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实验三 2ASK 、2FSK 数字解调实验一、实验目的1. 掌握2ASK 过零检测解调原理。
2. 掌握2FSK 过零检测解调原理。
二、实验内容1. 用示波器观察2ASK 过零检测解调器各点波形。
2. 用示波器观察2FSK 过零检测解调器各点波形。
三、基本原理（A ）2ASK 解调 （1）包络检波实际系统中x （t ）迟后于e o (t)，进行数学抽象时认为系统是物理不可实现的，是否有码间串扰决定于滤波器和信道的频率特性。
LPF 用来滤除高频，一般对码间串扰无影响。
（2） 相干解调无码间串扰r （t ）与（1）中不同，有正、负值，其它同（1） （3）过零检测具体波形可以参考2FSK 过零检测波形。
判决准则：10)B A (21)kTs (f →-≥在本实验中，2ASK 解调采用过零检测的方法。
（B ）2FSK 解调包络检波条件：s 2c 1c f 2|f f |>-。
判决准则：10)kTs (b )kTs (a →≥ （2）相干解调（3）过零检测abcdefcp(t)数字信号101波形图如上所示。
判决准则：10)B A (21)kTs (f →-≥（C ）电路原理本实验采用过零检测法解调2FSK 信号。
图3-1、图3-2分别为解调器的方框图和电路原理图。
图3-1 2FSK 过零检测解调方框图2FSK 解调模块上有以下测试点及输入输出点： • 2FSK-IN 2FSK 信号输入点/测试点 • BS-IN 位同步信号输入点 • FD 2FSK 过零检测输出信号测试点 • LPF 低通滤波器输出点/测试点• NRZ（B）位同步提取输出测试点• NRZ－OUT 解调输出信号的输出点/测试点2FSK解调器方框图中各单元与电路图中元器件对应关系如下：•整形1 UF1:A：反相器74HC04•单稳1、单稳2 UF2：单稳态触发器74LS123•相加器UF3：或门74LS32•低通滤波器UF4：运算放大器LM318；若干电阻、电容•整形2 UF1:B：反相器74HC04•抽样器UF5:A：双D触发器74HC74在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。
实验三2FSK调制与解调实验一、实验目的1、了解二进制移频键控2FSK 信号的产生过程及电路的实现方法。
2、了解非相干解调器过零检测的工作原理及电路的实现方法。
3、了解相干解调器锁相解调法的工作原理及电路的实现方法。
二、实验内容1、了解相位不连续2FSK 信号的频谱特性。
2、了解2FSK（相位不连续）调制，非相干、相干解调电路的组成及工作理。
3、观察2FSK 调制，非相干、相干解调各点波形。
4、改变f1、f2的频率大小，观察不同调制指数下的调制解调效果。
（选作）5、利用实验模块的电路，设计出其它解调方法，并自行验证。
（选作）三、预习要求1)画出实验电路中2FSK调制器采用的原理框图；2)根据实验指导书的相关资料，说明本实验2FSK调制的载波频率分别是多少？用什么方法产生的？3)本实验2FSK载波是方波还是正弦波？如何实现的？4)用什么方法可以将方波变成正弦波？5)FSK调制器可以用哪两种基本方法实现？本实验用的是哪一种？6)用什么方法实现的FSK信号的相位是连续的？7)实验中，信息的码速率是多少？可以用什么方法测量？8)可以用什么方法来测量2FSK的两个载波频率？9)当用“10101010………”不断重复的信息码进行FSK调制，用计数法测量FSK调制输出信号的频率，测量得到的频率可能是多少？为什么？10)本实验中，2FSK 信号带宽是多少？如何计算的？公式中的各个量代表什么？11)本实验中，2FSK 信号的频谱会是单峰还是双峰？为什么？12)用示波器同时观测FSK调制器的输入数据、FSK调制器输出的已调信号，要能稳定的观测应该用这两个信号中的哪一个作为示波器的触发信号？13)画出2FSK过零检测解调的原理框图；14)实验中，FSK过零检测解调方案采用数字电路如何实现；15)脉冲的宽度相同，有些时刻的脉冲密一些，有些时刻的脉冲少一些，可以用什么具体的方法区分出每一个单位时刻内脉冲是多还是少？16)测试接收端的各点波形，需要与什么波形对比，才能比较好的进行观测？示波器的触发源该选哪一种信号？为什么？17)采用过零检测解调的方法时，将f1和f2倍频的电路是如何设计的？18)采用过零检测解调的方法时，解调电路中哪一点的波形是f1和f2的倍频？19)2FSK 信号经过整形变成方波2FSK 信号，频谱有什么变化？为什么？