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rlc串联谐振电路的研究论文

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rlc串联谐振电路的研究论文

KK文案 专业 信誉 质量 助你无忧

串联谐振时阻抗最小,电压过大的话电流也过大,能量消耗大,同时也损伤元器件。所以不能过大量限为0~20v

谐振时,理论上是相等的,但由于元件参数并非理想参数,尤其是电感元件有一定的等效电阻,而非理想的纯电感。所以实验时,数据与理论值有一定差距。

UR与输入电压相等\x0dUL与UC大小相等,相位相反\x0d因为电路发生谐振的时候,有ωL=1/ωC\x0d电路中的总阻抗=R+jωL+1/(jωC)=R,相当于只有电阻R存在\x0d因此R上的压降UR就等于输入电压\x0d由于感抗和容抗的大小相等,但相位相反(一个是j,一个是-j),所以UL与UC大小相等,相位相反

简谐振动研究论文

可怜的娃们、我弟今天也编这个这。还让我帮他办报纸,我就汗死

骨笛遐想——浅析小提琴发声、调音的物理原理一.选题意义据我国最早的物理史学家吴南薰先生考证,世界上第一个人工制作的物理仪器就是在兽骨或竹管上挖孔并能吹出声音来的笛子。这既是一种乐器,也是一种声学仪器;我国古代对共鸣、弦的振动、管的音调的研究等都是通过乐器来进行的;希腊哲学家毕达哥拉斯发现了琴弦的长短与音高有一定的关系;从近代物理学发展来看,声学依旧占据着相当重要的部分,且与我们的生活息息相关;……许多同学都会演奏一些乐器,但对于弦乐器的调试却无从下手。我们结合已经学过的振动学知识,浅析西洋擦弦乐器——小提琴的发声原理,并为演奏者检音、调试提供理论依据和实验结果参考。二.相关物理知识实际的乐音由基频、谐波(泛音)、分音三部分组成。每一个乐音即周期性的振动都可以分解为许多不同频率、不同相位、不同振幅的简谐振动的叠加。简单的简谐振动即正弦振动或余弦振动的传播产生的声波叫做纯音,实际的乐音如歌唱声、乐器声等都不是简单的纯音,而是许多的纯音的叠加。在这些简谐振动中,频率最低的叫做基频,基频的能量往往是最大的。频率是基频整数倍的叫做谐波,其余的高频振动叫做分音。现代的分析中表明,还有低于基频的次声。因此,从物理上讲,音乐声应由三部分组成:乐音、在音乐中使用的噪声(如锣、鼓、沙锤、梆子等没有固定音调的打击乐器和海涛、流水、风声等效果声音)以及对音色有影响的在谐波中存在的一部分超声。一般来说,发生体振动的频率越高,人们听起来音调也越高;发生体的振动频率越低,人们听起来音调就越低。但音调与频率之间并不是严格按比例对应的。一般认为,频率每增高一倍,音调听起来就高一个八度,这仅仅限于中频段。在高音部分,听感偏低,即频率增加一倍,听起来不到高八度,而是偏低,于是要把频率调高些,以适应人的听觉。低音段则听感偏高,于是需要把频率调低些。乐音听起来有一定的强弱,即音的响度,这是乐音的第二个主观量。声音的能量越大,声强越大,听起来响度就越大。但是,这二者也不是按比例一一对应的。至于音色,更是一种主观感觉了。从传统来讲,决定音色的主要因素是频谱,所以常常根据频谱模仿各种音色。但据资料显示,实践表明:音的起始与结尾的瞬间状况,即“音头”和“音尾”,也同音色大有关系。