信息sy1301班潘冬冬要点

1、实验课程名称：通信原理实验实验项目名称FSK通信系统调制解调综合实验电路设计实验成绩实验者潘冬冬专业班级信息sy1301班组 别同组者实验日期2015年12月29日第一部分：实验预习报告一、实验目的通过2FSK通信系统综合设计实验，加强对2FSK调制器与解调器通信技术电路理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算环节。学会对所学基本理论知识的综合运用；进一步提高分析 解决实际问题的能力，创造一个动脑动手、独立开展电路实验的机会，锻炼分析、解决通信技术 电路问题的本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，初步体验从事通信产品研发的过程；增强学生的实际能力；掌握使用 Mu

2、ltisim 软件的操作方法。 二、设计内容与要求根据2FSK调制器与解调器的组成原理，设计出整个2FSK传输系统的实现方案与电路；技术指标：主载频为16KHzf1= 8KHZ; f2 =4KHZ。数字基带信号时钟频率 fs=1000bit/s ; 数字基带信号用 m序列产生器（15位）提供； 调制器采用键控电路； 解调器采用非相干解调（过零检测）技术（也可用相干解调或用数字锁相环解调）电 路实现。实验要求：要求掌握调制系统（多谐振荡器、分频器、波形变换（方波-正弦波）电路、M序列发生器）与解调系统（限幅器、微分整流电路、脉冲展宽电路、比较器、抽样判决器以及压控振荡器等单 元电路）设计方法；掌

3、握调制、解调的基本原理。通过实际的方案分析进行比较，初步掌握简单 实用电路的分析方法和工程设计方法；了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按综合实验设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确地反映设计和实验成果，能正确的绘 制电路图。三、FSK调制与解调系统整体方案设计3.1调制设计方案设信息源发出的是由二进制符号 0, 1组成的序列， 且假定0符号出现的概率为p, 1出现 的概率为1- p,它们彼此独立，那么，2FSK信号便是1符号对应于载频 3 1,而0对应于载频 2 （与3 1不同的另一个载频） 的已调波形，而且3 1、3 2的改变是瞬间就能完成的。 容易想到， 2FSK可以

4、利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频 ，使其能够输出2个不同频率的码元。2FSK信号的产生，可以采用模拟调频法来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。图3-1是数字键控法产生 2FSK信号的原理图：图3-1数字键控法实现2FSK信号的原理图图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。由图(a)可知，s(t)为“1”时，正脉冲使门电路 1接通，门2断开，输出频率为fl ;数字信号为“ 0”时，门1断开，门2 接通，输出频率为 f2。在一个码元Tb期间输出1或2两个载波之一。这种方法的特点是转 换速率快，波形好，频率稳定度高，电路简单，得到广泛应用。对应图3-1 (a)和(b)

5、, 2FSK调制器各点的时间波形如图1-2所示，图中波形g可以看成是两个不同频率载波的2ASK信号波形e和波形f的叠加。可见，2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。其信号的时域表达式：Sfsk t - akg t -kTb cos . / - 1 、Akg t -kTb cos.，2t - 2 kk丽I I _ II r 生- WW/WVM/WVVWAj i,* “ j -I- r 0- WWW VW -，NFP * ku.)e - - w3巨理名过零检测2FSK信号解调电路设计与工作原理从前面原理的介绍中，我们知道2FSK调制信号的解调若用非相干过零检测法，由图可见，必须有七个单元模块来完

6、成。考虑到2FSK言号的产生和解调集于同一仿真电路中，已调信号未经信道传输，没有畸变、没有信道的干扰，因而采用数字电路完成限幅、微分、整流和脉冲形成 四大功能是较简单的，其参考电路如图4-9所示。电路输出信号波形如图4-10所示。U2QA80 %Tl-8.2nF74LSO4DTD1-1DH：. U19A 74L5107D6.8kD： KoyA J R6U21B：74LSMD74LS0pDII8.2nF6.8kQD21DH62 . U19B -100%二： U22C：；7r4L5O4D74LS107D图4-9限幅、微分、整流、展宽电路原理图由图可见，该脉冲形成电路用双J-K触发器74LS107、

7、二极管、阻容等元件组成。该电路具有单稳态特性，它的稳定状态是：Q=1或=0。当CP端有输入信号触发时，输入信号的下降沿使电路状态发生改变：Q=0或=1。这时J-K触发器清零端的电压 VRD各缓慢降低，当降至1.4V左右时，触发器清零，电路又回到稳定状态，此时，二极管导通，电容C经二极管正向电阻rD反向充电，因为反向充电的时常数。充=rD C较小，因而触发器清零端的电压会很快上升至高电位上，保证Q端维持低电平。显然，输入信号的下降沿作用后，清零端电平下降到1.4V左右的时间长度与脉冲宽度有关，脉冲宽度。放=W1C,调节 W可以改变形成脉冲的宽度。调节 W1使脉冲形成电路上下两支脉冲的宽度分别小于

8、T1/2 (T1=1/f1 )，保证两路脉冲叠加后不混叠，但也不能使脉宽过窄，因为形成脉冲的宽度将影响低通滤波器输出幅度的幅度。mSBSBHBSSHFlRliaiHIKlildilriribK图4-10 限幅、微分、整流、展宽电路输出信号波形低通滤波器电路设计与工作原理为了获得良好的幅频特性，脉冲展宽电路输出端所接的低通滤波器的带外衰减应很快，达40d日十倍频程。实验中要求采用巴特沃斯低通滤波器，其电路如图4-11所示。输出信号波形如图4-12所示。 图中所示的低通滤波器为二阶有源低通滤波器。能提供40dB/十倍频程衰减量，由截止频率公式：21CO = 电压比较器电路组成与工作原理电压比较器是

9、集成运放非线性应用电路，他常用于各种电子设备中，所谓电压比较器就是将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近， 输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等 领域在本实验系统，电压比较器的主要任务是将低通滤波器输出的数字基带信号进行零电平判决 与实现波形的变换，使之成为规则的矩形波。其基本电路构成如图4-13所示：输出信号波形如图4-14所示。它由通用电压比较器芯片LM311构成，其反相输入端接分压电位器的中心抽头，以取得参考电压Vb;当输入信号电压 Vi Vb 输出为1当输入信号电压 ViwVb 输出为0抽样

10、判决器电路组成与工作原理抽样判决器的功用是：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制） 对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。过零检测电压比较器输出的信号，必须进行码再生电路（即抽样判决电路）才能恢复出和发 送端相同的非归零码。在 2FSK通信系统中，抽样判决电路通常用触发器对判决信号进行抽样再 生，其基本电路如图 4-15所示：输出信号波形如图 4-16所示。由图可见，该电路使用D触发器构成，其时钟信号是由码元定时电路恢复的与发送端同频同 相的位同步信号。元件清单元件数量74LS74D47404D474LS175D174LS86D274LS04D474LS20D174LS00D574LS170D21DH6227412LM311D1电阻、电容六、实验体会与建议通过这次实验，我学习了 2FSK调制与解调系统的结构与特性，加强了对2FSK调制器与解调器的通信技术电路的理解，进一步提高分析与解决实际问题的能力，通过查寻资料、方案比较， 以及设计计算环节。学会了对所学