20)解调时将f1和f2倍频有何好处？如何通过仪器测量来说明？21)2FSK 信号解调时将f1和f2倍频之后，频谱有什么变化？为什么？22)解调电路各点信号的时延是怎么产生的？23)解调出的信码和调制器的绝对码之间的时延是怎么产生的？24)解调的信号为什么要进行再生？25)理论上，能否实现出一个没有时延的解调器？为什么？26)解调的信号是如何实现再生的？27)再生过程中，是什么环节会对解调的输出造成延时？为什么？28)画出2FSK 锁相PLL 解调的原理框图；29)PLL 解调2FSK 信号的原理是什么？30)为什么2FSK 锁相解调可以实现相干解调？31)要实现2FSK 锁相解调，锁相环需要工作在什么跟踪方式？为什么？32)解调电路中T31（放大出）没有信号输出，可能的原因有哪些？33)T19（2FSK 过零检测出）信号异常，如何判断故障点在哪？34)解调输出信号与发送端的数据信号对比，为什么会有延时，是哪些原理造成的？四、实验原理二进制频率调制（2FSK ）是数据通信中使用较早的一种通信方式。
2FSK调制与非相干解调一、实验目的1. 掌握2FSK调制与解调原理；2. 掌握仿真软件Systemview的使用方法；3. 完成对2FSK调制与解调仿真电路设计，观察2FSK波形及其功率谱密度。
二、仿真环境Windows98/2000/XPSystemView5.0三、2FSK调制解调原理1．2FSK调制原理2FSK信号的产生方法主要有两种，其方框图分别如下图1(a)、(b)所示(a) 调频法(b)开关法图1 FSK信号的产生方法2．2FSK解调原理2FSK信号的接收也分为相干和非相干接收两类。
二者原理方框图如下图2（a）、(b)所示：（a ）2FSK 的非相干解调方框图图2 2FSK 的解调原理方框图 四、2FSK 调制解调仿真电路 1．仿真参数设置1）信号源参数设置：基带 信号码元速率设为101==T R B 波特，2FSK 信号中Hz f 201=，Hz f 500=，中心载频则为Hz f s 35=。
(说明：各载频设得较低，目的主要是为了降低仿真时系统的抽样率，加快仿真时间。
)2）系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应大于等于10倍的载频。
本次仿真取10，即1000Hz3）系统时间设置：通常设系统Start time=0。
为能够清晰观察每个码元波形及MSK 信号的功率谱密度，在仿真时对系统Stop time 必须进行两次设置，第一次设置一般取系统Stop time=6T~8T ，这时可以清楚地观察到每个码元波形；第二次设置一般取系统Stop time=1000T~5000T ，这时可以清楚地观察到MSK 信号的功率谱密度。
2．2FSK 信号调制与解调的仿真电路图2FSK 信号调制与解调的仿真电路如图3、图4。
图3 2FSK信号的System View仿真电路图图4 2FSK非相干解调五、仿真结果参考（1）2FSK的调制波形图：（2）2FSK的非相干解调波形图：图5输入信号波形图6 2FSK信号非相干解调波形。
实验报告题目：基于TIMS通信原理实验报告AM信号的调制与解调2014年12月1、 了解连续相位2FSK 信号的产生和实现方法。
2、 测量连续相位2FSK 信号的波形以及功率谱。
3、 了解用锁相环进行2FSK 信号解调的原理以及实验方法。
二、 实验原理2FSK 是用二进制数字基带信号去控制正弦载波频率，传号和空号载波频率分别为 和 。
本实验产生的是相位连续2FSK 。
以双极性不归零码为调制信号，对载波进行FM 得到连续相位2FSK ，表达式为：2()cos[22()]tFSK c f s t A f t K b d ππττ-∞=+⎰其带宽可以用卡松公式近似为：22(1)FSK f bB R β≈+其中 为主瓣带宽。
用VCO 作为调频器来产生相位连续的2FSK 框图如下图所示:连续相位2FSK 信号解调可以采用锁相环解调，原理框图如下图所示:1、连续相位2FSK信号的产生（1）单独测试VCO压控灵敏度。
a.首先将VCO模块的Vin输入端接地，调节VCO模块前面板上的f0旋钮，使VCO中心频率为100kHz。
b.将可变直流电源模块的直流电压输入于VCO的Vin端。
改变直流电压值，测量VCO的中心频率随直流电压的变化情况，调节VCO前面板上的GAIN旋钮，使VCO在输入直流电压为±2V时的频偏为±2kHz，即压控灵敏度为1kHz/V。
（2）按图连接各模块，序列发生器的时钟频率为2.083kHz。
本实验要求只调制不解调。
