1、會(huì)計(jì)學(xué)12課課FSK調(diào)制和解調(diào)調(diào)制和解調(diào)第一頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。恒包絡(luò)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制 恒包絡(luò)調(diào)制主要有恒包絡(luò)調(diào)制主要有FSK、MSK、TFM(平滑調(diào)頻平滑調(diào)頻)、GMSK等，其中以等，其中以GMSK為典型代表，為典型代表， GMSK也是也是GSM系統(tǒng)所采用的調(diào)制方式。恒包絡(luò)調(diào)制主要特點(diǎn)是已調(diào)信系統(tǒng)所采用的調(diào)制方式。恒包絡(luò)調(diào)制主要特點(diǎn)是已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)幅度保持不變，其發(fā)射功率放大器可以在非線性狀號(hào)的包絡(luò)幅度保持不變，其發(fā)射功率放大器可以在非線性狀態(tài)而不引起嚴(yán)重的頻譜擴(kuò)散，此外，這一類調(diào)制方式可用于態(tài)而不引起嚴(yán)重的頻譜擴(kuò)散，此外，這一類調(diào)制方式可用于非同步檢測(cè)。其缺點(diǎn)是頻帶利用率較低

2、，一般不超過(guò)非同步檢測(cè)。其缺點(diǎn)是頻帶利用率較低，一般不超過(guò)1(bit/s)/Hz。 第1頁(yè)/共29頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。 數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控，簡(jiǎn)記數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控，簡(jiǎn)記FSK,FSK,二進(jìn)制頻移二進(jìn)制頻移鍵控記作鍵控記作2FSK2FSK。 FSKFSK調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的工作原理是用載波的頻率變化調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的工作原理是用載波的頻率變化來(lái)傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的來(lái)傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。由于數(shù)字消息只有有限個(gè)取值，相應(yīng)地，作為頻率。由于數(shù)字消息只有有限個(gè)取值，相應(yīng)地，作為己調(diào)的己調(diào)的FSKFSK信號(hào)的頻率也只能有有限個(gè)取

3、值。那么，信號(hào)的頻率也只能有有限個(gè)取值。那么，2FSK2FSK信號(hào)便是符號(hào)信號(hào)便是符號(hào)”1 1”( (傳號(hào)傳號(hào)) )對(duì)應(yīng)于載頻對(duì)應(yīng)于載頻f1,f1,符號(hào)符號(hào)”0 0”( (空號(hào)空號(hào)) )對(duì)應(yīng)于載頻對(duì)應(yīng)于載頻f2f2來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1 1、數(shù)字頻移鍵控調(diào)制（、數(shù)字頻移鍵控調(diào)制（FSKFSK）技術(shù)的基本原理）技術(shù)的基本原理第2頁(yè)/共29頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。第3頁(yè)/共29頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。 用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去控制正弦載波的頻率，稱為用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去控制正弦載波的頻率，稱為2FSK2FSK。二進(jìn)制符號(hào)的狀態(tài)有兩種：。二進(jìn)制符號(hào)的狀態(tài)有兩種：“1

4、 1”和和“0 0”，其對(duì)應(yīng)的載，其對(duì)應(yīng)的載波頻率可分別設(shè)為波頻率可分別設(shè)為f1和和f2。則則2FSK2FSK的時(shí)域表達(dá)式為的時(shí)域表達(dá)式為 。 設(shè)初相為設(shè)初相為00 x 1122( )cos2( )( )cos2FSKs tAf tStstAf t n nn n傳傳1時(shí)1時(shí)( a = - 1)( a = - 1)傳傳0時(shí)0時(shí)( a = + 1)( a = + 1)(1)bbbnTtnTT為為碼碼元元寬寬度度2 2、2FSK2FSK（二進(jìn)制移頻鍵控）（二進(jìn)制移頻鍵控） 第4頁(yè)/共29頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。其相應(yīng)的波形如圖所示。其相應(yīng)的波形如圖所示。 圖圖 2FSK波形示意圖波