音色不仅与频谱的组成(即基频、谐波和分音的数目、长短、相对强度、分音的不谐和程度及瞬态)有关,还与基频和谐波在听音区的位置有关,这是由于人耳对于多种频率的响度反映不同。音色也与听者距声源的距离有关,这是因为一个音中的各种成分的衰减不同。三.相关音乐知识音程,就是两个音音高之间的距离。在音乐上,音程用“度”表示。几度就是把起始音算在内,沿着音阶数有几个音名。钢琴上相邻两个键(包括黑键)之间差半音,两个半音等于一个全音。这也是一种表示音程的方法。音程与频率基本上是一一对应的关系。把两个相差八度音程之间的音顺次排列,就成为音阶。规定音阶中各个音的由来及其精确音高的数学方法叫做律制。最常用的三种律制是十二平均律、五度相生律和纯律。音阶中的各个音都有音名,由于生律的方法不同,不同律制生成音律中的同名音(例如都是 )其频率是不一样的。十二平均律是我国明代科学家朱载堉最先发明的,比西欧早了几十年。他将一个八度音程(频率比为2)按等比数列均分为十二份,得十二律。当前的钢琴和所有键盘乐器以及带“品”的弦乐器等,用的都是这种律制。数学表示:相邻两音之间的频率比均为: 即从任何一个音开始,比该音高半音的音,其频率是该音的频率乘 ;比该音低半音的音,其频率是该音的频率乘 ;以此类推,可得出所有音的频率。十二平均律有许多优点,比如它易于转调,简化了不同调的升、降半音之间的关系。在小提琴中,假如以 音的弦长为基准,那么小字一组(其中的 比 高两个八度) 、 、 、 、 、 、 对应的弦长之间按照十二平均律可由频率关系确定一组固定比值。四.研究与实验小提琴的弦是一根两端固定的细钢丝。在拨、擦弦线时产生的波列经两固定端反射,叠加后形成驻波,但其中包含有许多频率的波。在这里,我们只对决定音调高低的基频振动做出分析研究。驻波的基频振动所对应的为波长最长的振动,即弦长 。提琴弦线与指板之间的距离很小,用手指在指板上压紧琴弦不同位置而使得弦产生的形变量很小,可以忽略不计。则可认为弦上张力 ,及弦的质量线密度 保持不变,可得弦线中波速 近似恒定。因此,可认为有如下比例关系成立: 实验过程:一把小提琴,经专业乐师调音后,定下 音,再由一位有多年演奏经验的同学拨奏单音,多位乐感敏锐、受过专业训练的同学一起听辨,配合其他乐器校对各音高。记录及计算数据如下表。表中的k值定义如下:相差一个半音的两个音高对应 相差一个全音的两个音高对应 序号n 音高音名 比下音程差 弦长/mm 总长: 上述k值 第一次 第二次 第三次 平均值 计算值 理论值 误差率1 全音 全音 半音 全音 全音 全音 半音 其中弦长一栏为小提琴 弦(四根弦由粗到细依次叫作 、 、 、 弦,指的是该弦的空弦音)上对应各音高压指与琴码两固定点之间的距离,即参加振动的部分弦长。如上数据显示,平均误差率为,基本符合前文理论分析。五.结论我们总结出对于一把小提琴(邻弦相差五度)的自我调试方法:以一根弦,例如 弦,的空弦音 为标准,按音高关系计算出同一根弦上 所对应的弦的长度。取 音高即与 弦空弦音等高(这是小提琴的制作要求)。依次调整 弦的松紧、长度后,再算出 弦上 的音高,作为 弦的空弦音。……同理进行下去。此种方法适用于各类提琴及吉他等擦、拨弦乐器,但须注意:①对于比空弦音高出许多的音,计算方法误差较大。实验中在一根弦上进行多组数据测量只是为了便于计算、对比,得出结论;实际操作中应对各相邻琴弦依次校对。②大提琴与吉他相邻的弦空弦音相差四度,计算时应注意数据与小提琴不同。希望我们的研究能够对广大演奏弦乐器的音乐爱好者提供帮助。