四、实验结果2FSK波形如下：如图，清晰明了且正确的2FSK波形出现。
五、实验讨论（思考题）实验步骤的第一步一定要重视，很多时候，波形不正确就是因为vco调控不当。
六、实验总结此次试验由于不需要解调，只做调制实验，所以我们就心平气和的一步步稳稳的做，最终保证了实验的顺利和实验结果的完美程度。
实验四2FSK调制与解调一. 实验目的1.掌握2FSK调制与解调原理；2.进一步熟悉SystemView的使用；3.进一步掌握滤波器的用法；4.进一步掌握抽样判决的实现方法。
二．实验要求1. 使用SystemView设计一个2FSK调制与解调系统，要求键控法调制（此部分图幅可以选自专业库），包络法解调；2. 基带调制信号是振幅为1V，频率10Hz，初相0的二进制NRZ双极性方波序列；3. 载波1是振幅为1V，频率65Hz，初相0的正弦波；载波2是振幅为1V，频率95Hz，初相0的正弦波；4. 不考虑信道噪声；5. 安装下列步骤环节来完成实验并书写实验报告。
三．设计方案由于FSK信号是用载波频率的变化来传递数字信息，被调载波的频率随二进制序列0/1状态而变化，我们可以把FSK信号看成两个不同载频2ASK信号的叠加，所以2FSK接收机由两个并联的2ASK接收机组成。
从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可以用键控法实现。
本次实验采用键控法实现，键控法产生2FSK信号，原理示意图如图1所示；2FSK信号的解调可采用包络检波和相干解调法，本次实验采用包络检波法实现，原理方框图如图2所示；图2四．系统实现系统模块大致可分为调制部分与解调部分，调制部分仿真图在System View 上的仿真图如图3所示：图3本模块由两个不同频率的输入载波(载波1是振幅为1V，频率65Hz，初相0的正弦波；载波2是振幅为1V，频率95Hz，初相0的正弦波；)通过单刀双掷开关控制基带模拟信号(振幅为1V，频率10Hz，初相0的二进制NRZ双极性方波序列)的输出，从而得到2FSK信号，即为调制信号。
解调模块在System View上的仿真图如图4所示：图4Token 5、7，即带通滤波器，滤出2FSK两路信号的包络，其设置参数如图5、6所示：图5图6将从带通滤波器出来的信号通过全波整流器，使信号的下半部分翻转到上半部分，具体设置如图7:图7将从全波整流器出来的信号通过低通滤波器，滤出两路调制信号包络，低通滤波器的设置如图8所示：图8从低通滤波器出来的是基带信号包络，要经抽样、判决后将码元再生，方可恢复出数字序列。
一、设计原理1、 2FSK 调制原理2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为0f 时代表传0，载频为1f 时代表传1。
显然，2FSK 信号完全可以看成两个分别以0f 和1f 为载频、以n a 和n a 为被传二进制序列的两种2ASK 信号的合成。
2FSK 信号的典型时域波形如图1所示，-A图1 2FSK 信号的典型时域波形其一般时域数学表达式为t nT t g a t nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(ωω⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑ （10-1）式中，002f πω=，112f πω=，n a 是n a 的反码，即⎩⎨⎧=PP a n －概率为概率为11⎩⎨⎧=PP a n －概率为概率为1012、用FPGA 实现2FSK 调制器的方案采用键控法实现2FSK ，功能模块设计如图2所示。
图2 用FPGA 实现2FSK 调制器方案通过不同的分频器，产生频率分别为f1和f2的基频。
基带信号为“1”时，频率f1的信号通过；当基带信号为“0”时，频率f2的信号通过。
f1和f2作为正弦表的地址发生器的时钟，正弦表输出正弦波的样点数据，经过D/A 数模转换，得到连续的2FSK 信号。
3、 程序设计原理本实验制作一个基于FPGA 的2FSK 调制器，其设计原理图如图2所示。
程序整体由四个子模块构成：正弦波形模块，采用64个点作为一个波形的数据周期，即正弦波的一个周期的波形采样为64个点；100KHz 分频模块，利用FPGA 上50MHz 的晶振分频得到，作为正弦波形的频率f1；400KHz 分频模块，利用FPGA 上50MHz 的晶振分频得到，作为正弦波形信号的频率f2；1Hz 分频模块，利用PGA 上27MHz 的晶振分频得到，作为频率f1或f2的选择信号。
