2FSK課程設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)開題報(bào)告學(xué)生姓名：馮愛學(xué) 號(hào)：12050743X07學(xué)生姓名： 郝錦學(xué)號(hào)：12050743X16學(xué) 院、系：電子信息工程系專 業(yè)：通信工程設(shè) 計(jì) 題 目：基于VHDL語言的2FSK調(diào)制解調(diào)指導(dǎo)教師: 辛潔2015 年 9 月 29 日課 程 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告1結(jié)合課程設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫1000字左右的文獻(xiàn)綜述：一、課題背景  數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展與數(shù)字器件的廣泛使用，使得數(shù)字信號(hào)處理在通信 系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越重要?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)中，由于數(shù)字信號(hào)較模擬信號(hào)的抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲積累傳輸質(zhì)量好、保密性高，偏于與計(jì)算機(jī)連接，通信設(shè)備便于集

2、成化、小型化、智能化，便于差錯(cuò)控制等優(yōu)勢(shì)，信號(hào)往往采用數(shù)字進(jìn)行傳輸。  數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)是現(xiàn)代通信的一個(gè)重要的內(nèi)容,在數(shù)字通信系統(tǒng)中, 由于基帶數(shù)字信號(hào)包含了豐富的低頻部分,如果要遠(yuǎn)距離傳輸,特別是在有限帶寬的高頻信道無線或光纖信道傳輸時(shí),必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制,使基帶信號(hào)的功率譜搬移到較高的載波頻率上,這就稱為數(shù)字調(diào)制(Digital Modulation) 。它可以分別對(duì)載波的幅度、頻率、相位進(jìn)行調(diào)制,于是有ASK(移幅鍵控)、FSK(移頻鍵控)、PSK(移相鍵控)等調(diào)制方式。數(shù)字調(diào)制同時(shí)也是時(shí)分復(fù)用的基本技術(shù),其中FSK是利用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率,是

3、信息傳輸較早的一種傳輸方式。數(shù)字調(diào)頻調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。它是一種主要用于中低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔鬏敿夹g(shù)。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字信息，急用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于一個(gè)載頻，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于另一個(gè)載頻的已調(diào)波形，而且與之間的改變是瞬間完成的。2FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)不僅可以更加精確的處理信號(hào)相位，提高系統(tǒng)頻帶寬度，而且還可使用數(shù)字電路和軟件相結(jié)合的方法，在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）也在電力線載波通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，還適用新型鐵路信號(hào)安全設(shè)備的研制開發(fā)。課題來源于老師，旨在更佳知曉

4、2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)并將其仿真。  2FSK的產(chǎn)生可用鍵控法，及時(shí)利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)倆個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，最終輸出的是2FSK調(diào)制信號(hào)。鍵控法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn)，故應(yīng)用廣泛。2FS的解調(diào)方法有多種，例如鑒頻法，過零檢測(cè)法，相干檢測(cè)法，非相干檢測(cè)法，差分檢波法等。 二、目的及意義  了解2FSK調(diào)制解調(diào)的基本理論，分析設(shè)計(jì)一個(gè)完整的2FSK發(fā)送與接收系統(tǒng)，并完成對(duì)系統(tǒng)的仿真分析與設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)通信原理及其相關(guān)知識(shí)，并學(xué)會(huì)所學(xué)的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)內(nèi)容，熟悉和掌握Quartus的使用方法，對(duì)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)原

5、理及其實(shí)現(xiàn)有較深的理解，下載文檔到電腦，查找使用更方便2下載券  20人已下載下載 還剩3頁未讀，繼續(xù)閱讀即將社會(huì)參加工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，收集資料、消化資料和綜合資料的能力等等。  通過課程設(shè)計(jì)，將會(huì)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)與獨(dú)立完成工作的能力是對(duì)即將走向工作崗位的學(xué)生一次考驗(yàn)和挑戰(zhàn)，也是對(duì)四年所學(xué)專業(yè)知識(shí)的溫習(xí)與運(yùn)用，還要把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。三、技術(shù)要求  要掌握2FSK的調(diào)制與解調(diào)的基本理論。學(xué)習(xí)使用Quartus軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真的基本方法和基本技能，學(xué)會(huì)利用仿真手段對(duì)于系統(tǒng)的基本理論進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。要通過對(duì)系統(tǒng)仿真對(duì)通信課程理論的理解，拓展

6、知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)和研究的興趣。四、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件 經(jīng)過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，對(duì)通信原理、單片機(jī)基礎(chǔ)、現(xiàn)代無線通信、模擬電子技術(shù)等課程的的掌握，具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。最重要的是大學(xué)期間有過兩次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的鞏固和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，這對(duì)本次設(shè)計(jì)意義重大。在文獻(xiàn)和資料方面，有學(xué)校圖書館為后盾，自備電腦一臺(tái)及各種相關(guān)軟件，同時(shí)，移動(dòng)通信、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、通信電子線路等課程資料常備案頭。信息工程系計(jì)算機(jī)中心為畢業(yè)設(shè)計(jì)提供專用實(shí)驗(yàn)室，配備服務(wù)器1臺(tái)，客戶機(jī)100臺(tái)，連接因特網(wǎng)。并提移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室、PROTEUS 仿真實(shí)驗(yàn)室、單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備為畢業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)

