实验五 2FSK的调制

二进制移频键控（2FSK）

一、实验目的

1、掌握2FSK调制原理及其实现方法

2、掌握2FSK解调原理及其实现方法

3、了解非线性调制时信号的频谱变化

二、实验内容

1、理解2FSK的调制和解调原理并用SystemView软件仿真其实现过程

2、用SystemView分析二进制移频键控调制前后信号频谱的变化

三、实验原理

1. 调制

FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。

二进制移频键控（2FSK）：用二进制的数字信号去控制发送不同频率的载波。即传“1”信号时发送频率为f1的载波；传“0”信号时发送频率为f2的载波。这种调制属于非线性调制 。

2FSK的时域表达式为：

其中：

为an的反码。

2FSK调制方法有两种：

(一)可以用矩形脉冲序列对一个载波进行调频而实现这也是利用模拟调频法实现数字调制的方法，框图如图2-8所示:

图2-8 2FSK模拟调制法原理框图

（二）键控法即用矩形脉冲序列对两个不同频率的载波进行选通框图如图2-9所示：

图2-9 2FSK键控法原理框图

2. 解调

2FSK的解调方法有非相干解调和相干解调，如图2-10所示：

图2-10 2FSK解调原理方框图

这里的抽样判决器与2ASK解调时不同，只需判断哪一个输入样值大不专门设置门限

电平。

四、2FSK调制解调系统的SystemView仿真

1. 调制仿真框图及参数设置

键控法：

参数设置

系统时钟：No. of Sample: 1001; Sample Rate: 10000Hz;

No.of System Loop: 1

器件 参数

矩形脉冲 0 1V; 100Hz; Offset 0; 0deg

正弦信号 1 1V; 500Hz; 0deg

正弦信号 2 1V; 1000Hz; 0deg;

双刀开关 5 Logic---MixedSignal---SPDT；Gate Delay 0; Ctrl Thresh 0.5V

2FSK/2PSK/2DPSK调制系统仿真

实验要求：

1、 学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容；

2、上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。

3、掌握2FSK/2PSK/2DPSK调制系统仿真的原理与方法。

4、以电子形式在规定日期提交实验报告。

实验指导：

1、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)(tAtAFSKt 时发送时发送"1""0"

式中，假设码元的初始相位分别为1和2；112fπ和222fπ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)(tg及其反)(tg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)

图1-1 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()()(221122112tnTtgatnTtgattgttgtnsnnsnFSK

《通信系统基础实验》课程

设计性实验报告

设计课题：二进制频移键控（2FSK）调制电路设计

专业班级： 通信工程3班

学生姓名： 王文龙

学 号： 08250319

指导教师： 陈 昊

前 言

在实际通信系统中，大部分信道不能直接传输基带信号，必须用基带信号对载波波形的参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即以正弦波作为载波的数字调制系统。和模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式。调频信号即2FSK信号是数字通信系统使用较早的一种通信方式，由于这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。

2FSK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。

目 录

一、设计实验目的 ................................................................................................. 1

用SYSTEMVIEW实现

2FSK键控调制与相干解调

实验报告

01091036 贺冰涛

01091037 罗名川

用SystemView仿真实现

2FSK键控的调制

1、实验目的：

（1）了解2FSK系统的电路组成、工作原理和特点；

（2）分别从时域、频域视角观测2DPSK系统中的基带信号、载波及已调信号；

（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容：

以PN码作为系统输入信号，码速率Rb＝20kbit/s。

（1）采用键控法实现2FSK的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2FSK等信号的波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理：

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。2FSK键控法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。2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。图中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即是2FSK信号。 abcde 2FSK信号ttttt二进制移频键控信号的时间波形

根据以上2FSK信号的产生原理，已调信号的数字表达式可以表示为

（5-1）

其中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列

（5-2）

（5-3）

g(t)是持续时间为 、高度为1的门函数； 为对s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即

（5-4）

是的反码，即若 =0，则 =1；若=l，则 =0，于是

（5-5）

分别是第n个信号码元的初相位。一般说来，键控法得到的与序号n无关，反映在上，仅表现出当与改变时其相位是不连续的；而用模拟调频法时，由于与改变时的相位是连续的，故不仅与第n个信号码元有关，而且之间也应保持一定的关系。