电路图如图3所示：图3 电路原理图二、源程序代码//顶层模块module FSK(clk_50M,clk_27M,reset,sin_out);input clk_50M,clk_27M,reset;output[7:0] sin_out;wire clk_100K,clk_400K,clk,flag;divider1 U1(clk_100K,reset,clk_50M);divider2 U2(clk_400K,reset,clk_50M);select_clk U3(clk,flag,reset,clk_27M,clk_100K,clk_400K); sin U4(clk,reset,sin_out);endmodule//分频器1 f1(100KHz)module divider1(clk_100K,reset,clk_50M);output clk_100K;input reset,clk_50M;reg clk_100K;reg[23:0] cnt;always @(posedge clk_50M)beginif (reset)begincnt<=0; //同步复位clk_100K<=0;endelse if(cnt==249)begincnt<=0;clk_100K<=~clk_100K;endelsecnt<=cnt+1; //计数endendmodule//分屏器2 f2(400kHz)module divider2(clk_400K,reset,clk_50M);output clk_400K;input reset,clk_50M;reg clk_400K;reg[23:0] cnt;always @(posedge clk_50M)beginif (reset)begincnt<=0; //同步复位clk_400K<=0;endelse if(cnt==42)begincnt<=0;clk_400K<=~clk_400K;endelsecnt<=cnt+1; //计数endendmodule//分屏器3 (1Hz,用来选频)module select_clk(clk,flag,reset,clk_27M,clk_100K,clk_400K); input clk_100K,clk_400K,clk_27M,reset;output clk,flag;reg clk,flag;reg[23:0] cnt;always @(posedge clk_27M)beginif (reset)begincnt<=0; //同步复位flag<=0;endelse if(cnt==13499999)begincnt<=0;flag<=~flag;endelsecnt<=cnt+1; //计数case(flag)0:clk<=clk_100K; //用来选择正弦信号的频率1:clk<=clk_400K;endcaseendendmodule//正弦波形模块module sin(clk,reset,sin_out);input clk,reset;output[7:0] sin_out;reg[7:0] sin_out;reg[6:0] num;always@(posedge clk or posedge reset)beginif(reset)sin_out<=0;else if(num==63)num<=0;elsenum<=num+1;case(num)0:sin_out<=255;1:sin_out<=254;2:sin_out<=252;4:sin_out<=245; 5:sin_out<=239; 6:sin_out<=233; 7:sin_out<=225; 8:sin_out<=217; 9:sin_out<=207; 10:sin_out<=197; 11:sin_out<=186; 12:sin_out<=174; 13:sin_out<=162; 14:sin_out<=150; 15:sin_out<=137; 16:sin_out<=124; 17:sin_out<=112; 18:sin_out<=99; 19:sin_out<=87; 20:sin_out<=75; 21:sin_out<=64; 22:sin_out<=53; 24:sin_out<=43; 24:sin_out<=34; 25:sin_out<=26; 26:sin_out<=19; 27:sin_out<=13; 28:sin_out<=8; 29:sin_out<=4; 30:sin_out<=1; 31:sin_out<=0; 32:sin_out<=0; 33:sin_out<=1; 34:sin_out<=4; 