ），二进制频移键控记作2FSK 。数字频移键控 是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK 信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“0”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。 其表达式为： { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= (3-1) 典型波形如下图所示。由图可见,2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成： ) cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ (3-2) 1 1 1 1 t ak s 1(t)cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t+θn ) cos (w2t+φn) s 2(t) cos (w2t+φn) 2FSK 信号t t t t t t 2.2 2FSK 调制原理 2FSK 调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。本次课程设计采用的是前面一种方法。如下原理图：
学生学号实验课成绩 学生实验报告书 实验课程名称 开课学院 指导教师姓名 学生姓名 学生专业班级 200-- 200学年第学期
实验教学管理基本规范 实验就是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节;实验报告就是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理,改革实验成绩考核方法,改善实验教学效果,提高学生质量,特制定实验教学管理基本规范。 1、本规范适用于理工科类专业实验课程,文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照 执行或暂不执行。 2、每门实验课程一般会包括许多实验项目,除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报 告外,其她实验项目均应按本格式完成实验报告。 3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一 定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况,调整考核内容与评分标准。 4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况, 在学生离开实验室前,检查学生实验操作与记录情况,并在实验报告第二部分教师签字栏签名,以确保实验记录的真实性。 5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩,完整保存实验报告。在完成所有实 验项目后,教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册,构成该实验课程总报告,按班级交课程承担单位(实验中心或实验室)保管存档。 6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格与不及格五级评定。
实验课程名称:__通信原理_____________
图3-1数字键控法实现2FSK信号的原理图 图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。由图3-1 可知,s(t)为“1”时,正脉冲使门电路1接通,门2断开,输出频率为f1;数字信号为“0”时,门1断开,门2接通,输出频率为f2。在一个码元Tb期间输出ω1或ω2两个载波之一。由于两个频率的振荡器就是独立的,故输出的2FSK信号:在码元“0”“1”转换时刻,相邻码元的相位有可能就是不连续的。这种方法的特点就是转换速率快,波形好,频率稳定度高,电路简单,得到广泛应用。对应图3-1(a)与(b) ,2FSK调制器各点的时间波形如图3-2所示,图中波形g可以瞧成就是两个不同频率载波的2ASK信号波形e 与波形f 的叠加。可见,2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。其信号的时域表达式: ()()()()() ∑ ∑+ - + + - = k b k k b k FSK t kT t g a t kT t g a t S2 2 1 1 cos cos? ω ? ω 图3-2 2FSK调制器各点的时间波形 本次综合设计实验调制部分正就是采用此方法设计的。整个调制系统包括:载波振荡器、反相器、调制器与加法器等单元电路组成。 1、2 解调设计方案 数字频率键控( 2FSK) 信号常用解调方法有很多种,在设计中利用过零检测法。 过零检测法就是利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。解调系统组成原理框图如图3-3所示电路: g f e d c b a 位定时 抽样判决 LPF 脉冲展宽 整流 微分 限幅 图3-3 2FSK过零检测解调电路原理框图 输入的FSK 信号经限幅放大后成为矩形脉冲波,再经过微分电路得到双向尖脉冲,然后整流得到单向尖脉冲,每个尖脉冲表示一个过零点,尖脉冲的重复频率就就是信号频率的两倍。将尖脉冲去触发一单稳电路, 产生一定宽度的矩形脉冲序列,该序列的平均分量与脉冲重复频率成正比,即与输入信号成正比。所以经过低通滤波器输出的平均分量的变化反映了输入信号频率的变化,这样把码元“ 1”与“ 0”在幅度上区分开来,恢复出数字基带信号。其原理框图及各点波形如图3-4 所示。
