数字通信原理实验箱FSK(ASK)调制解调实验

一、实验目的
1.掌控把握FSK(ASK)调制的作业原理及电子回路构成。 2.掌控把握运用锁相环解调FSK的原理和完成方法。

二、实验电子回路作业原理


图9-1 FSK调制解调电原理框图

数字频率调制是数值通信中使用较早的一种通信方法。由于这种调制解调方法容易完成，抗噪声和抗群时延功能较强，因此在无线中低速数值传输通信系统中得到了较为广泛的应用。
数字调频又可称作移频键控FSK，它是运用载频频率改变来传递数字信息。
数字幅度调制ASK本实验箱没有做成专门的ASK单元，因为只接通FSK调制单元电子回路中相加开关K902的"对1调制"信号，即为ASK调制。
（一） FSK调制电子回路作业原理
FSK调制解调电原理框图，如图9-1所示；图9-2是它的调制电子回路电原理图。 写入的基带信号分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为"1"时，模仿开关1打开，模仿开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为"0"时，模仿开关1关闭，模仿开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。
电子回路中的两路载频(f1、f2)由内时钟信号发生器产生，两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模仿开关U902A与U901B(4066)。
（二） FSK解调电子回路作业原理
FSK包括电子回路模仿锁相环解调器由于功能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电子回路电原理图如图9-3所示。 FSK包括电子回路模仿锁相环解调器的作业原理是十分简便的，只要在设计锁相环时，使
它锁定在FSK的一个载频如f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。
FSK锁相环解调器中的包括锁相环选用了MC14046。
压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图9-3中R924、R925、CA901主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R929、C916包括外接低通滤波器，其功能数值选用要适用环路功能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提升环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电子回路设计应在适用捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。?
当写入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏。
可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选用环路功能数值，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。关于FSK调制原理波动线见图9-4所示。

三、实验内容
测量试验FSK调制解调电子回路TP901—TP910各测量点波动线，并作详细解析。
1．按下实验箱右测电源开关，电源指示灯亮。
2．跳线开关设定：
K901：1－2：码元速率为2KB/s的111100010011010伪随机码或2KHz方波，由薄膜键盘选用写入；
2－3：PC数值。
K902：1-2和3-4均相连时，调制波动线叠加合成开关。
K903：1－2：在已调信号中加入噪音(模仿实际通信中的信道噪声, 可在噪声模型块中TP108处测得噪声波动线，W101调动噪声幅度,幅度不宜过大)；
2－3：不加入噪音（或者跳线拔掉不连）。
SW01：1－2：FSK自环；
2－3：断开FSK自环，FSK可经过MODEM连接口完成两个实验平台间的双工通信（此实验将在后续章节中完成）。
3．电位器调动：
W901：调动32KHz正弦波幅度大小。
W902：调动16KHz正弦波幅度大小。
W903：调动FSK已调信号幅度大小。
W904：调动解调电子回路压控振荡器时钟的中心频率。
4．调动W904电位器使压控振荡器作业在32KHz（16 KHz行不行）。
5．注意：当基带信号的码元速率与载频信号的频率相差太近时,FSK解调端输出测量点TP910输出应为不平稳的输出波动线。
6．接通开关SW01的1-2脚(自环)或2-3脚(断开自环)，写入FSK信号给解调电子回路，注意查看"1"、"0"码内所含载波的数目。
7．查看FSK解调输出TP908～TP910波动线，并作记录，并同时查看FSK调制端的基带信号，对比两者波动线，查看是否有失真。
FSK频移键控原理波动线示意图（如图9-4）。



