《通信报告传输系统实验报告教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信报告传输系统实验报告教材（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、FSK传输系统实验报告一、实验原理和电路说明（一）FSK调制在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。通常，FSK信号的 表达式为：（二进制）（二进制）其中2f代表信号载波的恒定偏移。产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。不连续的FSK信号表达式为：（二进制）（二进制）其实现如图1所示：图1 非连续相位FSK的调制框图由于相位的不连续会造频谱扩展，这种FSK的调制方式在传统的通信设备中采用较
2、多。随着数字处理技术的不发展，越来越多地采用连继相位FSK调制技术。目前较常用产生FSK信号的方法是，首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。因此，FSK可表示如下：应当注意，尽管调制波形m（t）在比特转换时不连续，但相位函数（t）是与m（t）的积分成比例的，因而是连续的，其相应波形如图2所示：图2连续相位FSK的调制信号由于FSK信号的复包络是调制信号m（t）的非线性函数，确定一个FSK信号的频谱通常是相当困难的，经常采用实时平均测量的方法。二进制FSK信号的功谱密度由离散频率分量fc、fc+nf、fc-nf组成，其中n为整数。相位连续的FSK信号的功率谱密度函数最
3、终按照频率偏移的负四次幂衰落。如果相位不连续，功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落。FSK的信号频谱如图3所示。图3 FSK的信号频谱FSK信号的传输带宽Br，由Carson公式给出：Br=2f+2B其中B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范围，矩形脉冲信号的带宽B=R。因此，FSK的传输带宽变为：Br=2（f+R）如果采用升余弦脉冲滤波器，传输带宽减为：Br=2f+（1+）R=32k(理论)其中为滤波器的滚降因子。在通信原理综合实验系统中，FSK的调制方案如下：FSK信号：其中：因而有：其中：如果进行量化处理，采样速率为fs，周期为Ts，有下式成立：按照上述原理，FSK正交调制
4、器的实现为如图4结构：图4 FSK正交调制器结构图如时发送0码，则相位累加器在前一码元结束时相位基础上，在每个抽样到达时刻相位累加，直到该信号码元结束；如时发送码，则相位累加器在前一码元结束时的相位基础上，在每个抽样到达时刻相位累加，直到该码元结束。（二）FSK解调对于FSK信号的解调方式很多：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。、FSK相干解调FSK相干解调要求恢复出传号频率（）与空号频率（），恢复出的载波信号分别与接收的FSK中频信号相乘，然后分别在一个码元内积分，将积分之后的结果进行相减，如果差值大于0则当前接收信号判为1，否则判为0。相干FSK解调框图如图6所示：图6 相干F
5、SK的解调框图相干FSK解调器是在加性高斯白噪声信道下的最佳接收，其误码率为：相干FSK解调在加性高斯白噪声下具有较好的性能，但在其它信道特性下情况则不完全相同，例如在无线衰落信道下，其性能较差，一般采用非相干解调方案。、FSK滤波非相干解调图7 非相干FSK接收机的方框图对于FSK的非相干解调一般采用滤波非相干解调，如图7所示。输入的FSK中频信号分别经过中心频率为、的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包络检波的输出在t=kTb时抽样（其中k为整数），并且将这些值进行比较。根据包络检波器输出的大小，比较器判决数据比特是1还是0。使用非相干检测时FSK系统的平均误码率为：在高斯白噪声信道环境下
6、FSK滤波非相干解调性能较相干FSK的性能要差，但在无线衰落环境下，FSK滤波非相干解调却表现出较好的稳健性。FSK滤波非相干解调方法一般采用模拟方法来实现，该方法不太适合对FSK的数字化解调。对于FSK的数字化实现方法一般采用正交相乘方法加以实现。、FSK的正交相乘非相干解调FSK的正交相乘非相干解调框图如图8所示：图8 FSK正交相乘非相干解调示意图输入的信号为传号频率为：空号频率为：在上图中，延时信号为：其中t为延时量。相乘之后的结果为：在上式中，第一项经过低通滤波器之后可以滤除。当时，上式可简化为：因而经过积分器（低通滤波器）之后，输出信号大小为：，从而实现了FSK的正交相乘非相干解调
7、。AB两点的波形如图9所示：图9 差分解调波形在FSK中位定时的恢复见BPSK解调方式。通信原理实验的FSK模式中，采样速率为96KHz的采样速率（每一个比特采16个样点），FSK基带信号的载频为24KHz，因而在DSP处理过程中，延时取1个样值。FSK的解调框图如图10所示：图10 FSK解调二、实验内容（一）FSK调制1. 将KP03放置在FSK端。2. 测量FSK系统输入码元传输速率。TPM01为发送码元传输时钟，记为fb。3. FSK传号频率和空号频率测量KG01放在测试数据，KG023:1=100（1代表跳线插入，0代表跳线拔出），此时FSK调制的输入数据为一周期较长的随机码流，以F
8、SK输入数据TPM02为同步，观察FSK输出波形TPi3。用光标测量传号频率，记为f1；空号频率，记为f2。比较fb，f1，f2之间的关系。计算FSK的中心频率f0，f，带宽。示波器操作技巧：按下水平菜单按钮，选择：“Set Trigger Holdoff”，选择旋钮，可以使波形动态稳定。4. 发端同相支路和正交支路信号的李沙育（x-y）波形观测将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的正交性，其李沙育应为一个圆。5. 正交调制输出信号观察示波器测量TPK03波形，以TPM02为同步。观察TPK03的包络情况。6. FSK调制信号频谱观测利用示波器的FFT功能查看频
9、谱。用波器测量中频调制信号（TPK03）。先将示波器调到125kHz/div，选择hanning窗，然后将频谱扩展10倍，旋转水平位移旋钮，观察1.024MHz频率点附近波形。先把KG02跳线全部拔除，则FSK调制输入数据为全1码，观测FSK信号频谱。再将KG023:1=100，观测并记录FSK信号频谱。注意标明特殊点的频率值和幅值，与步骤2中计算的带宽作比较。（二）FSK解调1. 解调基带FSK信号观测首先用中频电缆连结KO02和JL02（接收端）。测量FSK解调基带信号测试点TPJ05的波形，观测时仍用发送数据（TPM02）作同步，比较其两者的对应关系。（1） 全部拔除KG02跳线，则FSK调制输入数据为全1码，观察时域和频域波形。不断加入噪声，观察频域和时域波形。（2） 将KG023:1=100，观察时域和频域波形。不断加入噪声，观察频域和时域波形。2. FSK的输入/输出数据测试点TPM02是调制输入数据，TPM05是解调输出数据。观测输出数据信号是否正确。观测时，用TPM02点信号同步。实验总结：本次实验完成时间持续一次课，主要是验证性的实验，通过对原理图和公式的理解，使用实验箱以及示波器等仪器的调试来进一步了解FSK传输系统的特点和运行方式，为下面的FSK自行设计实验打下一定的基础。
