实验三数字调制解调实验ASK/FSK调制解调实验实验内容1.幅度键控（ASK）调制解调实验2.频率键控（FSK）调制解调实验一，实验目的1.理解ASK/FSK调制的工作原理及电路组成。2.理解利用锁相环解调ASK/FSK的原理和实现方法。二。实验电路工作原理TP901TP908TP90432KHz选频输出时钟TP907TP90632KHz方波/ATP909FSK整形K901模拟相TP902解调加2(4046开关器锁相环FSK调制输出出16KHz方波解调）D/AK906K902TP903/TP905PN2KF83J901WM图9-1FSK调制解调电原理框图数字振幅调制和数字频率调制都是较早应用的数字调制方式，数字振幅调制是一种线性调制，主要特点是设备简单、频带利用率较高，缺点是抗噪声性能差，而且它的最佳判决门限与接受机输入信号的振幅有关，因而不易使取样判决器工作在最最佳状态，但是，随着电路，滤波和均衡技术的发展，应高速数据传输的需要，多电平调制技术的应用越来越受到重视。在本实验中我们只讲二相ASK。而由于数字频率调制这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用：主要应用在电力载波通信中比较多。数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字调频26
实验三 数字调制解调实验 26 ASK/FSK 调制解调实验 实 验 内 容 1.幅度键控（ASK）调制解调实验 2.频率键控（FSK）调制解调实验 一. 实验目的 1.理解 ASK/FSK 调制的工作原理及电路组成。 2.理解利用锁相环解调 ASK/FSK 的原理和实现方法。 二. 实验电路工作原理 图 9-1 FSK 调制解调电原理框图 数字振幅调制和数字频率调制都是较早应用的数字调制方式, 数字振幅调制是一种 线性调制,主要特点是设备简单、频带利用率较高，缺点是抗噪声性能差，而且它的最佳 判决门限与接受机输入信号的振幅有关，因而不易使取样判决器工作在最最佳状态，但是， 随着电路，滤波和均衡技术的发展，应高速数据传输的需要，多电平调制技术的应用越来 越受到重视。在本实验中我们只讲二相 ASK。而由于数字频率调制这种调制解调方式容易 实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应 用：主要应用在电力载波通信中比较多。 数字调频又可称作移频键控 FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字调频 TP903 F8 PN2K 16KHz方波 32KHz方波 K902 1 2 1 2 K901 2 3 K904 1 TP902 D/A D/A 拟 加 关 开 器 模 相 TP901 32KHz选频 输出时钟 出 输 形 整 K906 FSK调制输出 TP906 1 2 (4046 解调) 锁相环 解调 FSK TP907 TP909 TP908 TP904 TP905 2 1 3 WMDATA K903 WMCLK J901 WM
实验三数字调制解调实验信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。本实验电路中，由信号源提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。（一）FSK调制电路工作原理FSK调制解调电原理框图，如图9-1所示：图9-2是它的调制电路电原理图，输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制f，=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2-16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出fi=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。电路中的两路载频（f1、fz）由内时钟CPLD信号发生器产生，经过开关K901：K902送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U901：A与U901：B（4066)。（二）FSK解调电路工作原理FSK信号的解调方式很多，有相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调等多种方式。本实验中采用了相干解调法。FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电路电原理图如图9-3所示。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频fi上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那么在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。详细对该芯片介绍见实验十二。压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图9-3中R924、R925、CA901主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R929、C904构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕提、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些：从提高环露的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。当输入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏。可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。关于FSK调制原理波形见图9-4所示。27
实验三 数字调制解调实验 27 信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提 供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振 荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字 调频信号。 本实验电路中，由信号源提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率 的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。 （一） FSK 调制电路工作原理 FSK 调制解调电原理框图，如图 9-1 所示；图 9-2 是它的调制电路电原理图。 输入的基带信号由转换开关 K904 转接后分成两路，一路控制 f1=32KHz 的载频，另一 路经倒相去控制 f2=16KHz 的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关 1 打开，模拟开关 2 关闭，此时输出 f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关 1 关闭，模拟开关 2 开通。 