一、设计基本原理和系统框图 2FSK 系统分调制和解调两部分。 ①调制部分：2FSK 信号的产生方法主要有两种。第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，如(a)图所示，使其能够输出两个不同频率的码元。第二种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出，如(b)图所示。这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号，在相邻码元之间的相位是连续的，如(c)图所示；而开关法产生的2FSK 信号，则分别由两个独立的频率源产生不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续，如(d)图所示。本次设计用键控法实现2FSK 信号。 (c)相位连续 (d)相位不连续 ②解调部分：2FSK 信号的接收主要分为相干和非相干接收两类，本次设计采用非相干法(即包络解调法)，其方框图如下。用两个窄带的分路滤波器分别滤出频率为1f 和2f 的高频脉冲，经过包络检波后分别取出它们的包络。把两路输出同时送到抽样判决器进行比
较，从而判决输出基带数字信号。 2FSK n(t) FSK信号包络解调方框图 设频率 1 f代表数字信号1； 2 f代表数字信号0，则抽样判决器的判决准则： 式中x1和x2分别为抽样判决时刻两个包络检波器的输出值。这里的抽样判决器，要比较x1、x2的大小，或者说把差值x1-x2与零电平比较。因此，有时称这种比较判决器的判决电平为零电平。 当FSK信号为 1 f时，上支路相当于接收“1”码的情况，其输出x1为正弦波加窄带高斯噪声的包络，它服从莱斯分布。而下支路相当于接收“0”码的情况，输出x2为窄带高斯噪声的包络，它服 从瑞利分布。如果FSK信号为 2 f，上、下支路的情况正好相反，此时上支路输出的瞬时值服从瑞利分布，下支路输出的瞬时值服从莱斯分布。 无论输出的FSK信号是 1 f或 2 f，两路输出的判决准则不变，因此可以判决出FSK信号。 带通f1 滤波器 带通f2 滤波器 包络检波器 包络检波器 抽样判决器
成都理工大学工程技术学院课程论文 2FSK调制解调系统设计 作者姓名：舒珑塔（201320101130） 晋良斌（201320101129）专业名称：2013级信息工程 指导教师：刘晓丽讲师
2FSK调制解调系统设计 摘要 2FSK是一种在无线通信中很有吸引力的数字调制方式，目前在短波，微波和卫星通信中均被采用。随着超大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，数字信号处理（DSP）技术在通信领域中已有了广泛的应用。本论文研究并实现了基于DSP的全数字2FSK发送与接收系统。本文分析并防真了基于直接数字频率合成原理的2FSK全数字调制的方法；分析并防真了基于差分基带相位傅立叶变换的载波频偏和位定时算法.最终得到结果如下： 1.实现了数字的2FSK数字化调制。本文在独立设计的DSP系统上进行了调制实验。通过改变程序中的参数，成功实现了多种速率的数据发送。 2.实现了2FSK信号的数字化接收。接收工作包括数据的读入，载波频偏估计，位同步，解调。 关键词：2FSK 调制同步解调
Abstract 2fsk is a very attractive digital modulation in a wireless communication method, currently in HF, are used in microwave and satellite communications.As VLSI Technology and the rapid development of computer technology, digital signal processing ( DSP ) technology in a wide range of applications in the field of communication.This thesis research and realization of DSP Based digital 2fsk sending and receiving systems. Analysis and prevention of this article is based on the principle of direct digital frequency synthesis 2fsk digital modulation method ; analysis and prevention is based on the difference of base - band phase of the Fourier transform algorithm of bit timing and carrier frequency offset.Final results are as follows : 1. Enabling digital 2fsk digital modulation. This article about independent Design of DSP system modulation experiment. By changing the parameters in the program, the successful implementation of a variety of data sending rate. 2. Implements 2fsk digital signals received. Receiving the data is read into the carrier frequency offset estimation, bit synchronization, and demodulation. Keywords: 2fsk,modulation,Synchronized,demodulation
