電路設計實驗三FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實驗

1、電路設計實驗三FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實驗一、實驗目的1. 加深理解 FSK 調(diào)制工作原理及電路組成。2. 加深理解利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實現(xiàn)方法。二、實驗所用儀器1. +5V 、+l2V 、-l2V 三路直流穩(wěn)壓電源2. 雙蹤示波器3. 通信原理實驗箱4. 萬用表三、實驗原理（一 ）FSK調(diào)制電路工作原理圖3-1FSK調(diào)制電原理框圖數(shù)字調(diào)頻又可稱作移頻鍵控(FSK),它是利用載頻頻率變化來傳遞數(shù)字信息。 這種調(diào)制解調(diào)方式容易實現(xiàn)， 抗噪聲和抗衰減性能較強， 因此在中低速數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應用。 本實驗電路中， 載頻頻率經(jīng)過本實驗電路分頻而 得到的兩個不同頻率的載頻信號， 則為相

2、位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號。 圖 3-1 為 FSK 調(diào)制器原理框圖。圖3-2為FSK調(diào)制器電路圖。由圖3-2可知，輸入的基帶信號由轉(zhuǎn)換開關 K904轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路 控制32KHZ的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制16KHZ的載頻。當基帶信號為“ T時, 模擬開關1打開，模擬開關2關閉，此時輸出fi=32KHz當基帶信號為0時， 模擬開關1關閉，模擬開關2開通。此時輸出f2=16KHz于是可在輸出端得到已 調(diào)的FSK信號。電路中的兩路載頻（f i,f 2）由內(nèi)時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)過開關K90I,K902送入。兩路載頻分別經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開關U9OI:A與U90l:B（4066）。（

3、二）FSK解調(diào)電路工作原理FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器由于性能優(yōu)越，價格低廉，體積小，所以得 到了越來越廣泛的應用。FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡單 的，只要在設計鎖相環(huán)時，使它鎖定在 FSK的一個載頻fi上，對應輸出高電平， 而對另一載頻f2失鎖，對應輸出低電平，那么在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以 得到解調(diào)的基帶信號序列。FSK鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了 MCI404& MCI4046集成電路內(nèi)有兩 個數(shù)字式鑒相器（PDI、PDII）、一個壓控振蕩器（VCO）,還有輸入放大電路等，環(huán) 路低通濾波器接在集成電路的外部，引腳排列圖見3-3所示，引腳功能說明見表 3-1所示

4、。圖3-3MC14046引腳排列圖表3-1 :引腳功能說明啊號符號功能1PD3相位比較器2輸出的相位差信號，為上升沿控制邏輯。2PDO1相位比較器1輸出的相位差信號，它采用異或門結構，即鑒 相特性為P*1=PD PD2。3PC2相位比較器輸入信號，通常PD為來自VCO勺參考信號。4VCO壓控振蕩器的輸出信號。5INH控制信號輸入，若INH為低電平，則允許VCC工作和源極跟隨器輸出；若INH為高電平，則相反，電路處于降功耗狀態(tài)。6CI與第7引腳之間接一電谷，以控制 VCO的振湯頻率。7CI與第6引腳之間接一電谷，以控制 VCO的振湯頻率。8GND接地。一冊號符號功能9VCO壓控振蕩器的輸入信號。

5、在鎖相環(huán)路中，通常 VCO來自相位 差低通濾波器輸出，以平均電壓控制 VCO的振蕩頻率，其輸 出直接（或經(jīng)分頻后）作為參考信號加到相位比較器的輸入 端。10SF源極跟隨器輸出。11R1外接電阻至地，分別控制 VCO勺最咼和最低振蕩頻率。12R2外接電阻至地，分別控制 vcO勺最咼和最低振蕩頻率。13PDO2相位比較器輸出的三態(tài)相位差信號，它米用 PD、PD2上升沿 控制邏輯。14PD相位比較器輸入信號，PD輸入允許將0.1V左右的小信號或 方波信號在內(nèi)部放大并再經(jīng)過整形電路后，輸出至相位比較 器。15V內(nèi)部獨立的齊納穩(wěn)壓二極管負極，其穩(wěn)壓值 V 58V,若與TTL電路匹配時，可以用來作為輔助電