图9-2 FSK调制电子回路电原理图



图9-3 FSK解调电子回路电原理图

FSK频移键控原理波动线图（如图9-4）



图9-4 FSK频移键控原理波动线图

四、测量点说明
TP901：32KHz方波信号，由U101芯片(EPM7128)编程产生。
TP902：16KHz方波信号，由U101芯片(EPM7128)编程产生。
TP903：32KHz载波信号，可调动电位器W901改变幅度
TP904：16KHz载波信号，可调动电位器W902改变幅度
TP905：作为数字基带信码信号写入，由开关K901决定。
K901的1与2相连：码元速率为2KHz的111100010011010码或2KHz方波由薄膜键盘选用写入；
K901的2与3相连： PC数值写入。
TP906：FSK调制信号输出，此测量点需使用双踪对比测量，另一踪（触发）测量TP905。
K902的1-2相连、3-4断开时，TP906为32KHz载波FSK调制信号输出；
K902的1-2断开、3-4相连时，TP906为16KHz载波FSK调制信号输出；
K902的1-2和3-4均相连时，TP906为FSK调制信号叠加输出。
TP907：衰减或放大的FSK调制信号输出。
K903的1-2脚相连时，在调制信号中加入噪声，电位器W101调节噪声幅度(可在TP108处测得波动线)，模仿实际通信中的信道传输。
TP908：FSK解调信号写入。
SW01的1－2脚相连时：FSK自环，即同一平台上调制解调；
SW01的2－3相连时：FSK自环断开，FSK可经过MODEM连接口完成两个实验平台间的双工通信。
TP909：FSK解调电子回路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常作业时应为32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调动电位器W904。
TP910：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波动线同TP905。
注：在FSK解调时，数字基带信号的频率与载频的频率应适用4F ≤ fc2的关系，否则它们的频谱重叠，FSK解调电子回路解调不出此时的数字基带信码信号。

五、实验报告要求
1.画出FSK、ASK各主要测量试验点波动线。
2.写出改变4046的哪些外围元件功能数值对其解调正确输出有影响?
3.解析其输出数字基带信号序列与发送数字基带信号序列相比有否产生延迟，什么现象下会出现解调输出的数字基带信号序列反向的问题?

--8621D 通信原理综合实验箱(增强型)

一、设备简介
--8621D通信原理综合实验箱是针对电子和通信工程类专业学生，系统完成《通信原理》等现代通信技术相关课程实验专门研制的实验平台。
该实验平台最大的特别点是系统性强，它真实再现了：信源的模数变换、模仿调制、信道拟真、模仿解调、信宿的数模变换的频带传输过程；光纤传输、帧同步位同步、纠错译码、解复接、信宿的数模变换的基带传输过程；信源、信源编码、码分复用、传输、码分解复用、信源译码、信宿的位移传输过程；
通信原理综合实验箱全部应用模型块化构造，各模型块既能完成完整通信系统中对应单元部分实验，又能由学生用单元模型块组建一个完整通信系统实行系统实验，从而有助于学生理解通信系统中各要素的作用；实验平台把通信系统中涉及的基础电子回路、终端编译码、调制解调、信道传输等重要的课程课程理论安排了相应的实验内容；实验平台既有基础性实验，又有应用新技术新器件（FPGA、DSP）等提升型实验，从而完成一个课程课程理论检验性、综合性、二次研发性，由低向高的系统学习掌控把握过程。经过这些实验能够促进学生对《通信原理》课程内容的理解、掌控把握，并使学生对通信系统、当今新技术、工程完成有一个较全面的理解。系统应用"主板+实验模型块"相集合的灵活构造，方便学校选用、定制、多加功能、硬件升级。
二、技术功能数值参考规格
1、应用了"底层基板+实验模型块"的构造，不仅按实验内容与功能将电子回路模型块化，而而且各个模型块单单独设计，能便利地结合实行单元实验和多种单/双工通信系统实验。
2、实验模型块的写入输出信号全部应用铆孔开放出来，由实验者按照实验需要实行连接结合，增强实验者的参与性。
4、每个实验模型块全部应用有机玻璃覆盖保护，便利实验室管理。
5、实验中的重要功能数值全部可以调动或设定，便利实验者解析对比。
6、可完成单元、系统实验几十项，涵盖了终端编译码、线路编译码、调制解调、光纤、位移等方面的内容。
7、内置函数信号源、数字信号源、电话连接口、计算机数值数值连接口、同轴电缆信道、两个收发一体光端机信道、音频功放等功能模型块，详细见"系统构成" 项。
8、内置4组稳压电源，全部设定有短路软截至保护自动恢复功能，并提供电源输出连接口。
9、系统涉及了计算机数值数值通信、MS51、DSP、CPLD等多种技术，并留有研发连接口，二次研发性强。
三、实验类型
A.通信原理部分
第一部分 基础实验
实验1 DDS信号发生器实验
实验2 模仿信号源实验
实验3 CPLD可编程逻辑器件实验
实验4 接收滤波放大器实验
实验5 数值通信实验
第二部分 原理实验
实验1 基带信号的常见码型变换实验
实验2 抽样定理及其应用实验
实验3 PCM编译码系统实验
实验4 ADPCM编译码系统实验
实验5 CVSD编译码系统实验
实验6 FSK（ASK）调制解调实验
实验7 相位键控PSK（DPSK）调制解调实验
实验8 数字同步技术实验
实验9 眼图查看测量实验
实验10 线路成形与频分复用
实验11 时分复用与解复用
实验12 码分复用与解复用
实验13 数字频率合成实验
实验14 AMI/H-3编译码实验
实验15 卷积编译码及纠错能力检验实验
实验16 汉明码编译码及纠错能力检验实验
实验17 汉明、交织码编译码及纠错能力检验实验
实验18 循环码编译码及纠错能力检验实验
第三部分 综合实验
实验1 信源、PCM、H-3传输系统实验
实验2 信源、PCM、汉明码传输系统实验
实验3 信源、PCM、汉明、交织码传输系统实验
实验4 信源、CVSD、汉明码传输系统实验
实验5 信源、CVSD、汉明、交织码传输系统实验
实验6 信源、时分复接/解复接系统实验
实验7 信源、码分复接/解复接系统实验
第四部分 设计实验
实验1 PCM时序控制实验
实验2 CMI编译码完成实验
实验3 绝对/相对码变换实验PC机数值、PSK传输系统实验
实验4 PC机数值、FSK传输系统实验
实验5 码型变换、基带编码研发实验
四、标准配备表