一．2FSK 调制原理： 1、2FSK 信号的产生： 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为 { )cos()cos(21122)(θωθω?++=t A t A FSK t 时 发送时发送"1""0" 式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112 f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种： （1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a ）所示。 （2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b ）所示。 这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 2FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发
送的两个2ASK 信号之和，即 ) cos(])([)cos(])([) cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθω?+-++-=+++=∑∑∞ -∞ =∞ -∞ =t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK 其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。 { P ,0P 11概率，概率-= n a { P 1,0P 1-= 概率，概率n a 其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。 2、2FSK 信号的频谱特性： 由于相位离散的2FSK 信号可看成是两个2ASK 信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即 )] ()()()([]|)(||)(||)(||)([|) ()()(2211161 222221211622221f f f f f f f f T f f Sa T f f Sa T f f Sa T f f Sa f S f S f S S S S S T ASK ASK FSK S ++-+++-+++-+++-=+=δδδδππππ 2FSK 信号带宽为 s s FSK R f f f f f B 2||2||21212+-=+-≈ 式中，s s f R =是基带信号的带宽。 二．2FSK 解调原理： 仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。 其非相干检测解调框图如下
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2011年秋季学期 高频电子线路课程设计 题目：2FSK调制解调电路的设计 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
摘要 在现代数字通信系统中，频带传输系统的应用最为突出。用基带数字信号控制高频载波,把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制，已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号，这种数字信号的反变换称为数字解调，把包含调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。 以数字信号作为调制信号的调制技术。一般采用正弦波作为载波，这种数字调制又称为载波键控。用电键进行控制，这是借用了电报传输中的术语。载波键控是以数字信号作为电码，用它对正弦载波进行控制，使载波的某个参数随电码变化。 根据正弦波受控参数的不同，载波键控可以分为三大类:移幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)。它们分别是正弦波的幅度、频率、相位随着数字信号而变化，图为三种键控相应的波形和功率谱密度。 FSK信号的产生可利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。这正是频率键控通信方式早期采用的实现方法，也是利用模拟调频法实现数字调频的方法。2FSK信号的另一产生方法便是采用键控发法，即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选择。 2FSK它是利用载频频率变化来传输数字信息。数字载频信号又可分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间的相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载波就是相位连续的数字调频信号。 本实验电路利用移频键控法，由振荡器产生不同的载频频率作为两个不同频率的载频信号，即为相位不同的数字调频信号，由基带信号对不同频率的载波信号进行选择。通过Multisim对分析过程进行仿真，清楚的展现2FSK数字频带传输系统的结构组成和传输特性。关键词: 2FSK 调制解调仿真
一总体设计思路 1.1总体设计原理 时分复用（TDM）的基本原理是将传输时间分割成若干个互不重叠的时刻，各个信号按一定顺序占和各自的时隙，在发送端按顺序将各个信号进行复接；在收端，按照一定的顺序将各个信号分接。与频分复用相比，时分复用便于信号的数字化和实现数字通信，而制造调试的过程也相对比较容易，更适合采用集成电路实现。 2FSK时分复用通信系统由数字信源单元，数字调制单元，2FSK解调单元，位同步单元，帧同步单元及数字终端6个主要模块组成。其利用的是载波的频率不同传输信号。在2进制的状况下，利用频率为f1 载波来表示信号1，频率为f2的频率来表示信号0，实现信息的传递。 首先，由信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ）和位同步信号BS，再次，在调制模块中用键控法产生2FSK信号，然后对产生的2FSK的信号用过零检测法进行解调。波形在数字通信系统中，发端按照确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，而在接收端必须有准确的抽样判决时刻才能正确判决所发送的码元，所以应在接收端插入位同步。同时，在时分复用通信系统中，为了正确的传输信息，必须在信息码流中加入一定数量的帧同步码。
