基于SystemView的FSK课设.doc

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1、沈阳工程学院课程设计 摘要摘 要 目前，随着科学技术的迅猛发展，信息技术已成为促进社会发展的强大动力。通过广泛的传播与利用，信息才可显示其真正的价值。信息凭借着各种通信技术才得以传播。对于通信技术而言，通信质量的好坏对于信息传递至关重要。相对于模拟通信系统，数字通信系统在此方面具有更多的优点。为了使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上和实现远距离传输通信，我们通常采用三种方法进行数字调制：相移键控（PSK）、频移键控（FSK）和幅移键控（ASK）。当调制信号为二进制数字信号的调制方式称为二进制数字调制，又可分为二进制相移键控（2PSK）、二进制频移键控（2FSK）和二进制幅移键控（2ASK）

2、等多种基本类型。本课程设计主要通过System View软件，设计一个2FSK调制解调器，并用System View软件实现该调制解调器，从而对2FSK系统进行仿真，观察仿真并进行波形分析，分析2FSK的信号的调制解调方式和频谱特性，对2FSK的抗噪声性能分析从而进行系统的性能评价。 关键词：System View；2FSK; 调制；解调1沈阳工程学院课程设计 目录 目录摘 要I第1章 绪论- 1 -1.1课题的来源- 1 -1.2课题的意义- 1 -1.3 System View系统- 1 -1.4主要研究内容- 2 -第2章 System View的介绍- 3 -2.1 System Vi

3、ew概述- 3 -2.1.1 System View简介- 3 -2.1.2 System View主要原件介绍- 4 -2.1.3 System View特点- 5 -2.1.4 System View的应用领域- 6 -2.1.5 System View的使用- 7 -2.2 System View系统视窗- 7 -2.2.1 主菜单功能- 7 -2.2.2 图符库选择按钮- 8 -2.2.3 快捷功能按钮- 8 -2.3 System View的用户环境- 9 -2.4 System View的操作步骤- 9 -第3章 2FSK的基本原理- 11 -3.1 调制解调的简介- 11 -3.

4、2 2FSK信号调制原理- 11 -3.2.1 2FSK调制简述- 11 -3.2.2 调频法- 12 -图3-1 调频器- 12 -3.2.3 键控法- 12 -3.3 2FSK信号解调原理- 14 -3.3.1 相干检测法进行2FSK信号的解调- 14 -3.3.2 非相干检测法进行2FSK信号的解调- 15 -3.3.3 差分检测法进行2FSK信号的解调- 16 -3.3.4 过零检测法进行2FSK信号的解调- 16 -第4章 2FSK的System View仿真- 17 -4.1 2FSK的信号调制仿真- 17 -4.1.1键控法进行仿真- 17 -4.1.2 调频法进行仿真- 18

5、-4.2 2FSK的调制解调仿真- 19 -4.2.1 相干法进行仿真- 20 -4.2.2 非相干法进行解调- 23 -4.3设计基本原理和系统框图- 26 -4.3.1 2FSK调制部分- 26 -4.3.2 2FSK解调部分- 27 -设计总结- 29 -致谢- 30 -参考文献- 31 -沈阳工程学院课程设计 第1章 绪论 - 31 -第1章 绪论1.1课题的来源 目前，教学中最活跃的领域之一就是电子技术实验教学。传统的教学大部分是纯硬件的，即需要通过实际的电路元器件进行试验。但近些年来，随着EDA（Electronic Design Automation,电子设计自动化）技术的普及，

6、引进了各种软件设备来进行试验的仿真，进而使很多电子试验和系统的设计方法产生了翻天覆地的变化。该技术改变了电子技术试验教学基础上传统的试验方法，构成了各种由计算机软件组成的虚拟器件和仪器，从而一方面可以很大程度的降低试验教学成本，另一方面又可以充分发挥同学的能力去设计和仿真各种电路系统，大大提高了同学的实际操作能力和设计能力，为以后的就业提供的良好的条件。因此，软件电子技术试验教学将在今后的教学领域中越来越重要，基于计算机平台的电子仿真技术不可或缺。课题来源于老师，旨在设计一个更佳的2FSK调制解调系统。1.2课题的意义由于数字信号在数字通信系统中含有丰富的低频成份，若进行长距离或无线传输会造成

