1、掌握FSK調(diào)制原理及其實(shí)現(xiàn)方法；

2、掌握FSK解調(diào)原理及其實(shí)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(gè)環(huán)節(jié)－碼再生。

二  實(shí)驗(yàn)原理及電路說(shuō)明

實(shí)驗(yàn)電路的總方框圖如圖4.1所示。

圖4.1 FSK實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方框圖

實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(dòng)器等；右邊為FSK接收部分，包括過(guò)零檢測(cè)、判決、位同步、碼再生等。

1、多諧振蕩器

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

信碼由四級(jí)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(zhǎng)度為24-1=15，其信碼定時(shí)是方波源輸出信號(hào)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(hào)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(shí)際工程中為了節(jié)省頻帶，在調(diào)制信號(hào)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(gè)軾頻的平均值，而且要求濾波器的通帶性能要對(duì)稱。

3、過(guò)零檢測(cè)

在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接收端對(duì)FSK信號(hào)的解調(diào)用過(guò)零檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)， 數(shù)字調(diào)頻波的過(guò)零點(diǎn)隨載頻而異。如本實(shí)驗(yàn)，信碼為“1”時(shí)，載頻為2950HZ，過(guò)零點(diǎn)為2950×2個(gè)秒。因此只要檢出過(guò)零點(diǎn)數(shù)就可以得到關(guān)于頻率差異的信息，這就是過(guò)零檢測(cè)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(hào)，而在數(shù)字通信中，常常在發(fā)送信號(hào)中不發(fā)送導(dǎo)頻或位同步信號(hào)，這就要求接收端必須從數(shù)字信號(hào)中提取位同步。本實(shí)驗(yàn)中采用直接從數(shù)字信號(hào)中濾波提取同步的方法來(lái)提取位同步信息，

5、碼再生

從過(guò)零檢測(cè)低通濾波器輸出的信號(hào)，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(duì)解調(diào)獲得的基帶信號(hào)進(jìn)行零電平判決，再由一觸發(fā)器對(duì)判決信號(hào)進(jìn)行抽樣再生。所不同的是，這種碼元定時(shí)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(gè)較完整的數(shù)字通信接收系統(tǒng)。

三  實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

雙蹤同步示波器　　　　　　　一臺(tái)

數(shù)字頻率計(jì)　　　　　　　　　一臺(tái)

雙路直流穩(wěn)壓電源　　　　　　一臺(tái)

萬(wàn)用表　　　　　　　　　　　一臺(tái)

FSK實(shí)驗(yàn)箱　　　　　　　　　一臺(tái)

四  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)箱中使用了7805，7905和7812芯片來(lái)保護(hù)實(shí)驗(yàn)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(guò)調(diào)制W1來(lái)調(diào)整頻率，可從測(cè)試點(diǎn)1.1（測(cè)試點(diǎn)的位置可以參考在本章后的圖4.5）觀看波形，測(cè)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(jí)D觸發(fā)器加以適當(dāng)?shù)?a href="http://hljzzgx.com/soft/data/4-10/" target="_blank">控制電路構(gòu)成，使信碼是“1”時(shí)為4分頻，當(dāng)信碼是“0”時(shí)為8分頻。改變信碼輸入的連接點(diǎn)“K-M”、“K－1”、“K－0”可于1.8觀察或測(cè)量得分頻后的波形頻率，“K－0”相連就為“0”輸入?！癒－1”連接時(shí)為“1”碼輸入，“K－M”相連為信碼輸入。當(dāng)接成信碼輸入時(shí)，可以在測(cè)試點(diǎn)1.8測(cè)得平均頻率：FSK的載波頻率。1.8端輸出的信號(hào)為對(duì)稱方波。

3、碼定時(shí)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(shí)分頻鏈的五級(jí)D觸發(fā)器組成20分頻電路，所以在測(cè)試點(diǎn)1.4端可測(cè)得頻率約為592HZ的對(duì)稱方波。M序列發(fā)生器為四級(jí)D觸發(fā)器組成的最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器，形成

位的偽隨機(jī)序列。在測(cè)試點(diǎn)1.5端可看到這個(gè)M序列。

以上為FSK發(fā)送部分的實(shí)驗(yàn)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(hào)變換成方波以取得過(guò)零點(diǎn)信息，這里采用通用的電壓比較器LM311來(lái)作過(guò)零再生，因此在測(cè)試點(diǎn)2.1端可得到方波。

5、微分整流

為了得到過(guò)零點(diǎn)信息，采用微分整流的方法。在測(cè)試點(diǎn)2.2可觀看到過(guò)零脈沖國(guó)，每個(gè)過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖。

6、展寬

把過(guò)零點(diǎn)的窄脈沖展寬形成具有一定寬度的脈沖。本實(shí)驗(yàn)中采用單穩(wěn)態(tài)形成。在測(cè)試點(diǎn)2.3可以見(jiàn)到　與過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的寬脈沖。

7、有源低通

本實(shí)驗(yàn)用有源低通濾波器把過(guò)零信息中的基帶信號(hào)提取出來(lái)。從測(cè)試點(diǎn)2.4可以看到恢復(fù)出來(lái)的基帶信號(hào)。如果利用碼定時(shí)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(xiàng)相同，目的在于提取基帶信號(hào)中的過(guò)零點(diǎn)信息，在測(cè)試點(diǎn)2.5可觀看到這些過(guò)零點(diǎn)脈沖。

9、有源帶通

基帶信號(hào)為不歸零的脈沖，不含位同步信息，經(jīng)過(guò)上述8項(xiàng)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(lái)，由于單T有源的Q值還不夠高，因此輸出的正弦波相對(duì)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(diǎn)形成。

10、延遲、抽樣

為使位同步對(duì)解調(diào)信號(hào)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(hào)的跳變沿，因此要對(duì)同步脈沖進(jìn)行延遲。本實(shí)驗(yàn)采用兩級(jí)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(cè)點(diǎn)2.10看到輸出信碼，與發(fā)信碼相參照，應(yīng)無(wú)誤。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、波形。

2、簡(jiǎn)單描述FSK系統(tǒng)的組成及各部分的作用。

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

4、試估算本實(shí)驗(yàn)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(guò)零點(diǎn)可檢測(cè)出信碼來(lái)？

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(guò)本實(shí)驗(yàn)還有什么收獲和體會(huì)？