序号	分类	硬件名称	标号	说明
1	主 板 硬 件 模 块	函数发生器（正弦波、三角波、方波）	模型块一	频率0.3～10KHZ连续可调，幅度0～10V连续可调
2		同步信号发生器	模型块二	频率2KHZ，幅度0～10V连续可调
3		抽样脉冲产生模型块	模型块三	频率8KHZ, 频率2～35KHZ连续可调
4		计算机数值数值连接口模型块	模型块四	提供发送输出、接收写入的连接连接口
5		电源引接模型块	模型块五	提供-12V、+12V、+5V、-5V等系统电源，另提供输出连接口
6		同轴电缆传输模型块	模型块六	同轴电缆传输
7		眼图查看模型块	模型块七	可查看噪声、串扰、理想眼图
8		PCM编码记录模型块	模型块八	自动处置整理PCM编码数值
9		功放模型块	模型块十	提供多组滤波器、音频功放、喇叭
10		话筒模型块	模型块十一	提供话音写入
11	系统 及 备品备件 部分	PPT多媒体课件	赠送	拟真电子回路和实验箱电子回路相一致
12		实验指导书电子文档（Word）	赠送
13		实验指导书	赠送
14		电源线	赠送
15		USB线	赠送
16		信号连接线	赠送

实验模型块：标准配备

1	时钟与基带数值发生模型块	提供系统时钟和各类数字信号源
2	PAM脉冲幅度调制模型块	完成抽样定理、PAM调制、传输模仿实验
3	PCM/ADPCM编译码模型块	完成PCM、ADPCM编译码单元实验
4	CVSD增量调制编译码模型块	完成CVSD编译码单元实验
5	AMI /H-3编译码模型块	完成AMI /H-3编译码单元实验
6	噪声模型块	模仿白噪声信道
7	数字频率合成模型块	完成压控振荡器、频率合成实验
8	FSK(MSK)调制模型块	完成MSK、FSK调制实验
9	FSK(MSK)解调模型块	完成MSK、FSK解调实验
10	BPSK(DPSK)调制模型块	完成BPSK、DPSK调制实验
11	BPSK(DPSK)解调模型块	完成BPSK、DPSK解调实验
12	复接/解复接、同步提取模型块	完成多种数值的时分复接解复接、码分复接解复接、位同步帧同步提取实验
13	卷积、汉明、交织、循环编码模型块	完成卷积、汉明、交织、循环编码实验，多种码型变换
14	卷积、汉明、交织、循环传输模型块	信道拟真
15	卷积、汉明、交织、循环译码模型块	完成汉明、交织、循环译码实验