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FSK调制解调原理及设计

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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

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1-1a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1-1b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

其中)(tg是脉宽为sT的矩形脉冲表示的NRZ数字基带信号;

其中,na为na的反码,即若1na,则0na；若0na,则1na;

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

2FSK信号带宽为 ssFSKRfffffB2||2||21212 式中,ssfR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

M信号非相干检测解调框图

当k=m时检测器采样值为：

当k≠m时在样本和中的信号分量将是0,只要相继频率之间的频率间隔是,就与相移值无关了,于是其余相关器的输出仅有噪声组成;

其中噪声样本{}和{}都是零均值,具有相等的方差

对于平方律检测器而言,即先计算平方包络 并取其最大值信号;

二进制FSK系统的理论误码率与信噪比的关系给出如下

2FSK具体设计调制与解调

2FSK采用键控法调制,相干解调法进行解调

程序代码如下：

Fc=10; %载频

Fs=100; %系统采样频率

Fd=1; %码速率

N=Fs/Fd;

df=10;

numSymb=25;%进行仿真的信息代码个数

M=2; %进制数

SNRpBit=60;%信噪比

SNR=SNRpBit/log2M;

seed=12345 54321;

numPlot=25;

%产生25个二进制随机码

x=randsrcnumSymb,1,0:M-1;%产生25个二进制随机码

figure1

stem0:numPlot-1,x1:numPlot,'bx';

title'二进制随机序列'

xlabel'Time';

ylabel'Amplitude';

%调制

y=dmodx,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df;

numModPlot=numPlotFs;

t=0:numModPlot-1./Fs;

figure2

plott,y1:lengtht,'b-';

axismint maxt ;

title'调制后的信号'

xlabel'Time';

ylabel'Amplitude';

%在已调信号中加入高斯白噪声

randn'state',seed2;

y=awgny,SNR-10log10-10log10N,'measured',,'dB';%在已调信号中加入高斯白噪声

figure3

plott,y1:lengtht,'b-';%画出经过信道的实际信号

axismint maxt ;

title'加入高斯白噪声后的已调信号'

xlabel'Time';

ylabel'Amplitude'; %相干解调

z1=ddemody,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df;

%带输出波形的相干M元频移键控解调

figure4

stem0:numPlot-1,x1:numPlot,'bx';

hold on;

stem0:numPlot-1,z11:numPlot,'ro';

hold off;

axis0 numPlot ;

title'相干解调后的信号原序列比较'

legend'原输入二进制随机序列','相干解调后的信号'

xlabel'Time';

ylabel'Amplitude';

%误码率统计

errorSym ratioSym=symerrx,z1;

figure6

simbasebandex0:1:5;

title'相干解调后误码率统计'

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FSK调制与解调电路设计及仿真实现

FSK调制与解调电路设计及仿真实现

《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）

FSK调制与解调

FSK调制与解调

【实验目的】

1、 熟悉fsk调制与解调；

2、 熟悉fpga；

3、 熟悉编码与解码。

【实验原理】

信道

编码

调制

数模转换

四位 一位 一位 一位

解码

解调

模数转换

五位 一位 一位

本次实验利用实验板实现了一个fsk通信系统。从按键输入一组四位码

元，经过fpga编码后，形成8位码元。在这八位中，前三位固定为110，

在解码时用来识别一帧的开头。最后加了一位奇偶校验。这八位在编码

后，串行输出到调制部分。调制部分的调制方式是fsk调制。调制完成

后，输出到数模转换部分。数模转换与模数转换部分相连，然后输出到

解调部分。解调后，输出到解码部分。串行输入的码元被解码后，输出

到指示灯。同时输出到指示灯的还有一位，用来指示是否接收到的信号

是否有错。

【实验内容】

总框图如下：

1、 调制

调制部分框图如下RAGMO与RAGMO2是两个分频器，代码相似，只是分频数有差别。如

下代码中黑体处根据系统需要更改。实际系统中，两个频率为700Hz、

300Hz左右。

-- MAX+plus II VHDL Template

-- Clearable loadable enablable counter

LIBRARY ieee;

USE ieee.std_logic_1164.all;

ENTITY ragmo IS

PORT

(

clk_input : IN STD_LOGIC;

output : BUFFER STD_LOGIC

);

END ragmo;

ARCHITECTURE a OF ragmo IS

SIGNAL hgame : INTEGER RANGE 0 TO 1023;