7、信号失真，所以需要进行数字调制，经过调制就可使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上和实现远距离传输通信。相对于模拟调制而言，数字调制有自己突出的特点：（1）通信过程中若有干扰，数字信号容易检测，所以抗干扰能力较强；（2）数字信号容易转变为光脉冲信号，所以便于通信过程中进行传输；（3）数字通信过程中各类信号可以变成二进制，便于处理存储，并且可靠性高，可以控制传输过程中的错误；（4）数字信号保密性好并且可以加密。1.3 System View系统System View是由美国公司Elanix生产的软件，它属于一个用于科学系统设计仿真分析的系统级工具平台，它是一种可用于各种系统的动态设计、仿真和分

8、析的可视化软件，该软件是基于Windows环境下运行的可提供电子系统的模拟，主要应用于滤波器设计、通信系统、信号处理和控制系统的设计仿真，它使用的程序是功能模块描述。本毕业设计是在System View软件平台上面实现2FSK调制解调器的设计和仿真。1.4主要研究内容 了解研究2FSK调制解调的原理，学习System View软件的使用，通过网络和书籍收集资料，选择合适的电路元器件以及参数并进行连接从而设计一个2FSK调制解调系统，并用System View软件对此系统进行仿真，通过对波形的分析，对设计的系统进行性能评价，从而指出该系统的优缺点。 沈阳工程学院课程设计 第2章 System V

9、iew的介绍 第2章 System View的介绍2.1 System View概述2.1.1 System View简介美国Elanix公司研制了该软件，Elanix公司主要从事硬件和软件的信号处理和通信系统等的研发设计。System View是一款在Windows环境下运行的可视化软件工具，它通过使用功能模块来描述程序，不需要任何的程序语言即可用于系统仿真分析，也就是说该软件不像其它软件那样需要写代码才可以完成各种通信系统的设计仿真。从通信系统的设计仿真、滤波器设计、信号仿真处理直到各个领域中，System View在完整功能和友好的环境下，给用户提供了一个良好的分析工具，从而灵活快捷的建

10、立各种通信系统、修改与调整系统参数。通过System View可构造各种复杂的通信系统例如各种多速率以及各种模拟、数字、数模混合系统。因此，使用System View可以进行各种控制系统的设计和仿真。用户进行系统仿真设计时，仅仅需要从图标库中选出需要的图标并设置有关的参数，将各个图标的引脚连接起来，然后系统定时后仿真操作，最终观察时域波形图、功率谱图等得出系统的仿真分析结果，对系统的性能进行分析。System View能自动检查系统的连接，以发出错误连接信号或尚悬空的待连接端信号，用户从而可以发现连接出错并通过显示修改发生错误的图标。这个功能对用户系统的诊断很有效果。System View的另

11、一重要功能是它可以按照多种要求设计滤波器，以不同的办法、不同的视角进行各滤波器间不同指标的转换。System View在通信系统设计、波形仿真和系统分析方面提供了一个方便灵活的窗口用来分析系统波形。用户可以在该窗口中通过鼠标控制内部数据的图形放大、缩小、合并、组合、截图等。此外，分析窗口中有一个多功能的“接收计算器”，可对仿真运行结果进行各种运算、滤波和分析等处理。System View还具有接口与外部文件相连，可直接获得并处理输入、输出数据。并且提供了仿真工具Matlab或编程语言VC+的接口，可以很方便的调用函数进行仿真或者分析。System View还有可以与DSP芯片相连从而可将DSP

