实验三十九FSK数字频率调制实验FSK1一、实验目的1．学习FSK数字频率调制的工作原理及电路组成。

2．掌握利用模拟开关实现FSK调制的原理和实现方法。

二、实验仪器与设备1．THEX-1型实验平台、时钟与三级伪码发生实验（CLK）、FSK数字频率调制实验（FSK1）2．20MHz双踪示波器三、实验原理数字频率调制是数字通信使用较早的一种通信方式。

由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据通信系统中得到了广泛的应用。

数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。

数字调频信号可以分相位离散和相位连续两种情形。

若两个振荡器频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，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，只是对其中一个载波进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。

本实验电路中，由CLK模板提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。

（一）FSK调制电路工作原理FSK调制电原理框图，如图39-1，图39-2是它的电原理图。

图39-1 FSK调制电原理框图由图39-1可知，输入的基带信号由转换开关J6转接后分成两路，一路控制f1=32KHz 的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。

当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。

此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。

电路中的两路载频（f1、f2）由CLK模板产生，经过J1，J2送入。

两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U 1：A 与U 1：B （4066）。

FSK 调制原理波形见图39-3所示。

图39-3 FSK 调制原理波形图四、实验步骤J1J21．将CLK模板上的32KHz、16KHz方波输出分别联接到FSK1模板上的J1，J2；将CLK模板上的PN伪码输出联接到FSK1模板上的J6，伪码时钟选择2K。

2．测试FSK调制电路TP1～TP7各测量点波形，并作详细分析。

测量点说明：TP1：32KHz方波信号TP2：16KHz方波信号TP3：作为fc1=32KHz载频信号，幅度不等时，可调节电位器R6。

TP4：作为fc2=16KHz载频信号，幅度不等时，可调节电位器R13。

TP6：F=2KHz的数字基带信码信号输入，输入码元速率为2KHz的1110010码。

TP5：波形与TP6反相。

TP7：FSK调制信号输出。

五、实验报告1．测试FSK调制电路TP1～TP7各测量点波形，并作详细分析。

实验四十FSK数字频率解调实验FSK2一、实验目的1．学习FSK数字频率解调的工作原理及电路组成。

2．掌握利用锁相环实现FSK解调的原理和实现方法。

二、实验仪器与设备1．THEX-1型实验平台、时钟与三级伪码发生实验（CLK）、FSK数字频率调制实验（FSK1）、FSK数字频率解调实验（FSK2）2．20MHz双踪示波器三、实验原理FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越、价格低廉，体积小。

所以得到了越来广泛的应用。

FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理简单是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。

解调器框图如图40-1所示。

解调器电原理图如图40-2所示。

图40-1 FSK解调电路原理框图FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。

MC14046集成电路内有两个数字式鉴相器（PDⅠ、PDⅡ）、一个压控振荡器（VCO），还有输入放大电路等，环路低通滤波器接在集成电路的外部。

压控振荡器的中心频率设计在32KHz。

图40-2中R4～R7、C2主要用来确定压控振荡器的振荡频率。

R8、C3构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。

从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通频带要宽一些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。

因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。

由图40-2可知，当锁相环锁定时，环路对输入FSK信号中的32KHz载波处于跟踪状态，32KHz载波（正弦波）经输入整形电路后变成矩形载波。

此时鉴相器PDⅡ输出端（引脚13）为低电平，锁定指示输出（引脚1）为高电平，鉴相器PDⅠ输出（引脚2）为低电平，PDⅠ输出和锁定指示输出经或非门U2：A（74LS32）和U3：A（74LS04）后输出为低电平，再经积分电路和非门U3：B（74LS04）输出为高电平。

再经过U3：C（74LS04）、U3：D（74LS04）整形电路反相后后从输出信号插座J3输出。

环路锁定时的各点工作波形如图40-3所示。

图40-3 FSK解调原理波形图当输入信号为16KHz时，环路失锁。

此时环路对16KHz载频的跟踪破坏，鉴相器输入端的两个比较信号存在频差，经鉴相器PDI后输出一串无规则矩形脉冲，而锁定指示（第1引脚）输出为低电平，PDI输出和锁定指示输出经或非门U2A与U3A后，输出仍为无规则矩形脉冲，这些矩形脉冲积分器和非门U3B后输出为低电平。

可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。

只要适当选择环路参数，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端的就得到解调输出的基带信号序列。