5、形示意圖 對(duì)于對(duì)于2FSK的波形圖，其相位可以是不連續(xù)的也可以是連的波形圖，其相位可以是不連續(xù)的也可以是連續(xù)的，所謂相位連續(xù)是指不僅在一個(gè)碼元持續(xù)期間相位連續(xù)，續(xù)的，所謂相位連續(xù)是指不僅在一個(gè)碼元持續(xù)期間相位連續(xù)，而且在從碼元而且在從碼元an-1到到an轉(zhuǎn)換的時(shí)刻轉(zhuǎn)換的時(shí)刻nTb，兩個(gè)碼元的相位也相等。，兩個(gè)碼元的相位也相等。一般通過(guò)開(kāi)關(guān)切換的方法產(chǎn)生相位不連續(xù)的一般通過(guò)開(kāi)關(guān)切換的方法產(chǎn)生相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)，而通過(guò)信號(hào)，而通過(guò)調(diào)頻的方法產(chǎn)生相位連續(xù)的調(diào)頻的方法產(chǎn)生相位連續(xù)的2FSK信號(hào)信號(hào)(CPFSK)。第5頁(yè)/共29頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。 相位不連續(xù)的相位不連續(xù)的2

6、FSK信號(hào)與信號(hào)與CPFSK信號(hào)的功率譜特性有很大區(qū)別，信號(hào)的功率譜特性有很大區(qū)別，如圖所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，在相同的調(diào)制指數(shù)如圖所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，在相同的調(diào)制指數(shù)h情況下，情況下，CPFSK的帶寬要的帶寬要比一般的比一般的2FSK帶寬要窄。這意味著前者的頻帶效率要高于后帶寬要窄。這意味著前者的頻帶效率要高于后者，所以移動(dòng)通信系統(tǒng)中者，所以移動(dòng)通信系統(tǒng)中2FSK調(diào)制常采用相位連續(xù)的調(diào)制方調(diào)制常采用相位連續(xù)的調(diào)制方式。此外，隨著調(diào)制指數(shù)式。此外，隨著調(diào)制指數(shù)h的增加，信號(hào)的帶寬也在增加。從的增加，信號(hào)的帶寬也在增加。從頻帶效率考慮，調(diào)制指數(shù)頻帶效率考慮，調(diào)制指數(shù)h不宜太大。但過(guò)小又因兩個(gè)信號(hào)頻率過(guò)于不宜

7、太大。但過(guò)小又因兩個(gè)信號(hào)頻率過(guò)于接近而不利于信號(hào)的檢測(cè)。所以應(yīng)當(dāng)從它們的相關(guān)系數(shù)以及信號(hào)的帶寬接近而不利于信號(hào)的檢測(cè)。所以應(yīng)當(dāng)從它們的相關(guān)系數(shù)以及信號(hào)的帶寬綜合考慮。綜合考慮。 圖圖2FSK信號(hào)的功率譜信號(hào)的功率譜 第6頁(yè)/共29頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。第7頁(yè)/共29頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。2.1 FSK2.1 FSK調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生 注意到相鄰兩個(gè)振蕩器波形的相位可能是連續(xù)的，也注意到相鄰兩個(gè)振蕩器波形的相位可能是連續(xù)的，也可能是不連續(xù)的，因此有相位連續(xù)的可能是不連續(xù)的，因此有相位連續(xù)的FSKFSK及相位不連續(xù)的及相位不連續(xù)的FSKFSK之分。

8、并分別記作之分。并分別記作: : CPFSK(Continuous Phase FSK) CPFSK(Continuous Phase FSK) DPFSK(Discrete Phase FSK) DPFSK(Discrete Phase FSK)。 二進(jìn)制移頻鍵控是用兩個(gè)不同頻率的正弦波分別代表二進(jìn)制數(shù)字符二進(jìn)制移頻鍵控是用兩個(gè)不同頻率的正弦波分別代表二進(jìn)制數(shù)字符號(hào)號(hào)“1 1”( (傳號(hào)傳號(hào)) )或或“0 0”( (空號(hào)空號(hào)) )來(lái)傳遞信息的。來(lái)傳遞信息的。 因此，實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率調(diào)制的方法很多，總括起來(lái)有兩類。因此，實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率調(diào)制的方法很多，總括起來(lái)有兩類。直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法移頻（頻率）鍵

