FSK解调系统的仿真与设计
FSK demodulation system simulation and
design
摘 要
此文阐述频移键控(FSK)解调系统的仿真与设计的方法，结果分析。用软Systemview件实现通信系统仿真的方法，并以二进制移频键控(2FSK)为例，详细论述了仿真过程，研究此技术的目的主要为了更好的利用通信信道的带宽并使信号能够传送更大的距离，必须对数字信号进行调制，，另外无线通信系统也只能传输经过调制的数字信号。
此研究试验主要用Systemview这个通信系统仿真软件，利用FSK原理对波形进行仿真分析，二进制频控键移是用载波的频率来携带二进制信息的调制方式。主要方法，FSK解调方式相干解调和非相干解调，其中本文以非相干解调系统仿真，在非相干解调里面又以包络检波为主要解调方式，输入信号用两个窄带的分路滤波器分别滤出高频脉冲，经包络检测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。
仿真结果表明，通过用Systemview软件仿真，可以很方便地得到所设计电路的输出结果与分析波形．从中体现用SystemView仿真优秀的特点和二进制频控键移实现容易，抗噪声性能也比较好，在较早的数字通信系统中有着广泛的应用的优点。
关键词：FSK；systemview；通信系统；仿真；解调
Abstract
This article on the Frequency Shift Keying (FSK) demodulation system simulation
and design methods.the results of analysis. Systemview with pieces of soft
communications system simulation methods,and binary frequency shift keying (2FSK) as
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1 引 言
通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越来越高。在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。
目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。数字通信的缺点是，一般需要较大的带宽。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。但是，随着微电子技术、计算机技术的广泛应用以及超大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度大大降低。同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输媒质的使用正逐步使带宽问题得到解决。因此，数字通信的应用必将越来越广泛。
本课程设计主要是设计一个2FSK相干调制的正弦信号频带传输通信系统并对其进行仿真。在设计此模拟信号频带传输通信系统时，首先产生一段基带信号，对其进行2FSK调制，调制后送入加性高斯白噪声信道传输，在接收端对其进行2FSK解调并抽样判决以恢复原信号，观察前后信号是否一致，绘制误码率曲线，并结合理论进行说明。
1.1 课程设计目的
通信原理课程设计是重要地实践性教学环节。在进行了专业基础课和《通信原理》课程教学的基础上，设计或分析一个简单的通信系统，有助于加深对通信系统原理及组成的理解。通过课程设计，可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使我们在 *** 《2路FDM的2FSK调制与相干解调系统仿真》 第2页 共33页
课题三：2FSK调制与相干解调仿真
3.1课题原理
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fl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
式中，假设码元的初始相位分别为6和；=2xf，和a=2xf，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g（t）及其反g（t）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。 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
其中g（t）是脉宽为T，的矩形脉冲表示的NRZ数字基带信号。
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
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
当k=m时检测器采样值为： 3.2 仿真方案设计
3.2.1仿真设计要求
用Simulink实现对2FSK信号调制与解调的仿真。
使用Bernoulli Binary Generator模块产生基带信号，然后设置两个载波信号，使用基带信号作为电子开关的控制信号，交替选择两个载波实现开关法调制。对调制后的信号进行滤波处理作为发射信号。
两路载波信号同时作为相干解调的本地载波信号，用于信号的解调。
《电力系统自动化》课程设计
FSK调制与解调电路设计及仿真实现
一、引言：
一般的数字调制技术，如幅度键控（ASK）、移相键控（PSK）和移频键控（FSK）三种。对数字调制和解调器技术的要求如下：
（1）在信道衰落条件下，误码率要尽可能低；
（2）发射频谱窄，对相邻信道干扰小；
（3）高效率的解调，以降低移动台功耗，进一步缩小体积和成本
（5）能提供较高的传输速率；
（6）易于集成。
总之，我们所采用的调制技术的最终目的就是使得调制以后的信号对干扰有较强的抵抗作用，然后解调出基波信号即可。以下就是关于调制解调的课程设计，我们采用的是移频键控（FSK）进行设计和orcad进行仿真。
二、原理：
★二进制频移键控调制(2FSK)原理解析
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。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5-7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。
图1-2 2FSK信号产生方法及波形示例
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
（1-1）
其中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列
（1-2）
（1-3）
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
（1-4）
