基于锁相环的FSK解调电路设计
FSK调制解调系统设计
FSK调制解调系统设计一、题目FSK调制解调系统设计二、主要技术指标码传输速率1Kb，载波分别为300K和600K三、方案论证与选择FSK调制可以利用锁相环路PLL来实现，其方法有两种，一种方法是仅利用其中的VCD部分，用FSK的高/低电平去控制VCO的频率，采用这种方法的缺点是频率f1、f2的稳定性差，不利于接收解调；另一种方法是用类似频率合成器采用倍频方式，用晶体振荡管产生基准频率，并通过可控分频器的分频比N1、N2，以获得相当于晶体振荡的高精度、高稳定度调制信号频率。
利用锁相环的频率跟踪特性来工作的，具有VCO振荡强，输出功率大，易于集成，体积小等优点。
频率合成法使得FSK调制器的设计具有很多灵活的模式，主要介绍以下情况．当FSK所需的两个频率f1和f2均已产生．则可以利用锁相环获得相位连续的FSK信号，由数字调制信号控制振荡器f1和振荡器f2，以决定其中之一加至锁相环的鉴相输入墙，锁相环VCO的输出频率始终跟踪并锁定在输入信号的频率上，这样，f1或f2两个信号源在数字调制信号的控制下就成为对锁相环VCO输出频率进行调制的FSK信号，因其产生的频偏是由f1和f2确定的．所以当振荡器f1和f2的频稳很高时。
FSK信号的频稳也很高．这也是频率合成法谩计的FSK调制器的优点之一．四、系统组成框图调制框图：解调框图：五、单元电路设计及说明调制原理2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0，1状态而变化，即载频为f1时代表传0，载频为f2时代表传1．显然，FSK信号完全可以看成两个分别以f1和f2为载频，以an和an为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成．2FSK信号的产生通常有两种方式：(1)频率选择法；(2)载波调频法．频率选择法是在二进制基带脉冲的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通．实现比较简单，获得了广泛应用．载波调频法是采用模拟调频电路来实现。
用锁相环设计FSK调制解调器
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通信原理实验十六 FSK调制解调实验1
实验十六 FSK调制、解调实验1一、实验目的1、了解FSK调制、解调原理。
2、熟悉锁相环芯片CD4046工作原理。
3、掌握FSK调制、解调的电路实现方法。
二、实验仪器1、计算机一台2、通信基础实验箱一台3、100MHz示波器一台4、螺丝刀一把三、实验原理采用CD4046集成块的VCO电路作为FSK调制器，原理框图如图1所示。
输出图16-1 FSK调制原理框图伪码发生器作为信号源，信码的0、1电平控制压控振荡器，产生频率交变的FSK信号。
通过可变衰减器将信号衰减，可达到改变调制指数目的。
其中CD4046的9脚是VCO控制端，4脚是VCO输出端。
输出频率可定800Kc左右。
FSK解调原理框图如图16-2所示，采用锁相环法。
锁相环路由CD4046芯片（鉴相器、压控振荡器）和芯片外接的电阻电容（环路滤波器）构成。
当环路锁定时，FSK调制输入信号的频率与压控振荡器输出信号的频率相同，因此，结合FSK调制原理可知，压控振荡器的控制电压即为FSK解调输出信号。
CD4046引脚图：CD4046内部结构图：四、实验内容及步骤1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计用作FSK 调制的nrz 信号源电路如图16-3所示。
图16-3 FSK 调制nrz 信号源电路FPGA 引脚定义：CLK 83 脚（高频时钟输入16.9344Mc） CLK_OUT 37 脚（分频时钟）NRZ1 39 脚（内部NRZ信号源，用来测试）NRZ2 54 脚（内部NRZ信号源，送到VCO电路）2、实验板设置2.1 FPGA设置(1)接通SW_6(2)K2的“1”脚置“ON”，将16.9344MHz时钟信号送到FPGA的第83脚（全局时钟）2.2FSK调制部分设置(1)用跳线短接J19 1-2，将NRZ码送到可调电阻W4。
(2)调整W4可改变NRZ信号的幅度，即改变调制指数，首先将W4调整到零。
(3)接通SW_15，给CD4046芯片供电。
利用锁相环芯片实现FSK信号的调制与解调电路的设计.