9、控法。移頻（頻率）鍵控法。第8頁(yè)/共29頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。第9頁(yè)/共29頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。第10頁(yè)/共29頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。振蕩器1振蕩器2數(shù)字基帶信號(hào)+相加器FSK調(diào)制信號(hào)2.2 2.2 相位不連續(xù)相位不連續(xù)DPFSKDPFSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生) )產(chǎn)生載頻f1產(chǎn)生載頻f2兩個(gè)載頻的頻率分別由兩個(gè)不同頻率的獨(dú)立振蕩器提供兩個(gè)載頻的頻率分別由兩個(gè)不同頻率的獨(dú)立振蕩器提供, ,即：即：載波信號(hào)的輸出受電子開(kāi)關(guān)，即門電路的控制。載波信號(hào)的輸出受電子開(kāi)關(guān)，即門電路的控制。門門1 1門門2 2電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與

10、關(guān)閉受數(shù)字基帶信號(hào)的控制。電子開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉受數(shù)字基帶信號(hào)的控制。 當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為“0 0”時(shí)，門時(shí)，門1 1關(guān)閉。門關(guān)閉。門2 2打開(kāi)，輸出頻率為打開(kāi)，輸出頻率為f2f2的信號(hào)。的信號(hào)。 當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為“1 1”時(shí)，門時(shí)，門2 2關(guān)閉。門關(guān)閉。門1 1打開(kāi)，輸出頻率為打開(kāi)，輸出頻率為f1f1的信號(hào)。的信號(hào)。載波信號(hào)經(jīng)相加器處理后，輸出載波信號(hào)經(jīng)相加器處理后，輸出FSKFSK信號(hào)?？梢?jiàn)，其載波的頻率受數(shù)字基帶信號(hào)的控制，從而實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。信號(hào)。可見(jiàn)，其載波的頻率受數(shù)字基帶信號(hào)的控制，從而實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。 由于在兩個(gè)碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，它們之間前后碼元的相位互不相關(guān)

11、，即相位不連續(xù)，這就叫相位離散的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)由于在兩個(gè)碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，它們之間前后碼元的相位互不相關(guān)，即相位不連續(xù)，這就叫相位離散的數(shù)字調(diào)頻信號(hào), ,記作記作DPFSKDPFSK。門電路的輸出信號(hào)分別送至相加器的輸入端。門電路的輸出信號(hào)分別送至相加器的輸入端。第11頁(yè)/共29頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。2.3 2.3 相位連續(xù)相位連續(xù)CPFSKCPFSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生) )兩個(gè)載頻分別由同一個(gè)頻率的獨(dú)立振蕩器，經(jīng)不同的分頻器后產(chǎn)生兩個(gè)載頻分別由同一個(gè)頻率的獨(dú)立振蕩器，經(jīng)不同的分頻器后產(chǎn)生, ,即：即：數(shù)字基帶信號(hào)+相加器FSK調(diào)制信號(hào)門門1 1門門2 2電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān)晶振

12、器二分頻器四分頻器產(chǎn)生載頻f1產(chǎn)生載頻f2載波信號(hào)的輸出受電子開(kāi)關(guān)，即門電路的控制。載波信號(hào)的輸出受電子開(kāi)關(guān)，即門電路的控制。電子開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉受數(shù)字基帶信號(hào)的控制。電子開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉受數(shù)字基帶信號(hào)的控制。 當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為“1 1”時(shí)，門時(shí)，門2 2關(guān)閉。門關(guān)閉。門1 1打開(kāi)，輸出頻率為打開(kāi)，輸出頻率為f1f1的信號(hào)。的信號(hào)。 當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為“0 0”時(shí)，門時(shí)，門1 1關(guān)閉。門關(guān)閉。門2 2打開(kāi)，輸出頻率為打開(kāi)，輸出頻率為f2f2的信號(hào)。的信號(hào)。門電路的輸出信號(hào)分別送至相加器的輸入端。門電路的輸出信號(hào)分別送至相加器的輸入端。載波信號(hào)經(jīng)相加器處理后，輸出載