35:sin_out<=8; 36:sin_out<=13; 37:sin_out<=19; 38:sin_out<=26; 39:sin_out<=34; 40:sin_out<=43; 41:sin_out<=53; 42:sin_out<=64; 43:sin_out<=75; 44:sin_out<=87; 45:sin_out<=99; 46:sin_out<=112;48:sin_out<=137;49:sin_out<=150;50:sin_out<=162;51:sin_out<=174;52:sin_out<=186;53:sin_out<=197;54:sin_out<=207;55:sin_out<=217;56:sin_out<=225;57:sin_out<=233;58:sin_out<=239;59:sin_out<=245;60:sin_out<=249;61:sin_out<=252;62:sin_out<=254;63:sin_out<=255;default:sin_out<=8'bx;endcaseendendmodule三、仿真结果1、分屏器模块仿真结果如图4所示：图4 分屏器模块仿真结果2、正弦波形模块仿真结果如图5所示：图5 正弦波形模块仿真结果图6 最终波形输出结果图7 modelsim仿真波形图四、实验结果利用DE2上的拓展引脚，接到单片机上的数/模转换芯片DAC0832，再用示波器测试芯片的输出引脚查看波形，结果如图8和图9所示：图8 频率为f1的正弦波形图9 频率为f2的正弦波形图10 混合波形图从以上分析可知，该设计实现了2FSK调制器的功能：基带信号为“1”时，频率f1的信号通过；当基带信号为“0”时，频率f2的信号通过。
FSK 信号的调制
一、 实验目的
（1） 了解连续相位2FSK 信号的产生及实现方法
（2） 测量连续相位2FSK 信号的波形及功率谱
（3） 了解用锁相环进行2FSK 信号解调的原理及实现方法
二、 实验原理
FSK 调制原理框图如下：
三、 实验设备
主振荡器、序列码产生器、电压控制振荡器、音频振荡器、加法器、双模开关、可变直流电压、
四、 实验过程
FSK 信号调制连接图
方法一：
（1）相位连续FSK 调制系统中，使VCO 的输出中心频率为5KHz ；
（2）二进制数字序列信号利用主振荡器的2KHz 正弦信号加到序列码产生器的时钟控制端（CLK ）；
方法二：
（3）相位不连续FSK 调制系统中，可以看作两个ASK 系统相加；
（4）两个信号的频率可分别利用音频振荡器和VCO 的输出频率产生；
（5）数字信号的产生方法可参考ASK 调制信号方法二实现。
（6）最后两路信号经过双模开关实现FSK信号的调制。
五、实验结果
基带信号与调制信号波形
六、实验分析
FSK是利用VCO将其电压信号转化为频率信号，当电压变化时，对应调制信号的频率变化，并且相位连续。
在实验过程中在测试VCO的压控灵敏度时，由于调整那个旋钮时很难控制，遇到了一些问题。
回答问题：在FSK信号调制中，双模开关起什么作用，可由哪个模块代替？
双模开关是通过输入的数字信号来控制载波的输出的选择，可以使用双模开关来产生相位不连续的2FSK信号，实验中用VCO代替双模开关来产生相位连续的2FSK信号。
基于SysytemView平台键控2FSK频带传输综合系统设计与仿真实验报告实验目的：（1）了解2FSK调制系统的电路组成、工作原理和特点；（2）了解PCM系统采的电路组成、工作原理和特点；（3）使用PCM系统对模拟低频信号进行模数转换（包括压扩、采样、编码过程）；（4）对PCM输出的并行序列进行并串转换，得到基带数字信号，并使用2FSK系统模拟信号的传输，在接收端恢复出基带信号；（5）使用PCM系统对基带信号进行串并转换，并通过数模转换得到原始模拟低频信号。
2.实验内容：以频率分别为400Hz，800Hz及1000Hz的正弦模拟低频信号作为输入信号通过PCM系统进行模数转换得到基带信号，通过2FSK系统进行传输，并在接收端恢复出原始信号。
(1)PCM系统使用数模、模数模块实现信号的采样，并实现并串、串并转换；(2)采用键控法实现2FSK信号调制，并观察基带、已调、载波信号的时域波形；(3)获取主要信号的功率谱密度。
3.PCM系统原理：PCM：脉冲编码调制—在发送端将低频模拟信号根据ITU-T建议G.711的规则变换为脉冲码组。
在接收端从收到的脉冲码组恢复出低频模拟信号。
PCM编码包括如下三个过程：（1）抽样：将模拟信号转换为时间离散的样本脉冲序列。
（2）量化：将离散时间连续幅度的抽样信号转换成为离散时间离散幅度的数字信号。
