GMSK解调试验.DOC

GMSK调制实验一、实验目的 掌握GMSK调制解调特点。 学习GMSK调制的电路原理与实现。 二、实验设备 1、“现代通信技术综合实验实训系统” 实验箱一台。 2、20 MHz示波器一台。 3、频谱分析仪一台。 4、实验模块：ARM模块与基于ARM的液晶显示模块（或键盘与基于键盘的液晶显示模块），GMSK调制模块。 三、实验原理 GMSK是MSK（最小频移键控）的改进型，而MSK是一种特殊的连续相位的频移键控（CFSK），是调制指数为0.5时的连续相位FSK调制。在这些调制器中，高斯最小移频键控（GMSK）具有最小的信道带宽合最高的带外辐射功率，是一种高效的调制方法，在移动通信广泛使用。GMSK调制的原理是在MSK调制器之前加入一级高斯低通滤波器，它具有三个主要特性：1）已调信号的振幅是恒定的；2）在一个码元周期内，信号包括四分之一载波周期的整数倍；3）在码元转换时刻的相位是连续的。GMSK信号表达式为 其相位路径可以写成 高斯低通滤波器的频率特性可以写成 其冲击响应为 因为矩形脉冲可以表示成 因此高斯低通滤波矩形脉冲响应为 而（证明略） GMSK的3dB带宽为：B＝0.5887/aT。随着a的增加，高斯滤波器占用的带宽减少。高斯滤波器的绝对带宽窄，尖锐截止，过冲低及脉冲面积保持不变的性质，使得它非常适用于使用非线性RF放大器和不能精确地保持传输脉冲波形不变的场合。需要注意的是，因为高斯脉冲成形滤波器不满足消除符号间干扰的奈奎斯特准则，所以减小占用频谱造成符号间干扰增加，导致性能下降。GMSK滤波器可以由带宽B和基带符号持续时间T完全决定，因此习惯上使用BT乘积来定义GMSK。GMSK的调制原理见图7-1。 图7-1 GMSK的调制方框图 这是采用正交平衡调制实现的GMSK的框图。GMSK正交调制工作过程与MSK类似，输入信号在调制之前通过了一级高斯滤波器。 RC-YDTX-GMSK模块采用德州仪器公司的16位单片机MSP430作为系统控制及纠错算法处理中心；通过串口芯片MAX232接受上位机送出需处理的基带信号。进行纠错编码之后送至CMX589进行GSMK调制；并利用4046将调制后的信号上变频，最后经由高频放大电路送至天线发射。 本次实验的原理框图如下： 图7-2 GMSK调制的原理框图 实际中，信源与信宿为KEYBOARD模块或ARM模块，GMSK调制与解调分别由两个GMSK模块完成，液晶显示则对应与实验箱上的LCD模块。 在本实验系统中， GMSK信号调制与解调均采用CMX589专用芯片来进行，该是为无线电数据应用而设计的单芯片同步数据调制解调器。使用高斯滤波器实现GMSK基带调制和解调，其数据速率在为4k～200k bps，并可根据不同的系统要求，通过编程来选择速率及BT（0.3或0.5）。芯片的发射、接收数据采用同步串行方式，内部包含独立的发射和接收，并且可以工作在全/半双工工作。通过调整适当的交流或直流电平来设定接收输入信号的电平，这些调整电路由片上接收输入放大器周围的外部器件构成。 本实验箱的GMSK调制解调系统结构见图7-3。 图7-3 GMSK调制解调系统结构图 GMSK调制器芯片的CMX589内部结构见图7-4所示。 图7-4 CMX589内部结构 外围器件见图7-5与图7-6所示。 图7-5 推荐外围器件 表7-6 推荐外围器件 外围器件选配原则是： 1）R1、C1组成的R电路用于Tx OUT引脚和调制器输入之间。该电路完成直流电平移位和增益调整，是信号滤波的重要组成部分。电容C1的作用是滤除进入调制器的高频噪声； 2）R3、R4和C6组成接收输入信号的增益电路。R3应视信号输入电平情况选择。 3）当比特率小于等于64kbps,R4=100。当比特率大于64kbps,R4=10。 4）C2和C3值（包括杂散电容）的选择应与使用的VDD和X1频率相适应（超过1MHz时，C2 = C3选择33pF-18pF）；在3.0V，5.0MHz，C2 = C3从33pF-18pF）。 5）当比特率为64kbps时, C6 = 22pF。 当比特率 64kbps,C6=（）-1，当 128kbps 时, C6 = 41.1pF。 6）当数据速率8kbps，C7和C8是0.015uF。并且反比于数据速率，如4kbps，C7和C8是0.030uF；64kbps，C7和C8是1800pF；192kbps，C7和C8是680pF。 7）C9的容差不是十分关键，因为它主要作为直流保护电容。 8）晶振频率在1.0MHz到16.0MHz（VDD=5.0V）或1.0MHz到5.0MHz（VDD =3.0V），CMX589A可以正常工作。当VDD4.5V，支持外部时钟频率高达