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2024年5月6日发(作者：)
实验二 FSK调制解调综合实验
一、实验目的
1．加深对FSK调制原理的理解
2．加深对FSK信号过零点检测法解调原理的理解
3．加深对位同步提取原理的理解
4．了解码再生原理
5．了解锁相环对消除相位抖动的作用
二、实验内容
1．FSK实验．
① 载频和位定时实验 ③ FSK调制实验
② 伪随机码基带信号实验
2．FSK解调实验
① 载波整形实验
② 过零检测法解调FSK基带实验
③ 过零检测法提取位同步信号实验
④ 基带判决形成实验
⑤ 解调FSK基带眼图实验
三、FSK基本原理
移频键控，或称数字频率调制，是数字通信中使用较早的一种调制方式；数字频率调制的
基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息。在数字通信系统中，这种频率的变化不是连
续的，而是离散的。比如，在二进制的数字频率调制系统中，可用两个不同的载频来传递数字
信息。移频键控常常可以写FSK(Frequency Shift Keying)
FSK广泛应用于低速数据传输设备中，根据国际电报和电话咨询委员会(CCITT)的建议，传
输速率为1200波特以下设备一般采用FSK。
FSK方法简单、易于实现，解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性
能也较强。由于这个原因，FSK是在模拟电话网上用来传输数据的低速、低成本，调制解调制
器的一种主要调制方式。
在一个FSK系统中，发端把基带信号的变化规则转换成对应的载频变化，而在收端则完成
与发端相反的转换。由于FSK信号的信道中传输的是两个载频的切换，那么其频谱是否就是这
两个载频的线谱呢?或者说信道的频带只要这两个载频之差就够了呢?答案是否定的。
设FSK的两个载频为fl、f2，其中心载频为fo=(fl+f2)/2；又设基带信号的速率为fs。
这样，经过分析，FSK的频谱图如图4.1所示。曲线a对应的fl=fo+fs，f2=fo-fs；曲线b对
应的fl=fo-0.4s，f2=fo-0.4s。
从图4.1中我们可以看出:
(l)相位不连续FSK频谱由连续谱和线谱组成，线谱出现在两个载频位置上。
(2)相位连续FSK若两个载频之差较小，比如小于fs，则连续谱出现单蜂；若两个载频之
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差逐渐增大，即fl与f2的距离增大，连续谱将出现双峰。
(3)由此可见，传输FSK信号所需的频带Δf约为
ff
2
f
1
2f
s
本实验为传输25000波特基带信号的FSK实验，采用改变分频链分频比来实现移频键控。
收端采用过零检测恢复基带信号；并从恢复的基带信号中直接提取码元定时信号。
图4.1a 相位不连续信号的频谱示意图 图4.1b 相位连续信号频谱示间图
二、实验原理和电路说明
实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类:直接调频法和移频键控法。本实验就是
移频键控法，它便于用数字集成电路来实现。数字频率调制的解调方法一般有三种:鉴频法、
过零检测法和差分检波法。本实验采用过零检测法。
目前，低速率的移频键控调制解调器己有专用的集成电路，例如 MOTOROLA公司的MC6860
等。本实验为帮助实验者理解原理仍采用小规模集成电路实验。
实验电路的总方框图如图4.2所示。
实验电路分成FSK发送(调制)和FSK接收(解调)两部分(合装在一个实验架上)，左为FSK
发，包括方波源、调制器、M序列发生器等；右为FSK收，包括过零检测、位同步、码再生等。
FSK发送部分线路图示于图4.3，FSK接收部分线路图示于图4．4。
(一)方波源和M序列发生器
方波源由4MHZ晶振产生，经4分频产生1MHZ方波，再经10分频，产生100KHZ，8分频
产生125KHZ调制载波。
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M序列发生器由四级移位寄存器组成，形成长度为2-1=15的伪随机序列，充当信码。其
信码定时是方波源输出信号经40分频得到。速率25Kb/s。
(二)调制器
调制器为全数字的可变分频比的分频链。其逻辑图如图4.5所示。
从图4.5可以看出，信码为“1”时，分频链作10分频，即输出频率为“0”时，分频链作8
分频，输出频率为125KHZ。
由于这时的输出为对称方波，所含频率分量较丰富，即要占据较宽的信道频带，为节省
频带，在送入信道前，只取基频分量就可以了，所以在调制器后接有一带通滤波器，中心频率
为112.5KHZ，其带宽应为多少，作为思考题留作实验报告的一项计算内容。这样，在发送部分
的输出端，就得到相对于“1”和“0”码的l00KHZ和125KHZ的正弦波。但是，如果带通的中心
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