fsk信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)論文

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1、第1章緒論1．1序言鎖相環(huán)路（PLL）是一個(gè)能夠跟蹤輸入信號(hào)相位的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，在無線電技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域得到了很廣泛的應(yīng)用。最初鎖相環(huán)路應(yīng)用與電視接收機(jī)和垂直掃描的同步，從此，鎖相環(huán)路得到了應(yīng)用，剛開始由于技術(shù)上的復(fù)雜性以及較高的成本，鎖相技術(shù)主要應(yīng)用在航天方面?，F(xiàn)在，普遍應(yīng)用鎖相技術(shù)的主要有調(diào)制解調(diào)，頻率合成，電視機(jī)彩色副載波提取，F(xiàn)M立體聲解碼等等，它之所以能夠得到如此廣泛的應(yīng)用，是由其獨(dú)特的優(yōu)良性能所決定的。它具有載波跟蹤特性，作為一個(gè)窄帶跟蹤濾波器，可提取淹沒在躁聲中的信號(hào)；用高穩(wěn)定的參考振蕩器鎖定，可提供一系列頻率高穩(wěn)定的頻率源；可進(jìn)行高精度的相位與頻率測(cè)量等等。它具有調(diào)制

2、跟蹤特性，可制成高性能的調(diào)制器和解調(diào)器。本文設(shè)計(jì)的FSK解調(diào)系統(tǒng)就是選用鎖相技術(shù)，基于現(xiàn)在鎖相技術(shù)的應(yīng)用的廣泛，用此技術(shù)很貼近社會(huì)實(shí)際[2]。1.2工程背景目前的電話，閉路電視，電纜電視，近距離計(jì)算機(jī)網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換和處理等都要求用基帶傳輸系統(tǒng)，而基帶系統(tǒng)都是通過電纜信道，其數(shù)字信號(hào)傳送的距離不太遠(yuǎn)。要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸必須通過調(diào)制把基帶信號(hào)的頻譜變換到高頻處之后，通過無線電信道或光纖信道傳輸，如微波中繼通信，多路載波電話，數(shù)字通信，衛(wèi)星通信等都是這一傳輸系統(tǒng)。調(diào)制的信號(hào)發(fā)射傳輸之后，在接收的時(shí)候就要對(duì)已經(jīng)調(diào)制過的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還原到低頻率，信號(hào)調(diào)制解調(diào)的方法有許多，本文主要研究的是FSK信號(hào)

3、的解調(diào)系統(tǒng)。解調(diào)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中應(yīng)用廣泛。研究的價(jià)值很高。第45頁共45頁1.3主要技術(shù)指標(biāo)了解FSK的調(diào)制/解調(diào)原理，熟悉鎖相技術(shù)，F(xiàn)SK?解調(diào)輸入信號(hào)中F1=100KHZ,F2=50KHZ，正確設(shè)計(jì)FSK解調(diào)電路。要求與FSK調(diào)制電路成系統(tǒng)，有實(shí)物形式。第45頁共45頁第2章解調(diào)原理2.1FSK信號(hào)二進(jìn)制頻率鍵控時(shí)用數(shù)字基帶信號(hào)的兩種狀態(tài)去控制載波的頻率。狀態(tài)為1，載波頻率為F1；狀態(tài)為0，載波的頻率為F2。信號(hào)波形如圖2-1所示：圖2-12.2FSK解調(diào)原理在傳統(tǒng)的頻移鍵控信號(hào)的解調(diào)理論中,可分為兩大類:一類是相干方式解調(diào);另一類是非相干方式解調(diào).。圖2-2非相干解調(diào)圖第45頁共