利用锁相环芯片实现FSK信号的调制与解调电路的设计.目录1 锁相环简介 (1)1.1 引言 (1)1.2 锁相环的结构 (1)2 锁相环芯片简介 (2)2.1 NE564介绍 (2)2.2 CD4046介绍 (3)3 FSK简介 (5)3.1 FSK基本概念与特点 (5)3.2 FSK的发展及应用前景 (7)4 利用锁相环芯片实现FSK信号的调制 (7)4.1 FSK信号调制的基本原理 (7)4.2 利用NE564实现FSK信号调制电路的设计 (8)4.3 利用CD4046实现FSK信号调制电路的设计 (8)5 利用锁相环芯片实现FSK信号的解调 (10)6 实验结果分析 (11)6.1 利用锁相环芯片实现FSK信号调制和解调的结果分析 (11)6.2 课题的主要研究工作及意义 (12)参考文献 (14)致谢 (15)利用锁相环芯片实现FSK信号的调制与解调电路的设计摘要：频移键控（FSK）操作方法简单，易于实现；在解调的过程中不须恢复本地载波，也可进行异步传输；并且抗噪声和抗衰落性能也都较强。
因此，频移键控（FSK）的调制与解调技术在通信行业中得到了广泛地应用，且主要适用于低、中速数据的传输。
本文主要介绍锁相环芯片NE564、CD4046和FSK信号的基本特点、工作原理和用途，并详细的阐述了利用锁相环芯片NE564和CD4046实现FSK 信号的调制与解调工作的基本原理和主要设计过程。
在技术方面，主要介绍FSK 调制与解调的相关原理和基本技术。
最后对整个实验设计过程进行总结分析，并深入探讨了课题的主要研究工作及意义，加深了对数字移频键控的调制与解调方法的理解；更加深入的学习了锁相环的设计原理，并加强了对锁相环的应用。
关键词：锁相环；NE564；CD4046；FSK；调制；解调Using PLL Chip to Achieve FSK Signal Modulation andDemodulation Circuit DesignAbstract:Frequency shift keying (FSK) operation method is simple,easy to implement;In the process of demodulation,need not to restore the local carrier can also be used for asynchronous transmission;And anti noise and fading resistance is strong.Therefore,frequency shift keying (FSK) modulation and demodulation technology has been widely used in the communications industry,and is mainly suitable for low and medium speed data transmission.NE564 PLL chip were introduced in this paper,CD4046 and the basic characteristics of FSK signal,the working principle and purpose,and expounds in detail the use of NE564 PLL chip CD4046 and realize the basic principle of FSK signal modulation and demodulation of the work and the main design process.In terms of technology,mainly introduces the FSK modulation and demodulation principle and basic technology.Finally to summarize the whole process of design of experiment is analyzed,and discussed the main research work and significance of topics,deepened the FSK digital modulation and demodulation ways of understanding;More in-depth study,the design principle of phase-locked loop,and strengthen the application of phase-locked loop.Key words:Phase-locked loop;NE564;CD4046;FSK;Modulation;Demodulation1 锁相环简介1.1 引言随着现代社会的不断进步，电子计算机和电子科学技术不断地普及到我们的家庭中。
基于锁相环的FSK与PSK调制解调
Abstaract
The phase-locked loop technology is a very important technology of communication field.InMathworks Introduces Simulink is a Matlab-based simulation platform for the well-known environment, it set up the modeling and simulation building block approach is simple and intuitive. In this paper, the fine characteristics of PLL, PLL-based FSK and PSK modulation and demodulation circuits have been simulated using the Simulink simulation. This paper is based on Simulink-based platform for the purpose of the PLL-based FSK and PSK modulation and demodulation principle of deepening the understanding of the FSK modulation signal to the two methods of modulation and demodulation circuit design, one solution Application of circuit transfer, respectively, coherent demodulation and phase-locked loop based on the demodulation of the demodulation method.emodulation of the two methods of comparison, the better understanding of the digital frequency shift keying modulation and demodulation of the understanding of the way; more in-depth study of the principle of phase-locked loop and phase-locked loop applications.