12、库中部分器件生成该芯片所编程的语言源代码的接口。System View的资源库非常丰富，包括包含了各种信号源、加法器、函数运算器、接收器、乘法器的基本库，也包含了逻辑、射频（模拟）、通讯、数字信号处理的专业库。这些资源库十分适合设计和仿真现代通信系统，包括无绳电话、调制解调器（Modem）、手机等。也可进行各种系统时域、频域、频谱分析，以及对各种逻辑电路、射频/模拟电路进行理论和失真分析等。2.1.2 System View主要原件介绍：信号发生器，该发生器波形为周期性的正弦波，用于调制部分的载波输入。：锯齿波信号发生器，用于产生周期性的锯齿波。：原始基带信号产生器，产生一个由不同电平幅度脉冲

13、组成的按设定速率伪随机信号源。：均匀噪声信号产生器，可以产生一个分布噪声信号，该信号是在最大值和最小值之间均匀分布的。：加法器，将若干个输入信号的进行加法运算，最多可有20个输入，本毕业设计中完成2FSK信号和噪声的加法运算。:对输入信号进行FFT变换。：乘法器，完成载波信号和基带信号的乘法运算和延时信号与原信号的乘法运算。：延时器，使原信号产生一个码元的延迟。：带通滤波器，主要功能是滤除杂波，使频率在最高截止频率和最低截止频率之间的信号保留。:低通滤波器,主要功能是滤除与原始载波相乘后信号中的高频成分，保留低频信号通过。：抽样判决器，主要功能是抽样判决经过低通后的信号，高于门限电压的信号判为

14、1，低于门限电压的信号判为0，其目的是还原原始基带信号。：异或门电路，对输入信号作“异或”运算。：单刀双掷开关，在本毕业设计中，主要实现2FSK信号的调制。：反向器。：基本信号接收器，该接收器一般不显示，必须进入系统分析窗口才能观察和分析输出结果。：数据列表，它用于生成一个数据表，该表是在系统窗口显示接收到的。：System View的标准化观察窗口，当系统运行结束后，可用它在系统窗口中显示输出波形。2.1.3 System View特点System View是当前用户使用的最优秀通信系统设计和通信仿真软件之一，该软件是用于科学系统设计仿真和现代工程的动态系统分析平台，它的主要特点有：1. 直

15、观System View的各个设计窗口中，每个功能模块都是和方框图那样简单明了，因为每个功能模块都用形象简单的图标表示。System View可以自动地检查系统连接，不需要用户发出指令就可以显示出待连接的悬空端信息或者是连接错误信息，按照这些提示用户即可方便地修改系统，大大减少了用户使用过程中查找错误的时间，使用起来方便灵活，该功能诊断用户系统十分有效。编译时候系统状态栏会实时显示仿真运行的时间进度，以让用户参考从而方便调试。系统此外也提供了一个动态探针功能，可以灵活显示频谱分析仪或仿真实际的示波器的界面。利用系统分析窗口可以显示二维分析结果，通过鼠标可以方便地对图形进行处理，比如放大，合成，

16、缩小等。2. 丰富的功能块System View的基本库和专业库包含了数百种信号源、接收端、各种函数运算器、操作符和功能块，提供了从信号处理、DSP、控制到构造通用数学模型的应用，并可以很方便的调用库中各种函数甚至可以自己创造函数，它可以与外部文件接口，直接获得并处理从外部采集来的一些物理数据。它也可以处理分析各种格式的输入、输出数据。3. 简单用户使用该软件进行信号处理和通信系统仿真分析时，只要使用鼠标从System View各种库中选择需要的元器件图标并将其拖动到设计窗口中，用户只需要修改各个元器件的参数并进行元器件的连接后即可简单地创建离散和连续、模拟和数字、线性和非线性和混合模式的系统