（3）编码：用一定位数的脉冲码组表示量化采样值PCM解码包括如下三个过程：（1）译码：将数字PCM码变换成模拟信号，并去除编码过程中的变换，恢复采样后信号。
（2）低通：从采样后信号恢复采样前信号形态。
（3）放大：恢复原模拟信号电平。
PCM解码实际上一个数模转换并对得到的模拟信号进一步处理的过程。
PCM编码、解码功能框图如下：PCM的编码原理：抽样：需要满足低通采样定理，采样频率2.5kHz量化：均匀量化时小信号量化误差大，因此采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大。
广州大学学生实验报告“FSK判决电压调节”单稳1相加单稳2LPF 抽样判决调制输入解调输出电压判决BS输入单稳输出1单稳输出2过零检测滤波输出判压输出旋转电位器图14-32FSK 解调过零检测法原理框图2FSK 信号的过零点数随不同载频而异, 故检出过零点数可以得到关于频率的差异。
“单稳输出1”和“单稳输出2”两波形相加, 得“过零检测”信号, 即对应2FSK 已调信号全部的过零点有一个尖脉冲。
“过零检测”信号经二阶低通滤波器滤除高频分量, 得“滤波输出”信号。
“滤波输出”信号再经电压比较器判决, 得“判压输出”信号。
用来作比较的判决电压电平可通过“FSK判决电压调节”旋转电位器来调节。
最后“判压输出”信号经位同步抽样判决, 得“解调输出”信号。
过零检测判压输出判决电平解调输出NRZ码调制输入滤波输出单稳输出1单稳输出211100111000011001图14-4 2FSK 解调各测试点波形四、实验步骤1.将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块小心地固定在主机箱中, 确保电源接触良好。
2、插上电源线, 打开主机箱右侧的交流开关, 再分别按下三个模块中的电源开关, 对应的发光二极管灯亮, 三个模块均开始工作。
3.信号源模块设置 （1）“码速率选择”拨码开关设置为8分频, 即拨为00000000 00001000。
24位“NRZ 码型选择”拨码开关任意设置。
（2）调节“384K 调幅”旋转电位器, 使“384K 正弦载波”输出幅度与“192K 正弦载波”输出幅度相等, 为3.6V 左右。
4.2FSK 调制（1）实验连线如下:信号源模块 数字调制模块NRZ ———————— NRZ 输入（数字键控法调制） 384K 正弦载波————载波1输入（数字键控法调制） 192K 正弦载波————载波2输入（数字键控法调制）（2）数字调制模块“键控调制类型选择”拨码开关拨成1010, 即选择2FSK 调制方式。
桂林航天工业高等专科学校电子工程系通信单元电路设计与制作设计说明书（2FSK调制电路的设计与制作）2011-----2012学年第1 学期专业: 通信技术班级: 2010041204 学号: 33 姓名: 许光胜同组者: 罗婷﹑彭仕琴指导教师: 赵长青通信单元电路设计与制作任务书专业：通信技术学号: 201004120424 姓名：许光胜一、设计题目：2FSK调制电路的设计与制作二、设计要求：设计能实现2FSK调制的电路。
1．采用频率选择法实现可使用多输入模拟开关如CD4051、4053等器件来选择2FSK调制系统的两个载波，也可使用单输入模拟开关如CD4066，数字基带作为模拟开关的控制信号。
2．注意各种信号的极性问题COMS器件为单电源供电，作为载波的正弦波为双极性，如将载波直接送入模拟开关将会导致调制输出只有正极性部分。
解决方法是将正弦波电位适当提高变为单极性。
3．参数载波1为32KHz 载波2为64KHz 基带码速为15.625Kb/s三、设计内容：电路设计及样品制作四、设计成果形式：设计说明书一份（不少于4000字，并附用PROTEL绘制的硬件原理图使用说明书）、样品一套。
五．完成期限： 2011年 12月 30 日指导教师：年月日教研室：年月日目录引言……………………………………………………………第一章方案论证1.1 FSK信号的时域表达式………………………………….1.2 2FSK功率谱密度…………………………………………1.3 2FSK调制原理波形………………………………………第二章2FSK调制方案的比较与选择2.1 2fsk信号的产生…………………………………………第三章电路原理分析3.1 2FSK调制原理……………………………………………3.2 2FSK调制原理框图………………………………………3.3 集成芯片说明……………………………………………第四章电路分析、设计4.1 电路原理图………………………………………………4.2PCB图………………………………………………………第五章仿真、调试、测试分析及结果5.1、2FSK调制仿真……………………………………………5.2 实物调试…………………………………………………第六章小结……………………………………………………第七章参考文献………………………………………………第八章附录……………………………………………………引言FSK（Frequency-shift keying）：频移键控。
