基于2FSK调制解调电路的设计与仿真

详细介绍2FSK调制解调电路的原理与设计,并完成仿真。

基于2FSK调制解调电路的设计与仿真

摘要：随着信息技术的普及，数字通信在人们的生活中起着不可替代的作用。由于数字信号不能直接传输，因而需要将其搭载在模拟信号上。频移键控（FSK）是一种简单的数字信号的模拟调制方法，易于实现，并且解调不须恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能也较强。因此，FSK调制技术在通信行业得到广泛应用。本文将介绍一种基2fsk调制解调的方法。

关键词：FSK 调制解调 脉冲计数式鉴频 The design and simulation of 2 FSK modulation demodulation circuit

design and simulation

Abstract：With the popularity of information technology, digital communication in people's life plays an irreplaceable role. Due to the digital signal cannot be directly transmitted, so need to carry on the analog signal. Frequency shift keying (FSK) is a kind of simple digital signal analog modulation method, easy to implement, and demodulation not restore local carrier, can be asynchronous transmission, noise resistance and good fading resistance. Therefore, FSK modulation technology is widely used in the communication industry. This article introduces a kind of 2 FSK demodulation method.

Key words: FSK modem Pulse counting discriminator

1 绪论

1.1数字通信技术

数字通信是一种用数字信号作为载体来传输信息的通信方式。数字通信可以传输电报、数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语音和图像等模拟信号。与模拟通信相比，数字通信虽然占用更大的带宽，但是它也具抗干扰能力强，通信距离远，保密性好，通信设备的制造和维护简便等优点。而且随着光纤等传输媒质的采用，数字信号占用较宽频带的问题将日益淡化。数字通信将向超高速、大容量、长距离方向发展，新的数字化智能终端将产生。

1.2数字信号的模拟调制

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。

2.电路的设计与仿真

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2.1 2FSK信号的调制

2.1.1二进制移频键控制信号的产生方法

在二进制数字调制中，若载波的频率随二进制数字基带信号在 f1和f2两个载频间切换，则产生二进制移频键控制信号（2FSK信号）。本设计采用键控法进行调制：

2.1.2正弦信号产生电路

正弦信号的产生方法有很多种，由于本设计中使用的载波信号为20Khz和10Khz，频率不高,因此正弦信号就采用基本的文氏桥振荡电路。

2.1.3FSK信号调制原理

数字信号的模拟调制是指用数

字信号去控制模拟信号的某一参

数，使其随数字信号幅值的变化而

变化。FSK是用数字基带信号去控

制载波的频率。本设计的做法是让

数字信号作为模拟开关CD4053的

控制信号,

让两个载波信号作为双通

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道开关的输入信号，这样CD4053的输出信号的频率就会随数字信号幅值的改变而改变，从而实现FSK调制。

2.2 2FSK信号的解调

2.2.1直接脉冲计数式鉴频法

目前对于调频信号的解调方法有很多种，如相干法，锁相环鉴频等。锁相环鉴频是目前使用得比较多的，实际电路比较简单。但考虑到自身对这些知识的掌握情况，本设计选择了一种更能理解鉴频原理的方法——直接脉冲计数式鉴频法。

将FSK信号限幅放大，就得到其对应的脉冲信号，将脉冲信号进行微分、整流、单稳态触发，就得到一组脉冲数与频率大小成正比的等脉宽脉冲序列，然后将这个信号通过低通滤波器，序列的高频成分将被滤去，输出的信号就是等宽脉冲序列的直流分量。然后对这个信号进行抽样判决就可以恢复原始数字信号。

2.2.2 FSK信号的整形

在抽样判决前需要对FSK信号进行整形得到等宽脉

冲，整个过程包括限幅放大、微分、整流、单稳态触发、

低通滤波。首先将FSK信号通过一个过零比较器得到其

对应的矩形脉冲信号。然后对脉冲信号进行微分接着让微

分信号通过全波整流桥，这样可以得到尖顶脉冲信号，最

后让脉冲信号通过集成单稳态触发器74121，就可以得到

等脉宽脉冲序列。最后对这个序列进行低通滤波，滤除其

高频成分仅得到直流分量这样就完成了整个整形过程。

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2.2.3抽样判决

观察经低通滤波之后的信号，我们发现在等宽脉冲多的地方，滤波信号呈上升趋势，等宽脉冲少的地方，滤波信号呈下降趋

势。由傅里叶级数可以知道滤波信号就

是等宽脉冲序列的直流分量。基于这一

原理，我们可以找到滤波信号波形的中

间幅值位置，然后用比较器进行判决，

当波形高于这一值时判“1”，反之判

“0”。这样虽然会使解调信号相比于原

始信号滞后T/2,但对整个判决结果没

有影响，因此是可行的方法。 3 小结

经过这次设计，使我对调制解调有了更深刻的理解，同时对直接脉冲计数式鉴频法也有了新的认识。当然也认识到一些问题，解调最后的抽样判决是一个非常重要的问题，判决方法的设计直接影响到原始信号的恢复。同时对数字信号的时序的获取也是一个重要的问题， 因为当连“0”或连“1”出现时，如果没有时序信号就很容易造成缺码、误码。这也是本设计没有做的。

参考文献

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[2]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.1

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