1.2系统框图 图1.1 系统框图 图中m(t)为时分复用数字基带信号,为NRZ码,发滤波器及收滤波器的作用与基带系统相同,本实验假设信道是理想的,收发端都无带通滤波器. 二模块设计原理及框图 2.12FSK调制单元 要将NRZ码经过2FSK调制成为2FSK信号主要有两种方法：第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其能够输出两个不同频率的码元；而另一种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。在此，我们采用第二种方法（键控法）。键控法产生的2FSK信号频率稳定度可以做得很高并且没有过渡频率，它的转换速度快，波形好。图2.5 2FSK信号产生原理框图，图2.1.1为数字调制方框图,图2.1.2为数字调制电路原理图。
一．2F ＳK 调制原理： 1、2ＦＳK 信号的产生： 2F ＳK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如,1码用频率f １来传输，0码用频率f2来传输,而其振幅和初始相位不变。故其表示式为 { )cos()cos(21122)(θωθω?++=t A t A FSK t 时 发送时发送"1""0" 式中,假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112 f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 ?2FSK 信号的产生方法有两种： （1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图 1-１(a)所示。 （2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1－1(b)所示。 这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异,即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的２FS Ｋ信号,则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号,故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) ２FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FS Ｋ信号可看成不同频率交替发送的两个2A ＳK 信号之和,即 ) cos(])([)cos(])([) cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθω?+-++-=+++=∑∑∞ -∞ =∞ -∞ =t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK 其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。
课程设计 课程设计 题目2FSK调制解调电路的设计 调制解调电路的设计 学院名称电气工程学院 电气工程学院 指导老师 指导老师 班级 学号20094470312 学生姓名 学生姓名
一二年六月 二0一二年六月 目 录 目 录 (1) 摘 要 (3) 第1章 绪 论 (4) 第2章 方案设计 (5) 2.1方案比较 (5) 2.1.1键控法 (5) 2.1.2模拟调制法 (6) 2.2方案论证 (7) 第3章 硬件设计 (8) 3.1器件介绍 (8) 3.1.1NE564介绍 (8) 3.1.22CD4016介绍 (10) 3.1.3锁相环的基本工作原理 (11) 3.1.4相位模型介绍 (12) 3.1.5环路滤波器介绍 (12) 3.1.6压控振荡器介绍 (13) 3.22FSK调制电路设计 (13) 3.32FSK解调器电路设计 (15) 总 结 (17) 参考文献 (18)
摘 要 本文采用锁相环专用集成电路NE564，实现了2FSK调制电路和解调电路的设计。本设计首先对本次设计的思路进行的阐述，对数字调制解调的基本原理、集成电路NE564的内部结构及基本工作原理进行了详细的介绍，并基于NE564设计了2FSK 调制解调电路，最后详细给出了制作电路的步骤和方法以及在制作过程当中的问题，得出的结论。测试表明，该电路的中心频率f0=5MHz，在Uim≥1V，及无外部干扰，解调后误码率为0。 关键词2FSK；调制；解调；NE564；CD4016
第1章 绪 论 “锁相环技术”是近几年来迅速发展起来的一门技术，由于它的环路结构简单，性能良好。在许多新型的电子设备中，特别是在通信系统中，得到广泛的应用。随着通信技术的发展，锁相环技术在调制解调中扮演着越来越重要的角色。锁相环技术所以能得到这么广泛的应用，是由于其独特的优良性能所决定的。本设计用到的锁相环的跟踪特性，可制成高性能的调制器和解调器，它具有低门限特性，可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。 在数字通信系统中，由于数字信号具有丰富的低频成分，不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而同模拟调制一样，需要将基带信号进行高频正弦调制，即数字调制。与模拟调制相比，数字调制并无本质区别，都属于正弦波调制，但是数字调制系统也有自身的特点，其技术要求与模拟调制系统也有不同。一般来说，数字调制技术可分为两种类型：一是利用模拟方法实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；二是利用数字信号的离散取值特点去键控载波，从而实现数字调制，这种方法通常称为键控法。常用的数字调制方式有振幅键控（2ASK）、移频键控（2FSK）、移相键控（2PSK）等。 随着科技的发展，电子产品市场运作节奏也进一步加快，涉及诸多领域的现代电子技术已迈入一个全新的阶段，如何把锁相环的强大优势发挥出来，就是目前电路研究发展的方向了。把锁相环技术应用与高频2FSK信号的接收解调中，从而使电路性能得到进一步的改善，这对数字电路来说也算是个不小的突破。
