t - 國立宜蘭大學

Report
實驗十九
頻率轉移鍵制(FSK)同步解調
Wireless Communication Network Lab.
曾志成
國立宜蘭大學 電機工程學系
[email protected]
http://wcnlab.niu.edu.tw
註:本教材主要是修改自「通訊系統實驗」作者趙亮琳與范俊杰教授所提供之教學資源
實驗目的
Wireless Communication Network Lab.

學習用鎖相迴路做 FSK 解調的原理及方法。
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原理說明 (1/6)
Wireless Communication Network Lab.


在實驗十七中曾提到FSK基本上就是FM,只
不過它輸入的調變信號是數位信號而已。因此,
在做FSK解調時,應可利用FM解調電路來完
成。
在實驗十六中已學到利用鎖相迴路做FM解調
的原理,本實驗將繼續利用鎖相迴路來做FSK
解調,其結構如圖 19-1所示。圖中的鎖相迴路
及低通濾波器構成FM解調電路,其詳細原理
請參考實驗十六,以下僅略述各方塊之作用。
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原理說明 (2/6)
Wireless Communication Network Lab.
圖 19-1 FSK同步解調結構及波形
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原理說明 (3/6)
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• 鎖相迴路:負責將接收信號VR(t)頻率的變化轉成
•
•
VPLL(t)電壓的變化,應注意的是由於VR(t)的頻率變
化較快(在極短的時間內要從fH變成fL或從fL變成fH),
所以鎖相迴路內之LPF必須有較大的頻寬才能使
VCO之輸出頻率能快速的改變以便保持鎖住VR(t) 。
低通濾波器:由於鎖相迴路內之LPF必須有較大的
頻寬致使其輸出之VPLL(t)會含有稍微劇烈的波形變
化,所以要串接一個低通濾波器將波形濾成較為平
緩的VLP(t) 如圖 19-1 的註解方塊所示。
比較器:將VLP(t)之波形改變成只有 High、Low 兩
種電壓的數位波形 ,如圖 19-1 的註解方塊所示。
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原理說明 (4/6)
Wireless Communication Network Lab.

本實驗的第二部分將整合CVSD調變、解調電
路,曼徹斯特碼編碼、解碼電路及新完成的
FSK調變、同步解調電路。整個實驗系統如圖
19-2 所示。
• 在傳送端的CVSD調變是負責將類比輸入轉成NRZ,
•
曼徹斯特碼編碼電路則是將時脈信號與NRZ 信號
結合成曼徹斯特碼,再經過FSK調變後送出。
在接收端則是將接收信號經FSK同步解調成曼徹斯
特碼,再由曼徹斯特碼解碼電路將信號分解成時脈
信號和NRZ信號,最後由CVSD解調電路將NRZ信
號復原成類比信號。
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原理說明 (5/6)
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課本的圖有誤
課本的圖有誤
圖 19-2 FSK 實驗系統 ( 同步解調 )
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原理說明 (6/6)
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1
16
0 . 1u
VT
15
2
+ 12 V
Out
3 9k
5 . 1k
3
Multiplier
&
Sine
s haper
+ 12 V
+
1 0u
5 . 1k
+1
4
13
GND
6
12
+ Vcc
5
C
11
V CO
10
0 . 00 1u
1 5k
+
1u
7
Rc
8
R
2 20
14
C urrent
Switch
FSK in
9
VD
XR2206
5k
2 . 2k
R2
À£±±®¶Àú¾¹
0 . 1u
VR
A
+ 12 V
16
P L L in
V DD
0 . 1u
14
2
P . C. in
3
4
V CO ou t
¬Û¦ ì°»
´ú¾¹ II
6
P.C . I
out
5 0k
V P LL
1k
VCO
11
VCO in
C
In
·½·¥
À H½¢¾¹
12
R2
1 00 k
2 2k
C3
3
7
1M
V LP
2
6
4
Out
3
In
1 00 k
1k
7
Vo
1
Out
4
-1 2V
5 0k
Demod.
out
Ra
Rb
¤ñ¸û¾¹
1 0k
§C³qÂoªi¾¹
C D4046
Vss
Âê¬Û°j¸ô
8
15
圖 19-3 FSK 同步解調實驗電路
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3
8
+
L M 31 1
_
-1 2V
0 . 1u
7 80 5
2
+
2 L_ F 35 6
0 . 1u
1 0k
In hi b i t
R2
10
RL
5
R1
2 . 7k
1
2 00 p
0 . 00 47 u
R1
+ 12 V
C4
R
1
9
7
+ 12 V
0 . 1u
13
C1
2 00 p
2 00 p
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電路說明 (1/5)
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
本實驗的第一部分為FSK同步解調,電路如圖
19-3所示,圖中各單元之功能簡述如下:
• 壓控振盪器:做為FSK調變電路,用來產生FSK信
•
號供解調電路使用。
鎖相迴路:當鎖住時,VCO out端之頻率等於接收
信號VR(t)之頻率。由CD4046之VCO特性圖 19-4 可
看出,當VR(t)之頻率等於fH時,VPLL(t) =VH;當VR(t)
之頻率等於fL時,VPLL(t) = VL。不過由於受限於鎖
相迴路內之 LPF,VPLL(t)並不能理想的出現只有VH
及VL兩種電壓的數位波形,而是出現像圖 19-1註解
方塊所示的波形。
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電路說明 (2/5)
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f
fH
fL
v
VL
VH
圖 19-4 CD4046之VCO特性
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電路說明 (3/5)
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

低通濾波器:為了使鎖相迴路能鎖住VR(t)頻率之快速
變化,PLL 內之LPF頻寬不能太小,所以PLL輸出之
VPLL(t)波形像圖 19-1 註解方波所示的那樣,會有較劇
烈的變化,若直接將VPLL(t)接給比較器,很可能造成
比較器的輸出會多出幾次High、Low的變化,所以必
須在PLL之後串個低通濾波器將波形濾成較平坦的
VLP(t),如圖 19-1 註解方塊所示之波形。另外,由於
VPLL(t)輸出之前已經被0.1μF之電容濾除直流了,所以
直接從低通濾波器之 In端輸入即可。
比較器:由於VLP(t)之波形已呈現明顯的 High、Low
區隔,所以比較器很容易正確地將波形改變為只有 5
V、0 V 的方波VO(t) 。
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電路說明 (4/5)
Wireless Communication Network Lab.

本實驗的第二部分是完成圖 19-2的系統,整個
實驗電路如圖 19-5所示,圖中的灰色方塊部分
即是圖 19-3的FSK調變、解調電路,其餘的部
分完全和實驗十三、十四、十八相同,在此不
再重複。
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電路說明 (5/5)
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圖 19-5 FSK實驗系統電路 ( 同步解調 )
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