BEGIN

PROCESS (clk_input)

BEGIN

IF (clk_input'EVENT AND clk_input='1') THEN

hgame <= hgame + 1;

IF hgame = 1023 THEN

output <= NOT output;

END IF;

2FSK调制与解调系统设计与仿真

2FSK调制与解调系统设计与仿真

2FSK调制与解调系统设计与仿真

一、引言

2FSK（两频移键控）调制与解调是一种基于频率变化的数字调制与解调技术，常用于数字通信系统中。本文将介绍2FSK调制与解调系统的设计与仿真过程。

1.系统原理

a)数字信号生成：生成要传输的数字信号，可通过随机产生0和1的序列或者由外部输入得到。

b) 载波信号生成：生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。

c)数字信号与载波信号调制：将数字信号与载波信号进行调制，根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率。

2.仿真步骤

在MATLAB等仿真软件中，可以进行2FSK调制系统的仿真：

a)生成数字信号：生成一定长度的随机01序列或者由外部输入得到的数字信号。

b) 生成载波信号：生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。

c)数字信号与载波信号调制：根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率进行调制。

d)绘制调制后的信号波形。

1.系统原理 2FSK解调系统将2FSK调制的信号转换为数字信号，实现数字信号与模拟信号的转换。具体设计如下：

a)接收信号：接收被调制的信号。

b) 与载波信号相乘：将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。

c)预处理：去除直流分量。

d)低通滤波：通过低通滤波器滤除高频成分。

e)匹配滤波：利用匹配滤波器，分别滤出与两个载波频率相关的信号。

f)判决：根据滤波后的信号幅值大小进行判决，得到数字信号。

2.仿真步骤

在MATLAB等仿真软件中，可以进行2FSK解调系统的仿真：

a)接收信号：接收被调制的信号。

b) 与载波信号相乘：将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。

c)预处理：去除直流分量。

d)低通滤波器设计：设计一个合适的低通滤波器以滤除高频成分。

e)匹配滤波器设计：设计两个匹配滤波器，使其与对应载波频率相匹配。

f)与滤波后信号进行判决：根据滤波后的信号幅值大小进行判决，得到数字信号。 g)绘制解调后的信号波形。

fsk调制与解调实验实验报告

fsk调制与解调实验实验报告

fsk调制与解调实验实验报告

FSK 调制与解调实验实验报告

一、实验目的

1、 深入理解 FSK（频移键控）调制与解调的原理。

2、 掌握使用相关实验设备和软件进行 FSK 调制与解调的方法。

3、 观察和分析 FSK 信号在时域和频域的特性。

4、 测量 FSK 系统的性能指标，如误码率等。

二、实验原理

1、 FSK 调制原理

FSK 是利用载波的频率变化来传递数字信息。在二进制数字通信中，“1”和“0”分别用两个不同的频率 f1 和 f2 来表示。当输入的数字信号为“1”时，输出频率为 f1 的载波；当输入数字信号为“0”时，输出频率为

f2 的载波。

2、 FSK 解调原理

FSK 解调方法主要有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检波法）。非相干解调是通过检测已调信号的包络变化来恢复原始数字信号；相干解调则需要在接收端产生与发送端频率相同的本地载波，通过相乘、低通滤波等操作恢复出原始数字信号。 三、实验设备及软件

1、 信号源

用于产生不同频率的正弦波信号。

2、 示波器

用于观察输入输出信号的时域波形。

3、 频谱分析仪

用于分析信号的频谱特性。

4、 通信原理实验箱

集成了 FSK 调制与解调的模块。

5、 相关软件

用于数据处理和分析。

四、实验步骤

1、 连接实验设备

按照实验原理图，将信号源、示波器、频谱分析仪和通信原理实验箱正确连接。

2、 设置实验参数

在信号源上设置 FSK 调制的两个频率 f1 和 f2，以及其他相关参数，如幅度等。 3、 产生 FSK 调制信号

通过实验箱中的调制模块，将输入的数字信号进行 FSK 调制，产生已调信号。

4、 观察时域波形

使用示波器分别观察输入的数字信号、已调信号的时域波形，记录其特点。

5、 分析频域特性

使用频谱分析仪观察已调信号的频谱，分析其频率分布情况。

6、 进行解调

通过实验箱中的解调模块对已调信号进行解调，恢复出原始数字信号。