6、源用。16Vdd正電源，通常選+5V,或+10V, +15V。FSK解調(diào)器框圖如圖3-4所示，解調(diào)器電路圖如圖3-5所示壓控振蕩器的中心頻率設計在 32KHZ圖3-5中R1、R2 C1,主要用來確 定壓控振蕩器的振蕩頻率。R3 C2構成外接低通濾波器，其參數(shù)選擇要滿足環(huán) 路性能指標的要求。 從要求環(huán)路能快速捕捉、 迅速鎖定來看， 低通濾波器的通帶 要寬些; 從提高環(huán)路的跟蹤特性來看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設 計應在滿足捕捉時間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。當鎖相環(huán)鎖定時，環(huán)路對輸入 FSK信號中的32KHz載波處于跟蹤狀態(tài)， 32KHZ載波（正弦波）經(jīng)輸入整形電路后變成矩形

7、載波。此時鑒相器PDII輸出端（13腳）為低電平，鎖定指示輸出（1腳）為高電平，鑒相器PDI輸出（2腳）為低 電平，PDI輸出和鎖定指示輸出經(jīng)或非門 U903:A（74LS32）和U904:B（74LS04）后 輸出為低電平，再經(jīng)積分電路和非門 U904:C（74LS04）輸出為高電平。再經(jīng)過 U904:D（74LS04）整形電路反相后從輸出信號插座 S902輸出。當輸入信號為16KHZ時，環(huán)路失鎖。此時環(huán)路對16KHZ載頻的跟蹤破壞，鑒 相器輸入端的兩個比較信號存在頻差，經(jīng)鑒相器PDI后輸出一串無規(guī)則矩形脈沖，而鎖定指示（第1引腳）輸出為低電平，PDI輸出和鎖定指示輸出經(jīng)或非門 U903:A

8、與U904:B后，輸出仍為無規(guī)則矩形脈沖，這些矩形脈沖經(jīng)積分器和非門 U904:C后輸出為低電平?？梢姡h(huán)路對32KHz載頻鎖定時輸出高電平，對16KHZ載頻失鎖時就輸出低 電平。只要適當選擇環(huán)路參數(shù)，便它對 32KHZ鎖定，對16KHZ失鎖，則在解調(diào)器 輸出端就得到解調(diào)輸出的基帶信號序列。四、實驗內(nèi)容與步驟1. 對照說明書確認實驗板上的元件和測試點的位置（元件位置見圖 3-6），檢查確認板上無錯誤接線及雜物。2. 設置跳線開關 : KlOl 1-2 、 K9Ol1-2、 K9021-2 。若K904-2，則2KHz的偽隨機碼，碼序列為1110010若K904-3，貝U 8KHz的方波，碼序列

9、為1100當做FSK的解調(diào)實驗時設置跳線開關 K9O*2、K904-2。3. 打開電源開關，檢查電源電壓。按下按鍵開關 :K2、 K3、 K100、 K900。 按下“復位”、“開始”與“ FSK功能按鍵，顯示代碼“ 3”。4. 在CA901上插電容，使鎖相環(huán)中的壓控振蕩器工作在 32KHz電容在 1800pf 2200pf 之間。5. 測試FSK調(diào)制電路TP9OI TP907各測量點波形，注意觀察“ 1”、“0” 碼內(nèi)所含載波的數(shù)目。6. 觀察FSK解調(diào)輸出TP908一 TP910波形，并作記錄。同時比較 TP905與 TP910兩者波形，觀察是否有失真。五、實驗報告要求1. 畫出實驗電路的方框圖，并敘述其工作過程。2. 畫出實驗過程中各測量點的波形圖， 注意各點相位關系， 注明信號頻 率、峰 -峰值。六、