湖南科技学院通信原理课程设计
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摘要:用示波器和通信原理实验箱实现通信系统仿真。
移频键控调制（FSK）是数据通信中使用较早的一种通信方式。
它是利用载频频率变化来传递数字信息的。
关键词: FSK
1、引言
随着电子技术和计算机技术的发展，以通信，计算机为代表的信息产业的发展引起了社会经济乃至人们生活方式的变化，通信技术的发展日新月异，逐渐向各个领域渗透。
通信技术这门课程是理论与实践相结合的课程，而理论比较难以理解，所以在学习中必须实践和理论相结合。
2、系统介绍
FSK分为发送部分（调制）和接收部分（解调）如图：
发送部分
接收部分
3.实验电路图部分
(一)FSK调制电路工作原理
图3-1 FSK调制电原理框图
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。
这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输系统中得到了较为广泛的应用。
本实验电路中，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。
图3-1为 FSK调制器原理框图。
图3-2
为 FSK调制器电路图。
由图3-2可知，输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制
32KHz的载频，另一路经倒相去控制 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f
1
=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f
2
=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。
电路中的两路载频(f
1,f
2
)由内时钟信号发生器产生，经过开关K9Ol，K902送入。
两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U9Ol:A与U90l:B(4066)。
(二)FSK解调电路工作原理
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
到了越来越广泛的应用。
FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f
1
上，对应输出高电平，
而对另一载频f
2
失锁，对应输出低电平，那么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。
FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MCl4046。
MCl4046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，引脚排列图见3-3所示，引脚功能说明见表3-1所示。
图3-3 MC14046引脚排列图
表3-1：引脚功能说明
FSK解调器框图如图3-4所示，解调器电路图如图3-5所示。
压控振荡器的中心频率设计在32KHz。
图3-5中R1、R2、C1，主要用来确定压控振荡器的振荡频率。
R3、C2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，低通滤波器的通带要宽些;
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。
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（13脚)为低电平，锁定指示输出(1脚)为高电平，鉴相器PDI输出(2脚)为低电平，PDI 输出和锁定指示输出经或非门U903:A(74LS32)和U904:B(74LS04)后输出为低电平，再经积分电路和非门U904:C(74LS04)输出为高电平。
再经过U904:D(74LS04)整形电路反相后从输出信号插座S902输出。
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U903:A与U904:B后，输出仍为无规则矩形脉冲，这些矩形脉冲经积分器和非门U904:C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，便它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。
1. 对照说明书确认实验板上的元件和测试点的位置（元件位置见图3-6），检查确认板上无错误接线及杂物。
2. 设置跳线开关: KlOl
1-2、K9Ol
1-2
、K902
1-2。
若K904
1-2
，则2KHz的伪随机码，码序列为 1110010
若K904
2-3
，则8KHz的方波，码序列为 1100
当做FSK的解调实验时设置跳线开关K9O3
1-2、K904
1-2。
3. 打开电源开关，检查电源电压。
按下按键开关:K2、K3、K100、K900。
按下“复位”、“开始”与“FSK”功能按键，显示代码“3”。
4. 在CA901上插电容，使锁相环中的压控振荡器工作在32KHz，电容在1800pf～2200pf之间。
5. 测试FSK调制电路TP9Ol一TP907各测量点波形，注意观察“1”、“0”码内所含载波的数目。
6．观察FSK解调输出TP908一TP910 波形，并作记录。
同时比较TP905与TP910两者波形，观察是否有失真。
4、测试点波形
TP901与TP902波形
TP903，当K904接1—2时波形
TP903，当K904接2—3时波形
TP903与TP904波形同时观察
TP903与TP905波形同时观察
TP904与TP905波形同时观察（K905不接1—2、3—4）
TP906波形，K905接1—2、3—4
TP906波形放大
TP906与TP907同时观察波形
TP906与TP907同时观察波形（放大后）
TP908波形
5、参考文献
1.《通信原理》（第五版），樊昌信等，国防工业出版社
2.《现代通信原理》曹志刚钱亚生清华大学出版社
3.《通信原理》黄载禄殷蔚华编著科学出版社
4.《通信原理简明教程》，南利平，清华大学出版社
6、设计过程中需解决的问题
1.在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上，对应输出高电平，对另一载频失锁，对应输出低电平，那么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。
7、心得体会
本次实验设计从选题到最后做出来都是在一个很短的时间下完成的，因为赶着期末复习，所以设计中难免有不足之处。
通过这次设计，我对FSK有了一定的了解，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。
在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。