实验11FSK(ASK)解调实验
三、实验内容
1．解调基带信号为2KHz伪随机序列PN2的调制信号。 当FSK调制模块的基带信号为2KHz的伪随机序列PN2时，使其调制 信号的二个载波频率分别为16KHz和32KHz，因此FSK解调模块中的 中心频率应设计在24KHz。 a.用示波器接在3TP01，检测输入到解调模块的调制信号,读二个载波 的频率。 b.用示波器的B通道接在调制模块的2TP05，观察调制模块的基带信 号，为2KHz的PN2伪随机序列；示波器的A通道接在FSKOUT铆孔处， 观察解调模块的解调信号输出。观察该信号是否是2KHz的伪随机序 列PN2，与A通道的波形是否一致？ c.此时，用示波器接在3TP02，测量集成锁相环MC4046（3U01）的 中心频率，是否为24KHz？
2.解调8KHz方波数据 a.连接P504和2P01，用频率计测量P504点输出方波信号为8KHz； b.按FSK调制实验要求，调好载波信号； c．在FSKOUT铆孔处测量使出信号，看是否能够解调出基带数据， 为什么？
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四、思考题
1.画出各测试点的波形。 2.4046的哪些外围元件参数对其正确解调输出有影响? 3.本实验模块采用锁相环解调。其解调方法很多，如同步（相干）解 调法、过零检测法和包络解调法，请查找资料，画出至少两种解调 方法的原理框图和每点信号变化示意图。
实验11 FSK（ASK）解调实验
1一种FSK信号调制解调电路的设计
电子技术应用
络线 ,最后经判决器恢复出其基带数字信号。 2 FSK信号调制方法的实现
设计采用锁相环芯片 CD4046 来实现 FS K 信号的调 制 ,CD4046 采用 RC 型 VCO 工作方式 ,9 引脚和 4 引脚分 别为压控振荡器的输入与输出信号 VCOI 和 VCOO ,输入 信号 VCOI控制对 C1 的充放电电流 I0 , 以改变 VCO 的振 荡频率 f 0 , 若 V d = GND , 则 I0 最 小 , f 0 最 低 , 其 值 为 f 0min λ 1/ R2 ( C1 + 80 p F) ;若 V d = V DD , 则 I0 最大 , f 0 最高 , 其值为 f 0max λ 1/ R1 ( C1 + 80 p F) + f 0min ;其引脚 11 和 12 分 别为 R1 和 R2 , 通常外接电阻值取为 10 kΩ ≤ R1 ≤1 MΩ, 10 kΩ ≤R2 ≤1 MΩ,分别控制 VCO 的最高振荡频率和最 低振荡频率 ;6 引脚和 7 引脚之间接一个电容 C1 ,100 p F ≤ C1 ≤01 01μF , 控制 VCO 的振荡频率[3] ; CD4046 输出的波 形是方波 ,这样就完成了 FS K 信号调制 , CD4046 的接线 图如图 3 所示 。
Abstract : This paper describes a met hod of design fo r FS K modem. Adopting t he p hase locked loop chip CD4046 at t he sending end to realize FS K modulatio n for baseband signal ,and t he f requency discrimination met hod is adopted to t ransfo rm FS K signal into AS K signal at t he receiving end. The detection circuit and low pass filter circuit are used to recover t heir baseband signal. This kind of circuit has t he advantage of simple st ruct ure ,cheap co st and being reliable wo rk ,and applicable fo r t he low speed power line carrier co mmunicatio n .
基于multisim及锁相环的2PSK2ASK2FSK的调制解调电路仿真
基于multisim及锁相环的2PSK2ASK2FSK的调制解调电路仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：个人收集整理勿做商业用途LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题目基于Multisim的锁相环解调系统仿真学生姓名学号专业班级指导教师学院计算机与通信学院答辩日期个人收集整理勿做商业用途基于Multisim的锁相环解调系统仿真PLL Demodulation System Simulation Based on Multisim摘要实现调频波解调的方法有很多,而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来实现鉴频，具有工作稳定，失真小，信噪比高等优点,所以被广泛用在通信电路系统中。
锁相环其原理是通过鉴相检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制。
该文首先介绍了锁相环技术发展的现状、方向以及背景，并对PLL的原理进行了阐述。
在以上的基础上，分别设计了2ASK、2PSK、2FSK的调制解调电路，其功能为数字基带信号经过调制输出一个模拟信号，然后用锁相环进行解调，最后采用Multisim软件进行仿真。
在对2ASK、2FSK、2PSK解调时，低通滤波器输出的波形失真比较大，不过最后经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲。