就是用数字信号去调制载波的频率。
是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点，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。
它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。
最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统。
数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。
FSK是载波频率随数字信号变化的一种调制方式，近十年来数字移动通信新系统的开发取得了巨大进展，要求传输数字化的信令，又传输数字化的信息，因而系统必须采用数字调制技术，然而一般的数字调制：如移向键控PSK，频移键控FSK，因传输效率低而无法满足移动通信的要求。
为此，需要专门研究一些抗干扰能力强的、误码性能好、频谱利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特率，适应移动通信的要求。
目前已发展为：正交相移键控QPSK、正交调幅QAM、最小移频键控MSK、高斯最小移频键控GMSK 等。
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，抗噪声和抗衰减性能强，因此在中低速数据通信系统中得到较为广泛的应用。
通过此综合实验，应达到：1．进一步加深对数字调制中的移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。
2．学会综合地、系统地应用已学到的知识，对移频键控FSK调制与解调系统电路的设计与仿真方法，提高独立解决问题的能力。
3. 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信系统的基本理论、基本算法进行实际验证；4. 学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题。
第一章方案论证1.1 FSK信号的时域表达式：在二进制频移键控（2FSK）中，当传送“1”码时对应于载波频率 ,传送“0”码时对应于载波频率。
(2.1)其中，，为频率为的载波的初始相位，为频率为的载波的初始相位。
令为的反码，即：则有:当时，;当时，。
则2FSK信号可表示为:其中，我们在分析中假设为单个矩形脉冲序列，其表达式为:由式可知，相位不连续的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和。
（交互演示)1.2 2FSK信号的功率谱2FSK信号的功率谱为其功率谱曲线如图所示，由离散谱和连续谱两部分组成。
其中，连续谱由两个双边谱叠加而成，而离散谱出现在两个载频位置上，这表明2FSK信号中含有载波、的分量。
可将2FSK信号表示成两个2ASK信号的和，令:其中为的反码，则相位不连续的2FSK信号可表示为1.3 2FSK调制原理的波形2FSK信号波形可看作两个2ASK信号波形的合成。
下图是相位连续的2FSK信号波形。
第二章 2FSK调制方案的比较与选择2.1 2FSK信号的产生实现数字频率调制的方法，直接调频法和移频键控法。
注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK及相位不连续的FSK之分。
并分别记作CPFSK及DPFSK。
实用电路中还可以借助于数字电路来实现移频键控，晶振输出的主载波，通过不同次数的分频(或倍频)器，可得到两种不同频率的载波，其相位也不完全相等。
当数字基带信号g(t)为高电位时，与非门1关闭。
与非门2打开，输出频率为f2的信号。
当g(t)为低电位时与非门1打开，与非门2关闭，输出频率为f1的信号。
这样，经过相加器相加后，就可输出2FSK信号。