17、，并且System View系统的所有图符都有相似的参数定义窗口。用户不需要学习各种语言，也不需要编写任何源代码即可设计各种系统和波形仿真以及性能分析，由于简单的操作界面和直观的图标用户可以从零基础开始简单快速的连接和调整系统，读取与修改参数。用户仅需使用鼠标就可以的在各个窗口中切换，使得设计调试仿真系统易如反掌。 4. 无限分层用户可以使用Meta System对象创建多个子系统，System View能够很容易的建立庞大错综复杂的系统。理论中，当计算机所拥有的资源是足够多时，设计系统的复杂度是无止境的。 5. 支持多速率并行系统System View允许用户将多种数据不同输入速率的系统合成

18、，从而简化执行FIR滤波器，而且可以同时支持多系统并行使用，当系统运行时用户可灵活简单的比较各种系统变换的不同效果。6. 易扩展性System View可以插入和使用用户已经用高级语言编写过的用户代码，插入的用户能够和内建库一样使用自动集成到System View中，而且提出了与仿真工具Matalb或编程语言C+的借口。软件的APG功能是使用VC环境，编译系统使之成为可以脱离System View独立运行的可执行文件。当内存较大时该软件尤为明显地较大幅度地提升了系统的运行速度。7. 设计广泛的滤波和线性系统System View软件包含一个功能丰富而且容易使用各种图形模板来设计的数字和模拟系统

19、、连续和离散时间系统的设计环境，并拥有很多各种类型的FIRIIR滤波器。2.1.4 System View的应用领域（1） 调制、解调以及对通道的建模；（2） 信号处理，波形仿真，系统分析；（3） 完整的DSP系统设计仿真和测试；（4） 包含数字、模拟和混合模式系统的通信和控制；（5） 线性系统和非线性系统的设计、仿真和测试；（6） 线性和非线性系统对应的微分方程的求解；（7） 相位和频率锁相环；（8） 用于模数变换系统、量化和采样系统、同相和正交系统。2.1.5 System View的使用用户使用该软件进行信号的处理仿真与分析以及通信系统的设计和建立，实现这些功能需要如下的三个步骤：（1）

20、用户依照自己的需求与相关的原理设计出原理框图。由系统微分方程和系统的要求可以设计出满足该系统要求的框图，使用System View软件的步骤中，这一步对于实现系统的设计和仿真非常重要。（2）将系统的框图变换为System View模型之后，进入软件后在System View设计主窗口挑选合适的图符块并进行连线和设置图符块以及定时参数。完成第一步后，需要选择合适的图符块并将其连线设置参数从而将系统原理完全变换成为System View模型。分析系统原理后便可以选择仿真所需要的图符块和参数，就可以用鼠标建立该系统。（3）对建立的系统进行仿真，分析仿真的波形和结果。结束系统的仿真后，通过指针以及接收

21、器的波形要分析仿真的结果。2.2 System View系统视窗 2.2.1 主菜单功能进入System View后，屏幕上首先出现的是整个System View的系统视窗，如下图2-1所示。图2-1 System View系统视窗该软件的系统视窗最上边一行为主菜单栏，其中包括：文件（File）菜单、编辑菜单（Edit）、参数选择菜单（Preferences） 、视窗观察菜单（View）、便笺菜单（Note Pads）、连接菜单（Connections）、编译器菜单（Compiler）、系统菜单（System）、图符块菜单（Tokens）、工具菜单（Tools）和帮助菜单（Help）共11项功

22、能菜单。2.2.2 图符库选择按钮系统视窗左侧的竖排是图符库选择区。这个图符库选择区排列着8个图符选择按钮用于构造系统的基本单元模块，这些图符块（Token）相当于组成系统框图中的一个子框图，在屏幕上用户所可以看到的只是代表某一逻辑或者数学模型的图符块，图符块所拥有的数学仿真模型决定了这个图符块的传递特性。设计并建立一个通信仿真系统的首要工作就是按照系统设计方案从图符库中调用图符块，作为仿真系统的基本单元模块。使用鼠标左键双击图符库选择区内的某个图符块。进入软件后，按照用户的需要从图符库选择区找出相应的图符块，并且根据需要和系统的性能来设定各个图符块的参数，然后将各个图符块之间连接起来，它们之

