二进制频移键控课件.pptVIP

二進位頻移鍵控（FSK）

調製器與解調器設計數字信號對載波頻率調製稱為頻移鍵控即FSK（Frequency－ShiftKeying）。頻移鍵控（FSK）是用不同頻率的載波來傳送數字信號，用數字基帶信號控制載波信號的頻率。二進位頻移鍵控是用兩個不同頻率的載波來代表數字信號的兩種電平。接收端收到不同的載波信號再進行逆變換成為數字信號，完成資訊傳輸過程。FSK信號的產生有兩種方法1.直接調頻法2.頻率鍵控法。1.直接調頻法直接調頻法是用數字基帶信號直接控制載頻振盪器的振盪頻率。直接調頻法實現電路有許多，一般採用的控制方法是：當基帶信號為正時（相當於“1”碼），改變振盪器諧振回路的參數（電容或者電感數值），使振盪器的振盪頻率提高（設為f1）；當基帶信號為負時（相當於“0”碼），改變振盪器諧振回路的參數（電容或者電感數值），使振盪器的振盪頻率降低（設為f2）；從而實現了調頻，這種方法產生的調頻信號是相位連續的。雖然實現方法簡單，但頻率穩定度不高，同時頻率轉換速度不能做得太快。2.頻率鍵控法頻率鍵控法也稱頻率選擇法，下圖是它實現的原理框圖。它有兩個獨立的振盪器，數字基帶信號控制轉換開關，選擇不同頻率的高頻振盪信號實現FSK調製。鍵控法產生的FSK信號頻率穩定度可以做得很高並且沒有過渡頻率，它的轉換速度快，波形好。頻率鍵控法在轉換開關發生轉換的瞬間，兩個高頻振盪的輸出電壓通常不可能相等，於是uFSK（t）信號在基帶資訊變換時電壓會發生跳變，這種現象也稱為相位不連續，這是頻率鍵控特有的情況。下圖是利用兩個獨立分頻器，以頻率鍵控法來實現FSK調製的原理電路圖。在下圖中，與非門3和4起到了轉換開關的作用。當數字基帶信號為“1”時，與非門4打開，輸出，當數字基帶信號為“0”時，與非門3打開，輸出，從而實現了FSK調製。鍵控法也常常利用數字基帶信號去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，從而實現FSK調製。下圖是一個11／13可控分頻器原理圖。當數字基帶信號為“1”時，第四級雙穩態電路輸出的回饋脈衝被加到第一級和第二級雙穩態電路上，此時分頻比為13；當基帶信號為“0”時，第四級雙穩態電路輸出的回饋脈衝被加到第一級和第三級雙穩態電路上，分頻比變為11。由於分頻比改變，使輸出信號頻率變化，從而實現FSK調製。採用可變分頻器產生的FSK信號相位通常是連續的，因此在基帶資訊變化時，FSK信號會出現過渡頻率。為減小過渡時間，可變分頻器應工作於較高的頻率，而在可變分頻器後再插入固定分頻器，使輸出頻率滿足FSK信號要求的頻率。FSK信號的解調數字頻率鍵控（FSK）信號常用的解調方法有很多種如：1.同步（相干）解調法2.過零檢測法3.差分檢波法1.同步解調法在同步解調器中，有上、下兩個支路，輸入的FSK信號經過和兩個帶通濾波器後變成了上、下兩路ASK信號，之後其解調原理與ASK類似，但判決需對上、下兩支路比較來進行。假設上支路低通濾波器輸出為，下支路低通濾波器輸出為，則判決準則是：接下頁當輸入的FSK信號振盪頻率為f1時，上支路經帶通後有正弦信號存在，與ASK系統接收到“1”碼時的情況相似，經過低通濾波器，x1＝A。而下支路帶通濾波器輸出為0，與ASK系統接收到“0”碼時情況相似，故x2＝0，顯然x1－x2＝A－0＞0，按判決準則判輸入為；反之，當輸入為f1時，x1＝0，x2＝A，x1－x2＝0－A＜0，按判決準則應判輸入為f2。因此可以判決出FSK信號。2.包絡解調法FSK信號包絡解調相當於兩路ASK信號包絡解調。用兩個窄帶的分路濾波器分別濾出頻率為f1及f2的高頻脈衝，經包絡檢波後分別取出它們的包絡。把兩路輸出同時送到抽樣判決器進行比較，從而判決輸出基帶數字信號。設頻率f1代表數字信號1；f2代表0，則抽樣判決器的判決準則：式中x1和x2分別為抽樣時刻兩個包絡檢波器的輸出值。這裏的抽樣判決器，要比較x1、x2大小，或者說把差值x1－x2與零電平比較。因此，有時稱這種比較判決器的判決門限為零電平。接下頁當FSK信號為f1時，上支路相當於ASK系統接收“1”碼的情況，其輸出x1為正弦波加窄帶高斯雜訊的包絡，它服從萊斯分佈。而下支路相當於ASK系統接收“0”碼的情況，輸出x2為窄帶高斯雜訊的包絡，它服從瑞利分佈。如果FSK信號為f2，上、下支路的情況正好相反，此時上支路輸出的暫態值服從瑞利分佈，下支路輸出的暫態值服從萊斯分佈。由以上分析可知，無論輸出的FSK信號是f1或f2，兩路輸出總是一路為萊斯分佈，