四、实验步骤1．在FSK调制实验完成的基础上，将FSK1的J7与FSK2的J1用电缆线联接在一起。

2．示波器双踪观察CLK的32KHz时钟方波和FSK2的TP2，调节R5，R7使其同步。

3．示波器双踪观察CLK的2KPN码和FSK2的TP3，可以观察到FSK解调信号输出。

4．测试FSK解调电路TP1～TP3各测量点波形，并作详细分析。

测量点说明：TP1：FSK解调信号输入。

TP2：FSK解调电路工作时钟，正常工作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有偏差，可调节电位器R5或R7和C2的电容值。

TP3：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出。

五、实验报告1．测试FSK解调电路TP1～TP3各测量点波形，画在方格纸上，同时与FSK调制电路的测试结果作比较，作出详细分析。

实验四十一PSK移相键控调制实验PSK1一、实验目的1．掌握二相BPSK（DPSK）调制的工作原理及电路组成。

2．了解载频信号的产生方法。

3．掌握二相绝对码与相对码的码型变换方法。

二、实验仪器与设备1．THEX-1型实验平台、时钟与三级伪码发生实验（CLK）、PSK移相键控调制实验（PSK1）2．20MHz双踪示波器三、实验原理在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。

图41-1是二相PSK（DPSK）调制器电路框图，图41-2是它的电原理图。

图41-1 二相PSK（DPSK）调制器电路框图（一）电路基本工作原理数字相位调制又称为移相键控。

它是利用载波相位的变化来传递数字信息的。

通常又可把它分成绝对移相与相对移相两种方式。

绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。

那么，怎样才能让载波不同相位的绝对值来传递数字信息呢？如果让所需传输的数字基带信号控制载波相位改变，而载波的振幅和频率都不变，那么就得到载波的相位发生变化的已调信号，我们把这种调制方式称为数字相位调制。

即移相键控PSK调制。

PSK在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。

因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。

当传送消息为一随机序列时，例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号，则传送的调相信号也相应的为一随机的振荡序列，其相位与传送消息相对应，如图41-3所示。

下面对图41-2中的电路作一分析：图41-2 PSK移相键控调制实验电原理图图41-3 二相PSK调制信号波形1．内载波发生器电路如图41-4所示。

图41-4 1.024MHz内载发生器从电路中可知，来自信号发生器的1.024MHz方波信号输入至C3的耦合电容上，由L1、C4、C5可调电容，将1.024MHz方波信号变换成1.024MHz的正弦波信号，其中调节R5可改变输出信号的幅波，由BG1等组件组成的是射随器电器，它起隔离作用。

输出信号送至载波信号转换开关K1的1脚。

内载波亦可由K1切换成512K正弦波。

2．载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，在本实验电路中，如图41-5所示，电路由U4（LM318）、R10、R11组成，来自1.024MHz载波信号经电阻R10输入到高速运放LM318的反相输入端2脚，在运放的输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。

为了使后面的合路后的0相载波与π相载波的幅度相等，在载波倒相器电路中加了增益调整电位器R 11。

3．信码反相器由U1：C （74LS04）组成。

4．模拟开关相乘器对载波的相移键控是用乘法器来实现的，常用的乘法器有环行调制器、模拟乘法器集成电路以及模拟开关电路等，本实验采用的是模拟开关4066作乘法器，电路如图41-5右半部分。

4066是一种4路双向模拟开关，其中每一路引脚互相独立。

图41-5 载波倒相器，模拟开关相乘器下面再作详细分析 4066多路多向模拟开关在本实验电路中的工作原理。

从图可知。

0相载波与π相载波分别加到模拟开关1：U 5A 的输入端（1脚）、模拟开关2：U 5B 的输入端（11脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的输入控制端（13脚），它反极性加到模拟开关2的输入控制端（12脚）。

用来控制两个同频反相载波的通端。

当信码为“1”码时，模拟开关1的输入控制端为高电平，模拟开关1导通，输出0相载波，而模拟开关2的输入控制端为低电平，模拟开关2截止。

反之，当信码为“0”码时，模拟开关1的输入控制端为低电平，模拟开关1截止。

而模拟开关2的输入控制端却为高电平，模拟开关2导通。

输出π相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出控制开关K 3合路迭加后输出，即为二相PSK 调制信号，波形如图41-6所示。

UU2U2U1U1入入入t信码出出相载波图41-6 模拟开关乘相器工作波形5．差分编码器在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有干抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其它调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。

DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，即把数据信息源（如：伪随机码发生器输出的伪随机码序列、增量调制编码器输出的数据信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列｛a n｝，通过差分编码器变成相对码序列｛b n｝，然后再用相对码序列｛b n｝，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。