方法一：直接调频法用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频2FSK信号的产生(2.1)方法二:键控法用数字信号去控制两个独立振荡器,两个门电路按数字信号的变化规律通断2FSK信号的产生(2.2)以上两种FSK信号的调制方法的差异在于：由直接调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。
而键控法产生的2FSK信号，是由模拟开关在两个独立的频率之间转换形成，故相邻码元之间的相位不连续。
2.22FSK调制方案的选择：我们组选择用键控法来产生2fsk信号，主要基于以下两点原因：1、直接调频法易于实现，但由于在同一振荡器产生两个不同频率的信号，在频率的过渡点相位式连续的，其频率稳定度较差。
而且这种方法产生的频移不能太大，否则振荡不稳，甚至停振，因而在实际应用不广，仅适于低速传输系统。
2、频率键控用数字矩形脉冲控制开关，使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换，从而在输出端得到不同的频率的已调信号。
由于产生的f1和f2载频是由两个独立的载频实现，则输出的2fsk信号的相位是不连续的，而且这种方法的转换速度快，波信好，频率稳定度高稳定度高且易于实现，电路不复杂，在实用中可以用一个频率合成器代替两个独立的振荡器再经分频链，进行不同的分频，也可得到2fsk信号。
第三章电路原理分析3.1 2FSK调制原理: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，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。
3.2 2FSK调制原理框图：输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路控制 32KHz 的载频，另一路经倒相去控制 64KHz 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=32KHz，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=64KHz，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。
3.3 集成芯片说明根据FSK调制的基本原理，在本次设计中运用键控的方法对载波进行调制。
运用了两块CD4066，一块反相器74LS04，一块运放LM324模拟开关 CD4066CD4066集成电路内部主要由四路功能完全相同的电子开关组成，各组开关分别受其相应引脚输入的电平控制，使电子开关接通或断开。
当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。
集成运算放大器 LM324是四运放集成电路，它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
反相器 74LS0474LS04是6非门(反相器)他的工作电压5V，他的内部含有6个CMOS反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0第四章电路分析、设计4.1 电路原理图：4.2 PCB图：本设计中运用键控的方法来实现FSK的调制，由输入的基带信号经插针转接后分成两路，一路控制 32KHz 的载频，另一路经倒相去控制 64KHz 的载频。
然后再经过模拟开关输出，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=32KHz;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=64KHz.再经集成运放LM324叠加可在输出端得到已调的 2FSK 信号。
电路中的两路载频(f1,f2)由内时钟信号发生器产生74HC4053(三路二选一模拟开关)，实现调制的功能。
因为从信号源发出的正弦信号都是双极性的,在把载波加到74HC4053之前要把正弦波变为单极性。
为了不让负载影响到前面的电路，本设计中还用到TL082运放构成射极跟随器，又因为TL082是双电源集成电路，而本设计中只用了一个电源，所以在运放前面加了两个电阻形成分压的形式来提高载波的零电位,从而将双极性正弦波变为单极性，使波形能完全通过运放。
然后将波形加到74HC4053的1、2脚，将基带信号直接加到74HC4053的10脚，最后用示波器观察输出的调制波形。