23、间的连线带是带有传输方向的。上文所诉的图符库选择区排列的8个图符选择按钮，即： 信源库 亚器件库 加法器 输入或输出 操作库 函数库 乘法器 信宿库 在上面的8个按钮除了“加法器”和“乘法器”的图符按钮双击鼠标后可以直接利用，其它按钮双击后会出现一个对话框，用户需要设置图符块的操作参数来满足系统有关的性能。当上面8个按钮不能满足需要时，用户可以单击图符库选择区最上边的主库开关按钮 main ，然后会出现选择库开关按钮下的各种库，可分别双击选择调用用户库（User）、DSP库（DSP）、通信库（Comm）、射频模拟库（RF/Analog）、逻辑库（Logic）和数学库（Matlab）选择按钮。沈

24、阳工程学院课程设计 第2章 System View的介绍2.2.3 快捷功能按钮主菜单栏下System View为用户提供了16个常用快捷功能按钮，按钮功能如下： 清除系统 删图符块 切断连线 布放连线 复制图符 便笺注释 终止运行 系统运行 系统定时 分析窗口 进亚系统 建亚系统 根轨迹 波特图 重画图形 图符翻转2.3 System View的用户环境进入System View软件后，首先出现设计窗口，所有系统的设计、建立等基本操作，都是在设计窗口内完成的。设计窗口中的区域就是供用户使用来建立各种通信系统的地方，也就是所谓的设计区域。在设计窗口的最上面一行是下拉式命令菜单行，通过选择这些菜

25、单就可执行System View软件的各种功能，紧邻在设计区域上端设计窗口菜单行的下面一行是工具栏，它包括了各种在仿真中、系统设计中可能会使用的操作按钮；工具栏最右端的是帮助信息，当鼠标置于某个图标上,在该图标上会显示出该钮的解释和提示信息，设计区左边紧邻的是各种器件图标库，下面是几个常用的库图标，如下表2-2所示:表2-2 图标库图标 名称作用信号源 用来产生系统的输入信号，它包括非周期信号（Aperiodic）、周期性信号（Periodic）、加载外部信号（Import）噪声及伪随机信号（Noise/PN）。算子库 算子库中的每个图标块相当于一个运算函数，它将输入的数据当成运算函数的自变量

26、进行某种数学或者逻辑运算或变换，包括增益（Gain/Scale）、逻辑运算（Logic）、延迟器（Delay）、滤波器/系统（Filter/System）、采样/保持器（Sample/Hold）等。乘法器对几个输入的信号进行乘法运算分析窗分析窗库中包含了多种信号接收器的图标。可以用于信号接收、表示、分析、处理以及输出等，这个窗口是供用户观察系统运行结果。2.4 System View的操作步骤 (1) 选择合适的信号源并进行参数设置（Source） 用户根据需要选择某个图符块后用鼠标双击，用户之前选择的图符块会出现设计区域中。继续双击刚刚出现在设计区域的图符块后，将会出现一个对话框，通过 Pe

27、riodic（周期信号源）、Noise/PN（噪声/为噪声信号源）、Aperiodic（非周期信号源）和Import（外部数据输入信号源）四个选项中选取不同要求和波形的信号源使用。选好后点击设置参数的选项 Parameters，然后用户需要在出现的对话框中设置有关的参数例如Frequency（频率）、Phase（相位）、Amplitude（幅度）。设置完成后点击OK按键就完成了参数设置。 （2）将各种图符块连线 用户根据需要建立系统的原理和要求将各个图符块按照之前设计好的原理图连线，在常用快捷功能按钮中有关于各种连线功能的按钮可以用来将设计窗口中的各个图符块连接起来。（3）设置分析窗（Sink

