2FSK调制解调电路的设计（校内设计）解读

专业技能实训报告

题 目 2FSK调制解调电路设计与实现 学 院 信息科学与工程学院 专 业 通信工程专业 班 级 学 生 学 号 指导教师

二〇一三年一月十日

济南大学实训报告

目 录

1 前言 ……….…………………………………………….….…………….. ……..….1

1.1 FSK简介…………………………………………. ………. ……………........1 1.2 课题的主要研究工作及意义……………………….…. …………………. ….1 2 2FSK的调制解调原理介绍......................……..….………………………….…...….2 2. 1 锁相环原理介绍......................……..….………………………….…..…….…2

2.2 2FSK的调制原理……………………………………………………….2 2.3 2FSK的解调原理…………………………….………………...…………4 3 2FSK的各电路模块设计…………………………….………………...…………….…7

3.1 2FSK的调制单元………………………….………………...………………...7

3.1.1模拟开关电路……………………….………………...………………….7 3.1.2振荡电路………………………….………………...………………….…8 3.2 2FSK的解调单元………………………….………………...………………...8 3.2.1 2FSK的两种解调方式介绍…………………………………………...…8 3.2.2 2FSK解调电路………………………….………………...…………...…9 4 2FSK总体电路设计与仿真………………………….………………...…………...…11 4.1 总体电路设计………………………….………………...……………….11 4.2 调制解调仿真………………………….………………...…………….…12 结语......................………….………………………………..….……...…..….………...14 参考文献......................…………….………………..….…..……………….…………15 附录.....................………………..……..….…....…..…………………….……….….…16

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1 前言

1.1 FSK简介

数字频率调制又称频移键控(FSK—Frequency Shift Keying)，二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。 2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法 则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。

1.2 课题的主要研究工作及意义

课题主要研究2FSK信号的调制解调系统的实现，完成对数字信号的调制及解调，使系统简单，并要调制解调过程容易实现，能正确的完成调制解调任务。

数字调制解调技术是现代通信的一个重要的内容,在数字通信系统中,由于基带数字信号包含了丰富的低频部分,如果要远距离传输,特别是在有限带宽的高频信道无线或光纤信道传输时,必须对数字信号进行载波调制,使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上,这就称为数字调制(Digital Modulation) 。它可以分别对载波的幅度、频率、相位进行调制,于是有ASK(移幅键控) 、FSK(移频键控) 、PSK(移相键控) 等调制方式。数字调制同时也是时分复用的基本技术,其中FSK 是利用数字信号去调制载波的频率,是信息传输较早的一种传输方式,(2FSK) 在通信系统中应用广泛。

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2 2FSK的调制解调原理介绍

2.1锁相环技术简介

许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。

锁相环是一种自动相位控制系统,它由鉴相器（PD）、环路滤波器(LP)和压控振荡器（VCO）三个部分组成，广泛应用于通信、雷达、导航以及各种测量仪器中。 锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面：第一 信号的调制和解调；第二信号的调频和解调；第三信号频率合成电路。锁相环及其应用电路“通信电子线路”课程教学中的重点内容，但比较抽象，还涉及到新的概念和复杂的数学分析。因此无论是教师授课还是学生理解都比较困难。为此，我们将基于Multisim的锁相环应用仿真。实践证明这些仿真电路可以帮助学生对相关内容的理解，并为进行系统设计工作打下良好的基础。

2.2 2FSK的调制原理介绍

2FSK信号波形图如2.1图所示，它是由调制信号去控制载波信号，用载波的频率来传递数字信息，即用所传递的数字消息控制载波的频率。

图2.1 2FSK信号波形图

FSK信号的产生有两种方法：直接调频法和频移键控法。产生的信号有相位连续和相许不连续两种如图2.2所示

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直接调频法是数字基带信号直接奇偶内阁制载波振荡器的振荡频率。虽然方法简单，但频率稳定度不高，同时转移速度不能太高。

频移键控法有两个独立的振荡器。数字基带信号控制开关，选择不同频率的高频振荡信号，从而产生FSK调制。

(c)相位连续 (d)相位不连续

图2.2 2FSK信号调制方法

本设计采用键控法产生2FSK信号，即用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出，如图2.3：

图2.3 键控法产生2FSK信号原理框图

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