信息与电气工程学院 课程设计说明书（2010/2011学年第一学期） 课程名称：电子线路 题目：2FSK数字调制电路 专业班级：通信工程08级01班 学生姓名：张德宝 学号：080310101 指导教师：李晓东、贾少锐、马永强 设计周数：1周 设计成绩：
目录 一、课程设计目的 (3) 二、总体概述 (3) 三、方案先型 (3) 四、电路原理 (3) 五、运行详细描述 (4) 六、制作调试过程 (5) 七、器件清单 (8) 八、设计总结 (8) 九、参考文献 (9)
一：课程设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法； 2．掌握2FSK调制器的调制原理，掌握2FSK调制器的设计方法； 3．巩固所学的理论知识，并能够指导实践； 4. 熟练应用仿真软件对所设计的电路进行仿真； 5. 熟练焊接电路板，进行调试，分析实际与理论的差异。 6．培养综合应用所学知识来指导实践的能力法。 二：总体概述 本课程设计的是一个2FSK的数字调制电路，功能是实现输入一个数字信号，经过一个调制信号的调制，输出一个2FSK的模拟信号。本实验中要求经过软件仿真，电路焊接，电路测试三个环节实现输入一个时钟脉冲方波，经AK调制信号（NRZ码）调制，输出一个疏密相间的2FSK 波形。 三：方案选型 根据设计的要求，可以选用以下电路总体方案，让一个时钟脉冲方波首先经过一个74LS74二分频得到一个频率为原来二分之一的方波信号，随后将得到的信号分为两路，一路经滤波电路和射频跟随器后输出已个正旋信号，另一路再经一次74LS74二分频后依次经经滤波电路和射频跟随器，输出一个同第一路相比频率减半的正旋信号，两路正旋信号经一个4053数字键控三路二选一选频器后输出要求的2FSK模拟信号。 四：电路原理图 （1）2FSK电路方框图“见图1”：
课程设计 题目2FSK调制解调电路的设计学院名称电气工程学院 指导老师陈和 班级电子信息工程093班学号20094470312 学生姓名高圣 二0一二年六月
目录 目录 (1) 摘要 (3) 第1章绪论 (4) 第2章方案设计 (5) 2.1方案比较 (5) 2.1.1键控法 (5) 2.1.2模拟调制法 (6) 2.2方案论证 (7) 第3章硬件设计 (8) 3.1器件介绍 (8) 3.1.1NE564介绍 (8) 3.1.22CD4016介绍 (10) 3.1.3锁相环的基本工作原理 (11) 3.1.4相位模型介绍 (12) 3.1.5环路滤波器介绍 (12) 3.1.6压控振荡器介绍 (13) 3.22FSK调制电路设计 (13) 3.32FSK解调器电路设计 (15) 总结 (17) 参考文献 (18)
摘要 本文采用锁相环专用集成电路NE564，实现了2FSK调制电路和解调电路的设计。本设计首先对本次设计的思路进行的阐述，对数字调制解调的基本原理、集成电路NE564的内部结构及基本工作原理进行了详细的介绍，并基于NE564设计了2FSK 调制解调电路，最后详细给出了制作电路的步骤和方法以及在制作过程当中的问题，得出的结论。测试表明，该电路的中心频率f0=5MHz，在Uim≥1V，及无外部干扰，解调后误码率为0。 关键词2FSK；调制；解调；NE564；CD4016
第1章绪论 “锁相环技术”是近几年来迅速发展起来的一门技术，由于它的环路结构简单，性能良好。在许多新型的电子设备中，特别是在通信系统中，得到广泛的应用。随着通信技术的发展，锁相环技术在调制解调中扮演着越来越重要的角色。锁相环技术所以能得到这么广泛的应用，是由于其独特的优良性能所决定的。本设计用到的锁相环的跟踪特性，可制成高性能的调制器和解调器，它具有低门限特性，可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。 在数字通信系统中，由于数字信号具有丰富的低频成分，不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而同模拟调制一样，需要将基带信号进行高频正弦调制，即数字调制。与模拟调制相比，数字调制并无本质区别，都属于正弦波调制，但是数字调制系统也有自身的特点，其技术要求与模拟调制系统也有不同。一般来说，数字调制技术可分为两种类型：一是利用模拟方法实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；二是利用数字信号的离散取值特点去键控载波，从而实现数字调制，这种方法通常称为键控法。常用的数字调制方式有振幅键控（2ASK）、移频键控（2FSK）、移相键控（2PSK）等。 随着科技的发展，电子产品市场运作节奏也进一步加快，涉及诸多领域的现代电子技术已迈入一个全新的阶段，如何把锁相环的强大优势发挥出来，就是目前电路研究发展的方向了。把锁相环技术应用与高频2FSK信号的接收解调中，从而使电路性能得到进一步的改善，这对数字电路来说也算是个不小的突破。
第38卷第3期2010年6月 浙江工业大学学报 J OURNAL OF ZH E J IAN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.38No.3J un.2010 收稿日期:2009209215 作者简介:应亚萍(1966— ),女,浙江东阳人,实验师,硕士研究生,主要从事电子和通信等方向的研究,E 2mail :yyp825@https://www.doczj.com/doc/8e16853204.html,.2FS K 调制解调系统的FP GA 设计与实现 应亚萍,许建凤,陈婉君 (浙江工业大学之江学院,浙江杭州310024) 摘要:FS K (Frequency Shift Keying )———移频键控,或称数字频率调制,是数字通信中使用较早的一种调制方式.数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息.在数字通信系统中,这种频率变化不是连续而是离散的.