在整个电路设计中，力求要做到电路简单，并完成任务书提到的要求。
关键词：调制；解调; Multisim；锁相环AbstrackThere are many ways to realize frequency wave demodulation，and PLL frequency which has the advantages of stable operation，small distortion，high signal-to-noise ratio and so on is achieved by using modern PLL frequency technology, so it is widely used in communication circuit system. Phase—locked loop through the difference of the phase detection of input signal and the output signal phase，and the detected phase difference signal into output voltage signal, the signal through a low pass filter. After the formation of the voltage control oscillator ，the output signal of the oscillator frequency control.文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络This paper first introduces the present situation, development direction, phase—locked loop technology as well as the background，and the principle of PLL is discussed。
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基于锁相环的FSK 解调电路设计摘要：介绍了一种FSK 信号调制解调电路的设计思想，发送端采用锁相环芯片CD4046实现了基带信号的FSK 调制，接收端采用普通鉴频法进行解调。
将FSK 信号转换为ASK 信号，并采用检波和低通滤波电路恢复出其基带信号。
该电路具有结构简单、成本低廉、工作可靠等优点，可适用于低速电力线载波通信中。
关键词：电力线载波通信；FSK ；锁相环芯片；调制；解调A Method of Design for FSK ModemAbstract:This paper describes a method of design for FSK modem.Adopting the phase —locked loop chip CD4046 at the sending —end to rea “ze FSK nlodulation for baseband signal ，and the frequency discrimination method is adopted to transfonn FSK signaI into ASK signal at the receiving end.The detection circuit and low pass filtercircuit are used to recover their baseband signaI.This kirld of circuit has the advantage of simple structure ，cheap cost and being reliable work ，and applicable for the low —speed power line carrier communication.Keywords ：power line carrier communication ；FSK ；phase lock loop ；modulation ；demodulation电力线载波信道中，远动装置的基带数字信号频率一般在3.4kHz 以下，一般要经过调制器调制，将频率搬移至载波通信频段40～500kHz ，然后将信号送至功率放大器放大，并经高压结合设备隔离后，送到高压输电线进行传输。
在接收端，经高压结合设备隔离后的高频信号经接收装置的解调器还原成基带信号[1]。
针对这种情况，本文介绍一种简单的FSK 信号调制解调器的设计方法。
1 基本原理在中、低速异步传输用调制解调器常采用FSK 信号调制方式[2]，其原理如图1所示：FSK 信号调制又称数字调频，他是用两种不同的载频ω1、ω2来代表脉冲调制信号1和0，而载波的振幅和相位不变。
如果载波信号采用正弦型波，则FSK 信号可表示为：1m 2cos ,1()cos ,2m U t S t U t ωω⎧=⎨⎩代表数字码元“”代表数字码元“” 1-1图1中G(t)为1时FSK 信号S(t)的频率为⎰1；G(t) 为0时FSK 信号S(t)的频率为⎰2，将S(t)分解为信号S 1(t)与S 2(t)之和，则有：12()()()S t S t S t =+ 1-2根据相关的公式可求得FSK 信号的带宽为：12||2FSK B f f B =-+ 1-3 式中：1f 为对应脉冲调制信号1的载波频率；2f 为对应脉冲调制信号0的载波频率；B 为数字基带信号的带宽。
图1 FSK 调制原理 解调是调试的相反过程。
由于移频键控调制是将脉冲调制信号1用FSK 信号1()S t ，0用2()S t 表示，那么在接收端，可从FSK 信号中恢复出其基带信号。