28、）要分析系统性能时，需要在设计好的原理图中设置一些测试点或对某个图标输出进行波形观察时，用户可以在原理图中相应的位置加入Sink图标，将该图标加入后双击它将其设置为“Analysis”。Analysis性质等价于示波器或频谱仪仪器的作用，它最常使用的分析型图标之一。 （4） 系统定时（System Time） 由于System View软件建立的系统是一个离散的系统，所以在运行系统之前，都要先进行系统定时，其目的是设置一个系统频率。在运行各种仿真系统之前，需要以系统的频率对信号抽样，通过信号的处理计算出每个抽样点的值。在最后的输出分析窗口内，可以得到各个测试点或者输出的波形图，并且可以合成或者

29、处理这些波形图让用户方便观察。如果系统定时的有关参数不符合系统预期的要求，最后输出的波形或者结果往往达不到要求，所以系统的定时参数的设置非常重要。单击工具栏中的“System Time”便可以出现系统定时对话框，用户在系统仿真之前需要设置对话框内的几个参数，它包括了Start Time（起始时间）和Stop Time（终止时间）、Time Spacing（采样间隔）、No. of Samples（采样点数）、Sample Rate（采样率）、Freq.Res.（频率分辨率）、Auto Set No.Samples（自动标尺）、No. of System Loops（系统循环次数）等。起始、终止

30、时间控制了该系统的运行时间范围。用户需要注意是系统采样频率，用户要想获得质量较高的输出波形，采样率最好是信号中最高频率的5倍以上。系统定时对话框如下图2-2所示。图2-2 系统定时对话沈阳工程学院课程设计 第3章 2FSK的基本原理第3章 2FSK的基本原理3.1 调制解调的简介 通信领域中，信号源发出的没有经过调制的原始信号称为基带信号，其特点是频率较低。基带信号可以分为数字基带信号和模拟基带信号。数字基带信号仅仅适用于低通型的信道传送，而大部分的信道却是带通型的，所以为使数字信号在带通信道中传输，应当用数字基带信号调制载波的频率、幅度或者相位，调制指对信号源传送的信息进行处理并将其加到载波

31、上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，即让信号改变载波的技术。当调制载波频率时即为FSK。解调是调制的逆过程，即从已调信号中恢复出原调制信号的过程。3.2 2FSK信号调制原理3.2.1 2FSK调制简述FSK（Frequency Shift Keying）称为频移键控，是数字频率调制。FSK使用数字基带信号来控制载波信号频率，也就是使用载波信号频率来传递数字信号。数字调制基本的方法是二进制调制，当调制信号为二进制信号时，即载波的频率只有两种状态时候，符号“0”对应于频率为f1的载波，符号“1”对应于频率为f2的载波，这两个载波频率各不相同并且它们的振幅和初始相位不变化，f1与f2之间可以瞬

32、时完成变化，该数字频率调制即为2FSK。数字信号调制系统中经常使用的一个调制方式就是2FSK，通过载波信号的频率来传送数字信号0与1。该调制的设计和实现非常容易，输出波形与输入波形变化不大，抗噪声与抗衰减的性能较好。因此，该调制方式在中低速数据传输应用较广。 2FSK信号的时域表达式 （3-1） 其中数字信号1对应于载波频率f1；数字信号0对应于载波频率f0一般来说，2FSK用数字信号来控制载波频率的调制方法有两种：直接调频法和键控法。初期通信传送的频移键控大部分使用了直接调频法，即使用矩形脉冲序列调制载波的频率。键控法则是两个输入和一个输出，受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立输入频

33、率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形质量高、稳定度高且易于实现，所以得到广泛的应用。3.2.2 调频法 设置输出为两个不同频率的码元，就是用二进制矩形基带脉冲信号去调制一个调频器。经常使用的控制方法是：当基带信号是低电平时（相当于“0”码），调整振荡器回路中某些元器件的参数比如电容或者电感，降低振荡器的频率（设为f2）；若基带信号是高电平时（相当于“1”码），调整振荡器谐振回路中的某些参数比如电容或者电感，提高振荡器的频率（设为f1），这样便是调频。直接调频法调频信号的相位是连续的，虽然调频容易实现，但是这种方法调制频率的速度比较慢，而且调制出的频率很不稳定，总而言之这种方法的特点是调