13、波信號(hào)經(jīng)相加器處理后，輸出FSKFSK信號(hào)?？梢?jiàn)，其載波的頻率受數(shù)字基帶信號(hào)的控制，從而實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。信號(hào)?？梢?jiàn)，其載波的頻率受數(shù)字基帶信號(hào)的控制，從而實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。由于兩個(gè)載波頻率由同一振蕩信號(hào)源提供，只是對(duì)其中一個(gè)載頻進(jìn)行分頻，這樣產(chǎn)生的兩個(gè)載頻就是相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)由于兩個(gè)載波頻率由同一振蕩信號(hào)源提供，只是對(duì)其中一個(gè)載頻進(jìn)行分頻，這樣產(chǎn)生的兩個(gè)載頻就是相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號(hào), ,記作記作CPFSK.CPFSK.第12頁(yè)/共29頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。2.4 2FSK2.4 2FSK實(shí)驗(yàn)電路組成與工作原理實(shí)驗(yàn)電路組成與工作原理載波信號(hào)2基帶信號(hào)載波信號(hào)12FSK信號(hào)

14、模 擬開(kāi) 關(guān)載波信號(hào)164KHZDDSSIN載波信號(hào)2128KHZDDSSIN數(shù)字基帶信號(hào)NRZ鎖相高頻源第13頁(yè)/共29頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。（1 1）、）、FSKFSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生模擬開(kāi)關(guān)相加器電路原理框圖如下：2FSK/OUTSIN128SIN64NRZ/OUT第14頁(yè)/共29頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。載波2基帶信號(hào)載波1相加器倒相器開(kāi)關(guān)1開(kāi)關(guān)22FSK信號(hào)由圖可知，從“FSK基帶輸入”輸入的基帶信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)U05反相后接至U06B的控制端，另一路直接接至U06A的控制端。從“FSK載波輸入1”和“FSK載波輸入2”輸入的載波信號(hào)分

15、別接至U06A和U06B的輸入端。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)U06A打開(kāi)，U06B關(guān)閉，輸出第一路載波；當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，U06A關(guān)閉，U06B打開(kāi)，此時(shí)輸出第二路載波，再通過(guò)相加器就可以得到2FSK調(diào)制信號(hào)。（2 2） FSKFSK調(diào)制器（發(fā)送部分）調(diào)制器（發(fā)送部分）第15頁(yè)/共29頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方式：（1）頻率選擇法； （2）載波調(diào)頻法。由于頻率選擇法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)為兩個(gè)彼此獨(dú)立的載波振蕩器輸出信號(hào)之和，在二進(jìn)制碼元狀態(tài)轉(zhuǎn)換（10 或01）時(shí)刻，2FSK信號(hào)的相位通常是不連續(xù)的，這會(huì)不利于已調(diào)信號(hào)功率譜旁瓣分量的收斂。載

16、波調(diào)頻法是在一個(gè)直接調(diào)頻器中產(chǎn)生2FSK信號(hào)，這時(shí)的已調(diào)信號(hào)出自同一個(gè)振蕩器，信號(hào)相位在載頻變化時(shí)始終是連續(xù)的，這將有利于已調(diào)信號(hào)功率譜旁瓣分量的收斂，使信號(hào)功率更集中于信號(hào)帶寬內(nèi)。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，我們采用的是頻率選擇法，其調(diào)制原理框圖如圖所示：第16頁(yè)/共29頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。第17頁(yè)/共29頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。載波信號(hào)2基帶信號(hào)載波信號(hào)12FSK信號(hào)模 擬開(kāi) 關(guān)載波信號(hào)164KHZDDSSIN載波信號(hào)2128KHZDDSSIN數(shù)字基帶信號(hào)1NRZ鎖相高頻源第18頁(yè)/共29頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。電子開(kāi)關(guān)MC4053在NRZ信號(hào)的控制下產(chǎn)生信號(hào)。第19頁(yè)/共29頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期五：十四點(diǎn) 五十二分。2.5 調(diào)制和解調(diào)方式第20頁(yè)/共29頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期五：十