本设计采用了普通鉴频法进行解调，将1()S t 恢复成码元1，把2()S t 恢复成码元0。
图2为普通鉴频法的原理框图。
图2 普通鉴频法的原理框图在接收端FSK 信号进入带通滤波器抑制掉干扰，经限幅器消除接收的信号在幅度上的畸变。
解调器的关键部位是鉴频器，他把两种不同频率的FSK 信号变成两种不同的电压信号，然后送低通滤波器滤除高频分量，从而得到基波的包络线，最后经判决器恢复出其基带数字信号。
2 FSK 信号调制方法的实现设计采用锁相环芯片CD4046来实现FSK 信号的调制，CD4046采用RC 型VC0工作方式，9引脚和4引脚分别为压控振荡器的输入与输出信号1VCO 和2VCO ，输入信号1VCO 控制对1C 的充放电电流0I ，以改变VCO 的振荡频率0f ，若d V GND =，则0I 最小，0f 最低，其值为0min f 1／R2(1C +80 pF)；若d D D V V =，则0I 最大，0f 最高，其值为0max f 1／1R (1C +80pF)+ 0min f ；其引脚11和12分别为1R 和2R ，通常外接电阻值取为1101k R Mk Ω≤≤Ω，分别控制VC0的最高振荡频率和最低振荡频率；6引脚和7引脚之间接一个电容C1，11000.01pF C F μ≤≤，控制VCO 的振荡频率[3]；CD4046输出的波形是方波，这样就完成了FSK 信号调制，CD4046的接线图如图3所示。
3 FSK 信号调制解调方法的实现调制信号经过结合设备进行高低压隔离和信号耦合后送往电力线信道进行传输[4]。
在接收端，先由耦合电容和结合滤波器滤掉50 Hz 的交流正弦信号，得到高频调制信号，再经解调电路从接收到的调制信号中恢复出原来的基带信号。
FSK 信号的解调电路如图4所示，由LC 调谐电路、检波电路及滤波电路[5.6]3部分组成。
图3 CD4046接线图图4 FSK 解调电路LC 调谐放大电路的功能是将2种频率不同的载波转换成两种幅值不同的调制信号。
基本原理是把载频1f 或2f 设置成LC 调谐放大器的谐振频率，则调制信号通过调谐电路时，其中的一个频率发生谐振，幅值最大，另一频率偏离谐振频率，幅值较小。
FSK 信号经调谐电路后变为ASK 信号，然后采用ASK 的包络检波电路进行检波，其作用是要取出调幅波的包络线，以实现解调的目的。
通常使用二极管检波电路进行调幅波的解调。
LC 调谐电路的谐振频率为：0ω=或0f = 3-1 谐振时，回路等效阻抗为纯电阻性质，其值为： 102L Z RC ==01Q L ω=2Q C ω 3-2 式中：12/1/()Q L R C R ωω==,成为回路品质因数，是用来评价回路损耗大小的指标。
谐振曲线的形状与回路的Q 值有密切的关系。
L 值越大或C 值越小时，Q 值越大，谐振曲线越尖锐，相角变化越快。
为了不失真地从调谐电路输出的调幅波中检出所需频率信号，必须妥善地选择时间常数RC 。
设计将两路不同频率载波中的一路频率设置成谐振频率。
这样，具有两种不同频率的调频波就可转换为具有两种幅值的调幅波，这样，采用包络检波电路便可进行调幅波的解调。
解调电路中二极管是用来检波的，所以应该考虑到其工作频率是否可以承受所要检波的载波频率。
由于硅管的最高工作频率为3 kHz 左右，不适于检波，多用在整流电路中，所以设计选用锗二极管2APl 一7进行检波，主要用在150MHz 以下的电子设备中进行检波和小电流整流。
此电路中要确定的参数有R ，L 和C 。
参数设定的具体过程如下：检波电路的负载R 3越大，输入的调制波信号的振幅A 越大，检波效率就越高。
但如果将R 3取得过大，接近于二极管的反向阻抗r b ，则正向电流和反向电流的差变小，整流器的效率会降低。
所以就要在满足r b ≥ R 3的情况下，负载阻尼R 3越大越好。
其中r b 为二极管的反向阻尼，其值一般为几百k Ω，最后确定R 3值确定为10k Ω。
为了实现良好的保持，R 3C 3的时间常数必须远远大于载波的一个周期。
而且为了能够无失真地跟随解调信号的变化，R 3C 3又必须远远小于调制信号的最高频率周期k ，故须满足：max T <<33R C <<c T 3-3 式中：max T 为调制信号的最高频率周期；c T 为发送的载波的频率周期。
max max c c 31/1z 1/f 250k z R 10k T f kH T H =====Ω，，，R 3=10k Ω，则应满足40pF <<3C <<10000pF ，最后确定为C 3=2000pF 。
为了彻底滤去载波，设截止频率为100kHz ，信号源内阻为100k Ω，则4R =100k Ω，41F F Z ωC =,式中F ω，F Z 分别为频率的归一化因子和阻抗的归一化因子。
其值分别为F ω=314kHz ，F Z =100k Ω，433p C F =4 结束语运动系统中一般选择FSK 方式，运动装置的基带数字信号一般要经过调制器调制，将频率搬移至载波通信频段40-500kHz 进行传输。
选取载波频率160kHz 和250kHz 对本设计电路进行验证，在接收端可观察到解调后波形较理想，数据正确，且该电路具有工作可靠、结构简单、成本低廉的特点。
参考文献[1]刘美兰.张开生.李莉.基于低压端电力网的远程抄表监控系统[J].西北轻工业学院院报，1999，(3):91-95.[2]柳永智.刘晓川.电力系统远动[M].北京：中国电力出版社,2002.[3]田日才.刘文贵.低速FSK 制式的Modem[J].黑龙江通信技术,1995，（2）：4-6.[4]盛寿麟.电力系统远程监控原理[M].北京：中国电力出版社,1998.[5]豆耀华.群集放大、鉴频和锁笔电路的研制[J].西北地震学报,1997.(1)：85-86.[6]吴仲光.FSK 调制解调器的单片机实现[J].四川大学学报,1995,(6):642-643.。