34、频器输出的2FSK信号的相位在相邻码元之间是连续不断的。调频器如图3-1所示。 图3-1 调频器3.2.3 键控法 在二进制数字调制中，若要产生2FSK信号也就是二进制移频键控信号，需要设置正弦载波信号的频率按照二进制基带信号的频率变化，变化在f1和f2两个点之间。二进制移频键控如图3-2所示。 图3-2键控法 在转换开关发生转换的那个瞬时时刻，高频振荡输出的两个电压常常不可能相等，当基带信号发生转换时，信号输出电压会发生跳变，这个现象是频率键控特有的，即不连续的相位。键控法输出的2FSK信号有较高稳定度的频率输出，键控法的输出波形质量高，转换速度快，而且不需要过渡频率。 若二进制基带信号的符

35、号1代表载波频率f1，符号0代表载波频率f2，则2FSK信号的表达式为： （3-2） 2FSK信号的时间波形如图3-3所示，波形g是由波形e和波形f叠加而成，也就是说2FSK信号是由两个不同载波的二进制振幅键控信号叠加而成。代表的是第n个信号码元的初相位。通常情况下，键控法调制的输出的和其下标n无关，仅仅与有关系，当输入的与改变时其相位是不连续的；当使用调频法时，不管与是否发生变化，的相位总是连续不变的，因此不仅与其下标有关，也就是说受第n个信号码元影响而且之间也会保持一定的关系。 图3-3 二进制移频键控信号的时间波形 （3-2）式中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列 （3-3）（3-3）

36、式中， （3-4）（3-2）式中g(t)是最大值为1并且持续时间为Ts的门函数， 就是对s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即 （3-5）（3-5）式中 是的取反，也就是说当=0时， =1；反之，当=1时， =0。所以可以得到 （3-6） 图3-4 2FSK调制原理图 一般来说，基带信号从“FSK基带输入”输入并分成两路输入，一个是通过电压比较器1获得的高/低电平，此电平和基带信号极性相同；另个是通过电压比较器2获得与同基带信号极性相反的高/低电平。将这两个电平各自接到模拟开关电路1和模拟电路2。由此可以得到：当基带信号是低电平即0，便开启模拟开关2，关闭模拟开关1，这时输出的就是FSK载波输

37、入2（第二路载波）；基带信号是高电平即1，便开启模拟开关1，关闭模拟开关2，这时输出的就是FSK载波输入1（第一路载波）。最后这两路输出再进行叠加便得到2FSK的调制信号输出。3.3 2FSK信号解调原理一般来说，2FSK数字信号的解调方法很多，如非相干检测法（包络检波法）、相干检测法、过零检测法、差分检测法等。通过公式（3-1）便可以得出结论，两个2ASK信号合成便可以得到一个2FSK信号，这两个2ASK信号一个是以w1为载频的基带信号s（t），另一路以w2为载频的为基带信号。3.3.1 相干检测法进行2FSK信号的解调相干检测法的解调电路也就是同步检波器，图3-5为它的原理框图所示。图3-

38、5相干检测法的原理框图相干解调器中有两个分路，FSK信号输入后，经过两个带通滤波器（BPF）后的输出变成两个分路ASK信号，这两个信号各自与对应的同步相干载波器相乘后通过低通滤波器以提取出基带信号的低频部分，过滤出去二倍信号。在抽样脉冲到来时判决器需对上、下两支路的低频信号的抽样值进行比较，如果上分路的低通滤波器输出为x1，下分路的低通滤波器输出为x2，则按公式（3-7）判决，判决后便可以还原出原始的基带数字信号输出。 （3-7） 其中，判决的规则是比较两个分路信号包络的大小。如果上分路的带通滤波器输出是，下分路的带通滤波器输出为，那么判决的准则为：若上分路信号的包络比下分路大，判决的结果是“