7、。學(xué)習(xí)了移動(dòng)通信，信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用，通信電子線路， Matlab程序設(shè)計(jì)等課程。隨著校園網(wǎng)開通的實(shí)現(xiàn)，以及電腦應(yīng)用教育在教師和管理人員方面的普及，各方面的條件都已具備。 課 程 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、研究和解決的問題分析研究2FSK調(diào)制/解調(diào)的基本理論，設(shè)計(jì)一個(gè)具體的2FSK發(fā)送與接收系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的性能（如BER性能）進(jìn)行分析。相對(duì)于其他調(diào)制方式，指出2FSK調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)過大量收集資料，設(shè)計(jì)出硬件電路原理圖，分析電路，并對(duì)其進(jìn)行仿真，分析系統(tǒng)性能。 要將NRZ碼經(jīng)過2FSK調(diào)制成為2FSK信號(hào)，我采用一個(gè)受

8、基帶脈沖控制的開關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立頻率源的振蕩作為輸出。鍵控法產(chǎn)生的FSK信號(hào)頻率穩(wěn)定度可以做得很高并且沒有過渡頻率，它的轉(zhuǎn)換速度快，波形好。晶振模塊由晶體4096和反相器7474組成，其輸出一個(gè)矩形脈沖，矩形脈沖經(jīng)過分頻器7474，進(jìn)行一次分頻，把信號(hào)送給數(shù)字鍵控開關(guān)。一次分頻輸出的信號(hào)經(jīng)過二次分頻后，也送入數(shù)字鍵控開關(guān)，這樣兩個(gè)獨(dú)立的振蕩器就設(shè)計(jì)好了。因?yàn)橐ㄟ^選擇不同頻率的高頻振蕩信號(hào)來實(shí)現(xiàn)FSK的調(diào)制。所以我采用2個(gè)D觸發(fā)器7474來進(jìn)行分頻。由芯片4053構(gòu)成數(shù)字鍵控開關(guān)，4053是一個(gè)三路二選一模擬開關(guān)，通過它對(duì)兩路輸入信號(hào)進(jìn)行輸出選擇。其次，通過上、下兩個(gè)帶通濾波器，濾去帶外噪

9、聲，濾除掉高次諧波并將小信號(hào)放大。這里我用放大器741和電容、電阻構(gòu)成。 然后用Quartus這個(gè)軟件進(jìn)行仿真，得出結(jié)果。二、基本原理：  1、FSK數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制原理（1）模擬調(diào)頻模擬調(diào)頻器2FSK信號(hào)可利用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得，這是頻率鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法，被稱為模擬調(diào)頻。用模擬調(diào)頻法時(shí)，由于1與2改變時(shí)，e0(t)相位是連續(xù)的，故n、n不僅與第n個(gè)信號(hào)碼元有關(guān)，而且n與n之間也應(yīng)保持一定的關(guān)系。原理圖1如下： 二進(jìn)制數(shù)據(jù) 2FSK輸出 圖1 模擬調(diào)頻器（2）鍵控法 2FSK調(diào)制是使用倆個(gè)不同頻率的載波信號(hào)來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列可以用二進(jìn)制“1”來

10、對(duì)應(yīng)載頻f1，而“0”用來對(duì)應(yīng)于另一個(gè)載頻f2，這個(gè)可以用脈沖序列在控制開關(guān)電路對(duì)倆個(gè)不同的獨(dú)立的載頻f1、f2進(jìn)行選擇，原理圖2如下：圖2 2fks的調(diào)制原理 2、2FSK數(shù)字系統(tǒng)的解調(diào)原理  2FSK信號(hào)的常用解調(diào)方法為非相干檢測(cè)法和相干檢測(cè)法。 （1）非相干解調(diào)   經(jīng)過調(diào)制后的2fsk數(shù)字信號(hào)通過倆個(gè)頻率不同的帶通濾波器我w1、w2濾出不需要的信號(hào)，然后將這倆種經(jīng)過濾波的信號(hào)分別通過包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號(hào)同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來的信號(hào)就是調(diào)制前的輸入信號(hào)。其原理圖如圖3所示：圖3 非相干解調(diào)2）相干解調(diào) 經(jīng)過調(diào)制的2FSK信號(hào)分別通過帶通濾波器w1、w2進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別用低通濾波器濾波、抽樣判決器抽樣，輸出的信號(hào)就是調(diào)制前的信號(hào)。原理圖如圖4所示：圖4 2FSK 相干解調(diào)參考文獻(xiàn)1 鄭筆耕.數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)的分析.科技資訊,2007,11(b)：942 陳華鴻.頻移鍵控(FSK)及其最新應(yīng)用.應(yīng)用技術(shù),2000,99:36383 段吉海，黃智偉.基于CPL