详细介绍了基于FP GA 的2FS K 调制解调系统的原理、设计、实现和调试,通过Quart us Ⅱ软件,在FP GA 实验板上设计了一种全数字2FS K 调制解调系统,并调试出结果.根据调试结果做出的优化设计,能够简化传统调制器的设计,缩短系统设计周期.关键词:2FS K;FP GA ;Quart us Ⅱ;HDL 中图分类号:TN914.3 文献标识码:A 文章编号:100624303(2010)0320282204 Design and implementation of 2FSK modulation 2demodulation system based on FPGA YIN G Ya 2ping ,XU Jian 2feng ,C H EN Wang 2jun (Zhijiang College ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310024,China ) Abstract :FS K —Frequency Shift Keying ,or digital f requency modulation ,is an earlier modulation mode used in digital co mmunication.The basic principle of digital frequency modulation is using t he changes of carrier frequency to t ransmit digital information.In digital communication systems ,t he changes of f requency are not continuous but discrete.The paper int roduces t he principle ,design ,implementatio n ,and debug p rocess of t he 2FS K modulation 2demodulation system based on FP GA in details.U nder t he software of Quart us Ⅱ,a kind of digital 2FS K modulation 2demodulation system is designed o n t he FP GA experiemental board and t he debugged result s are achieved.The debugged result s can be used to optimize t he system design ,simplify t he design of t raditional modulator 2demodulator ,and shorten t he period of system design.K ey w ords :2FS K;FP GA ;Quart us Ⅱ;HDL 随着数字技术日益广泛的应用,以现场可编程门阵列FP GA 为代表的器件得到了广泛的应用,器件的集成度和速度都在高速增长.FP GA 既具有门阵列的高逻辑密度和高可靠性,又具有可编程逻辑器件的用户可编程性.它的可编程特性带来了电路设计的灵活性,在数字电路设计中发挥着越来越重 要的作用. 在通信系统中,基带数字信号在远距离传输,特别是在有限带宽的高频信道如无线或光纤信道上传输时,必须对数字信号进行载波调制.FS K 就是用数字信号去调制载波的频率,是信息传输中使用较早的一种调制方式.具有抗噪声性能好、传输距离
专业技能实训报告 题目2FSK调制解调电路设计与实现 学院信息科学与工程学院 专业通信工程专业 班级 学生 学号 指导教师 二〇一三年一月十日
目录 1前言................................................................................... (1) 1.1 FSK简介................................................. .......... .. (1) 1.2 课题的主要研究工作及意义................................ ...................... . (1) 2 2FSK的调制解调原理介绍 (2) 2. 1 锁相环原理介绍 (2) 2.2 2FSK的调制原理 (2) 2.3 2FSK的解调原理 (4) 3 2FSK的各电路模块设计 (7) 3.1 2FSK的调制单元 (7) 3.1.1模拟开关电路 (7) 3.1.2振荡电路 (8) 3.2 2FSK的解调单元 (8) 3.2.1 2FSK的两种解调方式介绍 (8) 3.2.2 2FSK解调电路 (9) 4 2FSK总体电路设计与仿真 (11) 4.1 总体电路设计 (11) 4.2 调制解调仿真 (12) 结语 (14) 参考文献 (15) 附录 (16)
1 前言 1.1 FSK简介 数字频率调制又称频移键控(FSK—Frequency Shift Keying)，二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。 1.2 课题的主要研究工作及意义 课题主要研究2FSK信号的调制解调系统的实现，完成对数字信号的调制及解调，使系统简单，并要调制解调过程容易实现，能正确的完成调制解调任务。 数字调制解调技术是现代通信的一个重要的内容,在数字通信系统中,由于基带数字信号包含了丰富的低频部分,如果要远距离传输,特别是在有限带宽的高频信道无线或光纤信道传输时,必须对数字信号进行载波调制,使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上,这就称为数字调制(Digital Modulation) 。它可以分别对载波的幅度、频率、相位进行调制,于是有ASK(移幅键控) 、FSK(移频键控) 、PSK(移相键控) 等调制方式。数字调制同时也是时分复用的基本技术,其中FSK 是利用数字信号去调制载波的频率,是信息传输较早的一种传输方式,(2FSK) 在通信系统中应用广泛。