39、1”；反之，判决的结果是“0”。 3.3.2 非相干检测法进行2FSK信号的解调非相干检测法也称为包络检波法，该方法的电路原理框图是由两个2ASK解调电路组成，如图3-6。图3-6 非相干检测法的原理框图输入的信号为2FSK中频信号，输入信号分别通过频率为w1、w2的带通滤波器，用来分开两路信号，上分路的输出为，下分路的输出为。然后经过在t=kTb时刻抽样输出的包络检波器之后，得到包络和，然后将两路的包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决后还原原始的基带数字信号输出。3.3.3 差分检测法进行2FSK信号的解调 差分检测法的方法是通过比较输入信号和延迟的信号，信道上产生的失真将会干扰相邻

40、信号，所以最终的结果不会受太大的影响。事实上，当系统信号不延迟时，差分检测法由于检测的性能不佳故经常使用，但是在信道延迟失真的情况比较严重时时，其检测出来的性能优于其它的方法。3.3.4 过零检测法进行2FSK信号的解调 过零检测法的基本思想是：数字信号调频波的过零点数根据不同载波的频率而各有差异，如果在单位时间内记录输入信号通过零点的次数，便可以测试出来信号不同的高低频率，根据过零点数便可以发现频率的高低差异。放大2FSK的输入信号之后便得到矩形脉冲序列，通过微分和全波整流之后形成与频率相同变化的尖脉冲序列，该脉冲序列表示调频波的过零点。当尖脉冲在触发了宽脉冲发生器后将成为固定宽度的矩形波，

41、这个矩形波的直流分量也就是输入信号频率，脉冲波形密集代表输入信号的频率高。所以通过低通滤波器便能获得脉冲波的直流分量。因此便实现了频率与幅度之间转换，然后用户能通过直流分量幅度上的差异得到数字信号。沈阳工程学院课程设计 第4章 2FSK的System View仿真第4章 2FSK的System View仿真4.1 2FSK的信号调制仿真从第三章可知，2FSK调制我们有两种方法：键控法和调频法，在4.1.1和4.1.2中进行仿真4.1.1键控法进行仿真图4-1为2FSK信号键控法调制的System View仿真框图，图4-2为待调制信号的波形，图4-3为调制好的2FSK信号的波形。 图4-1 键

42、控法调制框图各模块的功能及参数设置：Token 0：载波信号，也是正弦波发生器，其频率分别为20Hz；Token 1：载波信号，也是正弦波发生器，其频率分别为120Hz；Token 2：键控开关，Input0=t1，Input1=t2，Control=t0；Token 3： PN码序列，用来产生二进制的随机基带信号，参数设置为Amplitude= 0.5v，Offset= 0.5v， Rate=10Hz Token 4，5：信号接收器；系统的定时参数：采样点为2401，采样频率为2000Hz。图4-2 键控法待调制信号图4-3 键控法已调制的2FSK信号 波形仿真分析：通过图4-2和4-3的调

43、制和已调波形观察可知，2FSK信号波形仿真较好，键控法的调制和仿真成功。4.1.2 调频法进行仿真图4-4为2FSK信号调频法调制的System View仿真框图，图4-5为待调制信号的波形，图4-6为调制好的2FSK信号的波形。图4-4 调频法调制框图各模块的功能及参数设置：Token 0：PN码序列，用来产生二进制的随机基带信号，参数设置为Amplitude= 0.5v，Offset= 0.5v，Rate=10Hz；Token 1：频率调制FM，Frequency=10Hz；Token 2，3：信号接收器。系统的定时参数：采样频率为2000Hz，采样点数为2000。图4-5 调频法待调制信号图4-6 调频法已调制的2FSK信号 波形仿真分析：通过图4-5和4-6的调制和已调波形观察可知，2FSK信号波形仿真较好，调频法的调制和仿真成功。4.