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通信原理实验报告 实验名称： FSK调制实验 姓 名： 学 号： 班 级： 时 间： 南京理工大学紫金学院电光系 实验一 FSK调制实验 实验目的 了解FSK调制的基本工作原理； 掌握FSK正交调制的基本工作原理与实现过程； 预备知识 数字信号的传输工作方式与基本工作过程； FSK的基本工作原理； 正交调制与基带信号的表示方式； 软件无线电的基本概念； 实验仪器 通信网络工程“通信信道平台”实验箱 一台； 20MHz示波器 一台； 实验原理 在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。通常，FSK信号的表达式为： （二进制１） （二进制０） 其中2πΔf代表信号载波的恒定偏移。 产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。不连续的FSK信号表达式为： （二进制１） （二进制０） 其实现如图3.1-1所示： 图3.1-1 非连续相位FSK的调制框图 由于相位的不连续会造频谱扩展，这种FSK的调制方式在传统的通信设备中采用较多。随着数字处理技术的不发展，越来越多地采用连继相位FSK调制技术。 目前较常用产生FSK信号的方法是，首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。因此，FSK可表示如下： 应当注意，尽管调制波形m（t）t）m（t）3.1-2所示： 图3.1-2连续相位FSK的调制信号 由于FSK信号的复包络是调制信号m（t）fc、fc+nΔf、fc-nΔf组成，其中n为整数。相位连续的FSK信号的功率谱密度函数最终按照频率偏移的负四次幂衰落。如果相位不连续，功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落。 FSK的信号频谱如图3.1-3所示。 图3.1-3 FSK的信号频谱 FSK信号的传输带宽Br，由Carson公式给出： Br=2Δf+2B 其中B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范围，矩形脉冲信号的带宽B=R。因此，FSK的传输带宽变为： Br=2（Δf+R） 如果采用升余弦脉冲滤波器，传输带宽减为： Br=2Δf+（1+α）R 其中α为滤波器的滚降因子。 在通信信道平台中，FSK的调制方案如下： FSK信号： 其中： 因而有： 其中： 如果结进行量化处理，采样速率为fs，周期为Ts，有下式成立： 按照上述原理，FSK正交调制器的实现为如图3.1-4结构： 图3.1-4 FSK正交调制器结构图 如时发送0码，则相位累加器在前一码元结束时相位基础上，在每个抽样到达时刻相位累加，直到该码元结束；如时发送１码，则相位累加器在前一码元结束时的相位基础上，在每个抽样到达时刻相位累加，直到该码元结束。 在通信信道FSK模式的基带信号中传号采用32KHz频率，空号采用16KHz频率，数据传输速率为8Kbps。 在FSK模式下，不采用FEC技术。 制器提供的数据源有： 外加数据：通过信道接口模块提供数据； 全1码：可测试传号时的发送频率； 全0码：可测试空号时的发送频率； 01码：0101…交替码型，用作一般测试； 特殊码序列：周期为8的码序列，以便于常规示波器进行观察； m序列：可用于对通道性能进行测试； FSK调制器的结构如图3.1-5所示： 图3.1-5 FSK调制器结构示意图 实验步骤 将通信信道平台所有的短路器均于置于1-2状态（短路器置于左侧）。 按1.12节中的方式将通信信道平台设置成“FSK模式”。 检查DSP是否正常工作：测量TP413的波形，如果有脉冲波形，说明DSP已正常工作；如果没有脉冲波形，则DSP没有正常工作，需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。 在菜单中选择不同的输入码型： 外部数据 全1码 全0码 0/1码 特殊码序列 m序列码 观察发送数据测量点TP402与TP803（或TP804）之间的关系：TP402是发送数据信号，TP803基带FSK波形，以TP402作为同步信号，可以看出TP402与TP803有明确的信号对应关系，在码元的切换点发送波形的相位连续； 观察TP803、TP804两测量点的波形，判断它们之间的关系。 观察TP803、TP804两测量点的李沙育x-y的波形：TP803与TP804为FSK的正交基带信号，其李沙育图形应为一个圆。在FSK正交调制方式中，必须采用FSK的同相支路与正交支路信号；不然如果只采用一路同相FSK信号进行调制，会产生两个FSK频谱信号，这需在后面采用较复杂的中频窄带滤波器，如图3.1-6所示： 图3.1-6 FSK的频谱调制过程 实验报告 FSK正交调制方式与传统的一般F