1、掌握FSK調(diào)制原理及其實現(xiàn)方法；

2、掌握FSK解調(diào)原理及其實現(xiàn)方法；

3、掌握位同步的作用及其提取方法；

4、了解數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)－碼再生。

二  實驗原理及電路說明

實驗電路的總方框圖如圖4.1所示。

圖4.1 FSK實驗系統(tǒng)方框圖

實驗電路分成FSK發(fā)送（調(diào)制）和FSK接收（解調(diào)）兩部分（合裝在一個實驗架上）。左邊為FSK發(fā)送部分，包括主：方波源、分頻器、M序列發(fā)生器、調(diào)制器、驅(qū)動器等；右邊為FSK接收部分，包括過零檢測、判決、位同步、碼再生等。

1、多諧振蕩器

本實驗系統(tǒng)的時鐘源為一多諧振蕩器，提供FSK的載波和信碼的定時信號，振蕩頻率為11800HZ，可以用W1微調(diào)振蕩器的輸出信號的頻率。

信碼由四級移位寄存器組成的M序列發(fā)生器提供。M序列發(fā)生器的形成長度為24-1=15，其信碼定時是方波源輸出信號經(jīng)20分頻得到，碼率約為600bit/s。

2、調(diào)制器

調(diào)制器為全數(shù)字的可變分頻比的分頻鏈。

由于調(diào)制輸出的信號為方波，所含頻率成分非常豐富，要占據(jù)較寬的信道頻帶，所以在實際工程中為了節(jié)省頻帶，在調(diào)制信號送入信道前，只取基頻分量，所以在調(diào)制器后要接有一帶通濾波器，中心頻率為兩個軾頻的平均值，而且要求濾波器的通帶性能要對稱。

3、過零檢測

在實驗系統(tǒng)的接收端對FSK信號的解調(diào)用過零檢測方法實現(xiàn)， 數(shù)字調(diào)頻波的過零點隨載頻而異。如本實驗，信碼為“1”時，載頻為2950HZ，過零點為2950×2個秒。因此只要檢出過零點數(shù)就可以得到關(guān)于頻率差異的信息，這就是過零檢測的基本思路。

4、位同步

在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的接收端，位同步是碼再生必需的信號，而在數(shù)字通信中，常常在發(fā)送信號中不發(fā)送導(dǎo)頻或位同步信號，這就要求接收端必須從數(shù)字信號中提取位同步。本實驗中采用直接從數(shù)字信號中濾波提取同步的方法來提取位同步信息，

5、碼再生

從過零檢測低通濾波器輸出的信號，必須進(jìn)行碼再生才能恢復(fù)出和發(fā)端相同的非歸零信碼。碼再生電路用一比較器對解調(diào)獲得的基帶信號進(jìn)行零電平判決，再由一觸發(fā)器對判決信號進(jìn)行抽樣再生。所不同的是，這種碼元定時是由位同步提供的，這樣，解調(diào)、同步和碼再生就組成了一個較完整的數(shù)字通信接收系統(tǒng)。

三  實驗儀器及設(shè)備

雙蹤同步示波器　　　　　　　一臺

數(shù)字頻率計　　　　　　　　　一臺

雙路直流穩(wěn)壓電源　　　　　　一臺

萬用表　　　　　　　　　　　一臺

FSK實驗箱　　　　　　　　　一臺

四  實驗內(nèi)容

在實驗箱中使用了7805，7905和7812芯片來保護(hù)實驗板電子元器件，電路板上標(biāo)著+5V，-5V，+12V的電源輸入端應(yīng)輸入+7V，-7V，+14V的電源。

1、方波源

方波源為多諧振蕩器，振蕩頻率約為11800HZ，可以通過調(diào)制W1來調(diào)整頻率，可從測試點1.1（測試點的位置可以參考在本章后的圖4.5）觀看波形，測量頻率。

2、可變分頻比的分頻鏈

可變分頻比的分頻鏈由多級D觸發(fā)器加以適當(dāng)?shù)?a href="http://www.www27dydycom.cn/soft/data/4-10/" target="_blank">控制電路構(gòu)成，使信碼是“1”時為4分頻，當(dāng)信碼是“0”時為8分頻。改變信碼輸入的連接點“K-M”、“K－1”、“K－0”可于1.8觀察或測量得分頻后的波形頻率，“K－0”相連就為“0”輸入?！癒－1”連接時為“1”碼輸入，“K－M”相連為信碼輸入。當(dāng)接成信碼輸入時，可以在測試點1.8測得平均頻率：FSK的載波頻率。1.8端輸出的信號為對稱方波。

3、碼定時分頻鏈及M序列發(fā)生器

這兩部分是為了向FSK提供調(diào)制信碼而設(shè)置的，碼定時分頻鏈的五級D觸發(fā)器組成20分頻電路，所以在測試點1.4端可測得頻率約為592HZ的對稱方波。M序列發(fā)生器為四級D觸發(fā)器組成的最長線性反饋移位寄存器，形成

位的偽隨機(jī)序列。在測試點1.5端可看到這個M序列。

以上為FSK發(fā)送部分的實驗內(nèi)容，F(xiàn)SK接收部分，包括以下內(nèi)容：

4 限幅放大器

幅放大器是為了把輸入信號變換成方波以取得過零點信息，這里采用通用的電壓比較器LM311來作過零再生，因此在測試點2.1端可得到方波。

5、微分整流

為了得到過零點信息，采用微分整流的方法。在測試點2.2可觀看到過零脈沖國，每個過零點對應(yīng)一個脈沖。

6、展寬

把過零點的窄脈沖展寬形成具有一定寬度的脈沖。本實驗中采用單穩(wěn)態(tài)形成。在測試點2.3可以見到　與過零點對應(yīng)的寬脈沖。

7、有源低通

本實驗用有源低通濾波器把過零信息中的基帶信號提取出來。從測試點2.4可以看到恢復(fù)出來的基帶信號。如果利用碼定時作同步，可看到眼圖。

8、判決、微分整流

這部分電路的原理與4、5項相同，目的在于提取基帶信號中的過零點信息，在測試點2.5可觀看到這些過零點脈沖。

9、有源帶通

基帶信號為不歸零的脈沖，不含位同步信息，經(jīng)過上述8項變換后，就得到了含有位同步信息的脈沖，有源帶通是為了把位同步信息取出來，由于單T有源的Q值還不夠高，因此輸出的正弦波相對于信碼的連“1”連“0”處，出現(xiàn)衰減振蕩，但不影響恢復(fù)同步脈沖，因其后的形成電路也采用零點形成。

10、延遲、抽樣

為使位同步對解調(diào)信號的抽樣獲得良好效果，必須使位同步脈沖的跳變沿避開解調(diào)信號的跳變沿，因此要對同步脈沖進(jìn)行延遲。本實驗采用兩級積分延遲電路以滿足要求。抽樣用D觸發(fā)器完成，最后輸出信碼為24-1=15偽隨機(jī)序列，可以從測點2.10看到輸出信碼，與發(fā)信碼相參照，應(yīng)無誤。

五、實驗報告

1、整理實驗數(shù)據(jù)、波形。

2、簡單描述FSK系統(tǒng)的組成及各部分的作用。

3、實現(xiàn)FSK調(diào)制和解調(diào)是否還有別的辦法？

4、試估算本實驗調(diào)制器后的帶通濾波器的通帶應(yīng)多寬？

5、為什么利用FSK波形的過零點可檢測出信碼來？

6、從信碼中直接提取同步是如何使信碼變換成含有位同步信息的？

7、通過本實驗還有什么收獲和體會？