通信原理实习报告-

通信系统课程设计报告题目：基于SystemView的频移键控2FSK系统设计

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目录

1 设计目的 (1)

2 设计要求和设计指标 (1)

3 设计内容 (1)

3.1 2FSK调制解调的工作原理 (1)

3.2 2FSK调制解调的仿真电路 (5)

3.3 2FSK调制解调的仿真电路仿真结果与分析 (8)

4 总结 (12)

参考文献 (12)

1设计目的

（1）掌握2FSK 的调制原理和解调原理。

（2）学会System View 动态仿真软件在频移键控调制中的应用。 （3）掌握参数设置方法和性能分析方法。 （4）通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。 2设计要求和设计指标

2.1设计要求

(1)设计一个2FSK 数字信号载波传输系统，画出该系统的组成框图，说明工作原理；

(2)说明通信仿真的意义，学会利用常用通信仿真软件仿真通信系统； （3）给出系统的仿真图与仿真波形，并进行简单的波形与图形分析； （4）按照课程设计要求编写课程实习报告。 2.2 设计指标

(1)F1=1KHz,F2=2KHz,数字基带信号的时钟频率f=1kHz.

(2)调制器采用键控方式；解调器采用非相干解调技术（在时间充足的情况下，选做2FSK 的载波提取，实现相干解调或用模拟锁相环解调）和相干解调技术。 3 设计内容

3.1 2FSK 调制解调的工作原理 （1）2FSK 信号的调制

2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频

率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为

⎪⎩⎪⎨⎧++=”时发送“”时发送“1)11cos(0)2

2cos()(2θωθωt A t A t FSK e

式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112

f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。

（1）

2FSK信号的典型波形如图1所示：

图1 2FSK信号的典型波形图

2FSK信号的产生方法有两种：

①模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图2（a）所示。

②键控法，用数字基带信号)(t

g及其反)(t

g相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图2（b）所示。

这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。

(a) (b)

图2 2FSK信号产生原理图

由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK信号之和，即

)2

2cos(])([)11cos(])([)2

2cos(·)()11cos()()(2θωθωθωθω+∑∞

-∞

=-++∑∞-∞=-=+++=t n s nT t g n a t n s nT t g n a t t g t t g t FSK e

（2）

其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。 ⎩⎨

⎧-=P ,0P

11概率概率，

n a

⎩⎨

⎧-=P 1,0P

1概率概率，

n a （3）

其中，n a

为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。

（2）2FSK 信号的解调

常用的2FSK 解调方法有两种，即相干解调法和非相干解调法。另外还有鉴频法、过零检测法、查分检测法。相干解调法是利用载波与已调信号进行相乘后滤波输出得到，在上面的2FSK 中要两个载波，所以解调也要两个载波，分别与已调信号相乘后利用低通，最后相加即可得到我们的滤波输出，最后判压输出得到解调信号。非相干解调也是利用包络检波法检测得到的。过零检测法是基于2FSK 信号的过零点数随不同频率而异，通过检测零点数目多少，从而区分两个频率的码元。

原理框图如下：

图3 2FSK 非相干解调原理图

图4 2FSK 相干解调原理图

图5 2FSK 过零检测法原理图

由图3 2FSK 非相干解调原理图可知2FSK 非相干解调就是分别对双极性码进行，再对调制后的已调信号分别进行带通滤波，滤波完进行包络检波，包络检波器与一个整流器和低通滤波器是等价的。然后抽样判决，上面的大，则判“1”，下面的抽样值大，则判“0”。图4 2FSK 相干解调原理图的相干解调也差不多，分别带通滤波之后进行与载波相乘，然后低通滤波，把2倍频的分量滤除掉。最后得到接近直流的分量，在进行抽样判决，若上面的值大，则判“1”，下面的大，则判“0”。注意若信噪比大，则不能用包络检波法，要用相干解调法进行解调。过零检测器来解调则是先进行限幅，把正弦波变成接方波的波形。然后微分，即可以得到跳变量，整流后把负的跳变量变成正的然后根据零点个数可以判断出其基带信号。最后低通，滤除高频分量。判压的零点个数原理就是把整流后的波进行脉冲展宽。下面的解调方式只对2FSK 的相干解调和非相干解调进行仿真。 （3）2FSK 信号的频谱特性

由于相位离散的2FSK 信号可看成是两个2ASK 信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即

）

（5)]2()2()1()1([16

1]

2|)2(|2|)2(|2|)1(|2|)1([|16

)

(2

2)(1

2)(2f f f f f f f f S T f f Sa S T f f Sa S T f f Sa S T f f Sa S T

f ASK

S

f ASK

S

f FSK

S

++-+++-+++-+++-=+=δδδδππππ2FSK 信号带宽为 s R f f s f f f FSK B 2|21|2|21|2+-=+-≈ 式中，s s f R =是基带信号的带宽。