此时输出 f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的 FSK 信号。 电路中的两路载频(f1、f2）由内时钟 CPLD 信号发生器产生，经过开关 K901，K902 送 入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关 U901∶A 与 U901∶B(4066)。 （二） FSK 解调电路工作原理 FSK 信号的解调方式很多，有相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调等多 种方式。本实验中采用了相干解调法。FSK 集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价 格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电路电原理图如图 9-3 所示。 FSK 集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使 它锁定在 FSK 的一个载频 f1上，对应输出高电平，而对另一载频 f2失锁，对应输出低电平， 那么在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。 FSK 锁相环解调器中的集成锁相环选用了 MC14046。详细对该芯片介绍见实验十二。 压控振荡器的中心频率设计在 32KHz。图 9-3 中 R924、R925、CA901 主要用来确定压 控振荡器的振荡频率。R929、C904 构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标 的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提高环路 的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下， 尽量减小环路低通滤波器的带宽。 当输入信号为 16KHz 时，环路失锁。此时环路对 16KHz 载频的跟踪破坏。 可见，环路对 32KHz 载频锁定时输出高电平，对 16KHz 载频失锁时就输出低电平。只 要适当选择环路参数，使它对 32KHz 锁定，对 16KHz 失锁，则在解调器输出端就得到解调 输出的基带信号序列。关于 FSK 调制原理波形见图 9-4 所示
实验三数字调制解调实验（三）ASK电路工作原理对于ASK实验，我们同样利用FSK电路原理，只需要去掉其中一路载波，调节一路载波幅度大小，即可完成该实验。具体电路原理如上FSK的介绍。三。实验内容测试ASK/FSK调制解调电路TP901～TP909各测量点波形，并作详细分析。1.按下按键开关：K01、K02、K900。2.跳线开关设置：K9012-3、K9022-30J9011-2、2KHz的伪随机码，码序列为：111100010011010J9013-Av8KHz方波。做FSK解调实验时，K9051-2，3-4、K9062-3。3.在CA901插上电容，使压控振荡器工作在32KHz，电容在1800Pf~2400Pf之间。若在CA901插上电容，使压控振荡器工作在16KHz，则电容在3600Pf~4800Pf之间。此时解调出的基带信号与原基带码元是反相的，请大家思考为什么？4.注意选择不同的数字基带信号的速率。有1110010码(2KHz)、1010交替码(8KHz)。由信号转接开关J901进行选择。5接通开关K906“2”和“3”脚，输入FSK信号给解调电路，注意观察“1”“0”码内所含载波的数目。6.观察FSK解调输出TP907～TP909波形，并作记录，并同时观察FSK调制端的基带信号，比较两者波形，观察是否有失真。7，做ASK实验时，则去掉一路载波，只用32KHZ，或只用16KHZ。28
实验三 数字调制解调实验 28 （三） ASK 电路工作原理 对于 ASK 实验,我们同样利用 FSK 电路原理,只需要去掉其中一路载波,调节一路载波 幅度大小，即可完成该实验。具体电路原理如上 FSK 的介绍。 三. 实验内容 测试 ASK/FSK 调制解调电路 TP901～TP909 各测量点波形，并作详细分析。 1．按下按键开关： K01、K02、K900。 2．跳线开关设置： K9012–3、K9022–3。 J9011–2、2KHz 的伪随机码，码序列为：111100010011010 J9013–4、8KHz 方波。 做 FSK 解调实验时，K9051–2， 3-4、K9062–3。 3．在 CA901 插上电容，使压控振荡器工作在 32KHz，电容在 1800Pf2400Pf 之间。 若在 CA901 插上电容，使压控振荡器工作在 16KHz，则电容在 3600Pf4800Pf 之间。 此时解调出的基带信号与原基带码元是反相的，请大家思考为什么？ 4．注意选择不同的数字基带信号的速率。有 1110010 码(2KHz)、1010 交替码(8KHz)。 由信号转接开关 J901 进行选择。 5．接通开关 K906“2”和“3”脚，输入 FSK 信号给解调电路，注意观察“1”“0” 码内所含载波的数目。 6．观察 FSK 解调输出 TP907～TP909 波形，并作记录，并同时观察 FSK 调制端的基 带信号，比较两者波形，观察是否有失真。 7，做 ASK 实验时，则去掉一路载波，只用 32KHZ,或只用 16KHZ
实验三数字调制解调实验XENd8d3.d106fOS6Y-908So123X鑫当2RAAN+7-6图130HHHII:HR0兰S91d29
实验三 数字调制解调实验 29 TP903 +12 +12 3 1 F32 33K K901 3PIN R901 E901 47uF 2 R902 R903 620 22K K902 3PIN F16 3 1 22K E903 47uF 2 R907 33K R908 R909 620 74LS04 R904 22K W901 103 C901 5100P L901 BG901 9013 6.8mH E902 47uF TP901 BG902 9013 E905 47uF R905 22K R906 620 1 U904A R910 22K W902 103 BG903 9013 C902 153 L902 8.2mH E904 47uF R911 9013 BG904 TP902 11 E906 47uF R912 620 22K K904 TP904 13 2 FSK-13 1 2 FSK1 1 3 2 12 10 R918 3K 4PIN R913 1K R914 1K 2 1 3 WMDATA R913 1K E907 10uF E908 10uF TP905 4 R917 1K R919 1K R920 1K TP906 1 3 2 K904 3PIN PN2K F8 图9-2 FSK调制电路电原理图 J901 K905
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实验三 数字调制解调实验 30 图 9 －3 FSK 解调电路电原理图