4、45頁圖2-3相干解調(diào)圖相干數(shù)字解調(diào)接收質(zhì)量最佳,但在其解調(diào)過程中恢復(fù)出具有精確頻率和相位的相干信號(hào)較為困難,所需設(shè)備也較復(fù)雜.而采用非相干數(shù)字解調(diào)方法,可根據(jù)數(shù)字頻移鍵控信號(hào)的特點(diǎn),在接收端不需要相干信號(hào),因而被廣泛使用.，所以下面主要介紹幾種非相干解調(diào)的方法。常用的非相干解調(diào)方法有鑒頻法，差分檢波法，動(dòng)態(tài)濾波法和零交點(diǎn)法等1鑒頻法鑒頻法是將頻移鍵控信號(hào)的頻率變化轉(zhuǎn)化為幅度變化,然后通過幅度檢波而得到基帶信號(hào).頻移鍵控信號(hào)為u(t),X0為其角頻率,對(duì)u(t)求微分可得:（1-1）由式(1-1)看出,其包絡(luò)是時(shí)間的函數(shù),所以整流后得到的包絡(luò)含有基帶信息,它可復(fù)原成原信號(hào).該法適用于模

5、擬調(diào)頻信號(hào)的解調(diào),對(duì)頻移鍵控信號(hào),解調(diào)誤碼率較高.2差分檢波法差分檢波法的原理是將輸入頻移鍵控信號(hào)分兩路同時(shí)加到平衡調(diào)制器上,其中一路經(jīng)過S延遲(S=1/4f0),在平衡調(diào)制器上這兩個(gè)信號(hào)做乘積處理,經(jīng)低通濾波器除去高頻成分,可取出基帶信號(hào).差分檢波法對(duì)信道延遲失真具有良好的補(bǔ)償作用,但它受到S=1/4f0的限制及時(shí)延網(wǎng)絡(luò)精確度的影響,不易精確實(shí)現(xiàn).解調(diào)框圖如圖2-4第45頁共45頁圖2-4設(shè)輸入為vcmcos(ω0+Δω)t的FSK信號(hào)，它與延時(shí)τ后的信號(hào)vcmcos(ω0+Δω)(t-τ)，在相乘器中相乘，即經(jīng)低通濾波器濾除倍頻項(xiàng)，得輸出為取cosω0τ=0，得ω0τ=±π/2??

6、??????????????????????????????若Δωτ＜＜1，則有????????????????????????????????????????由上可知，當(dāng)滿足cosω0τ=0且角頻偏較小時(shí)，差分檢波器輸出電壓V與角頻偏ω呈線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了鑒頻。3動(dòng)態(tài)濾波法第45頁共45頁利用動(dòng)態(tài)濾波法解調(diào)數(shù)字頻移鍵控信號(hào)的工作原理是輸入信號(hào)分兩路分別通過一對(duì)并聯(lián)濾波器,這對(duì)濾波器分別諧振于f1和f2,f2=f1+k/Ts(k=1,2,,).那么當(dāng)碼元頻率為f1(或f2)時(shí),在諧振于該頻率的動(dòng)態(tài)濾波器輸出的波形將是一個(gè)線性增長(zhǎng)的頻率為f1(或f2)的振蕩,而在另一個(gè)動(dòng)態(tài)濾波器輸出端包絡(luò)

7、成sinZ/Z形,對(duì)這兩個(gè)輸出進(jìn)行包絡(luò)檢波,然后在每個(gè)碼元的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行取樣判決,可得到所需的檢波波形.在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)濾波時(shí),使本地動(dòng)態(tài)濾波器的諧振頻率與載頻相同,從而對(duì)頻率穩(wěn)定度要求很高,這樣才能實(shí)現(xiàn)高Q值的動(dòng)態(tài)濾波.4零交點(diǎn)法零交點(diǎn)是信號(hào)的一個(gè)起伏過程越過零電平軸的交點(diǎn),單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)經(jīng)過零交點(diǎn)的次數(shù)可表征信號(hào)頻率的高低,數(shù)字頻移鍵控信號(hào)的過零點(diǎn)數(shù)隨載頻而異,在一定時(shí)間內(nèi)檢出的過零點(diǎn)數(shù)可以得到頻率的差異,這就是零交點(diǎn)法的基本思想。其解調(diào)原理圖