一、选题的背景与意义: 优秀的跳远选手在跳远时,是在追求快速及有效率的助跑以及强力有效的起跳动作,并以适当的起跳角度起跳,但是这两者同时成立是非常困难的,因为助跑速度越快,往上跳跃就会更加困难。 在人体起跳的肌肉变化及弹簧振子运动方面,许多学者都进行过深入研究,但很少将两者结合起来,采用物理方法分析人体起跳的运动过程。本研究正是针对这一问题提出,有一定的理论创新意义。同时,在国际跳高、跳远等运动项目中,我国选手较为落后,本课题的研究成果可作为运动员调高、跳远运动项目的理论参考,对提高我们运动员的成绩具有较大的现实意义。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题: 三、研究的方法与技术路线: 拟研究大纲: 第一章 绪论 压缩弹簧弹起的物理原理 人起跳的条件 分段速度 起跳动作 起跳水平速度利用率 起跳垂直速度利用率 起跳角度 助跑速度利用率 速度 起跳技术 第二章 人起跳的物理原理 影响跳远成绩的主要因素 有关跳远助跑与助跑速度利用率的研究 有关跳远踩板研究 有关跳远起跳技术的研究 第三章 实验方法与步骤 研究对象 实验时间与地点 实验时间 实验地点 实验仪器 压缩弹簧压力部分 测量助跑分段速度部份 测量起跳动作部分 实验场地布置 受试者选取 受试者填写同意书及基本资料 建立选手基本资料 仪器校正与测试 实验目的与方法说明 基本能力测试 排定实验顺序 前测与后测 数据纪录、整理与分析 资料收集与处理分析 结果与讨论 第四章 结论与建议 研究结论 研究建议 四、研究的总体安排与进度: 五、主要参考文献: [1] 谢利民.弹簧振子运动的实际动力学分析[J].上海师范大学学报(自然科学版),,31(2):91-94. [2] 基特尔C.伯克利物理学教程,第一卷,力学[M].北京:科学出版社,1979. [3] 药树栋,宫建平.弹簧振子振动的探讨[J].大学物理,(2):22-24. [4] 肖波齐.基于Matlab的弹簧振子简谐振动研究[J].陕西科技大学学报,,26(6):116-119. [5] 卢德明主编.运动生物力学测量方法[M].北京体育大学出版社, 2001 [6] 李建英,李磊,郭甫. 十运会男子三级跳远运动员三跳技术运动学分析[J].成都体育学院学报.2008(03) [7] 宋亮,丁磊,巩磊. 对世界优秀男子三级跳远运动员运动技术的比较分析[J].体育科技.2008(01) [8] 罗陵,刘春伟. 三级跳远运动员李延熙三跳起跳技术的运动学分析[J].北京体育大学学报.2008(02) [9] 宋惠娟,王亚军. 我国部分优秀女子运动员三级跳远起跳若干速度指标的运动学分析[J].安徽体育科技.2006(05) [10] 王琨等.对肌肉生物力学研究有关问题的探讨[J].上海体育学院学报,,25(1):36-40. [11] Norris, Dave. (1988). Run~ups in the horizontaal jumps. Track Technique. 104. [12] Tidow, G.(1990). Model for teachi ng techniques and assessing movememts in athletics:The Long Jump Track Technique .113, 3607~3620.

串联型稳压电源毕业论文

去"幸福校园"网站看看,那的论文很多引言:直流稳压电源一般分为线性和开关电源两类。对于单片机数字控制的电路系统,通常采用基于PWM控制的开关电源。而对于放大器的模拟放大系统,采用线性稳压电源则更具有优势,线性直流稳压电源具有稳压和滤波的双重作用,产生的干扰很小,随着集成电路技术的发展,较高输出电流和数值可调的集成稳压器相继出现,由此而构成的线性直流稳压电源结构简单,维修方便,功率200W以下时,整机的体积也不大。一般来讲,线性直流稳压电源的纹波抑制比,电压调整率和噪声抑制等性能比开关直流稳压电源要好,更重要的是工作可靠,故障率低,更适合于放大器的模拟控制系统。因此,针对电荷放大器的需要,本文提出了一种基于集成稳压器的多输出线性直流稳压电源的设计。方案设计:一 (1)总体方案:直流稳压电源一般是由电源变压器T,整流滤波电路和稳压电路所组成,一般原理如下面的框图所示: 根据功能的要求,总体设计方案如下:

直流稳压电源的毕业论文不算太难,去那个591论文网找几篇现成的拼凑一下就行。我论文就这么来的,然后还真就过了。。O(∩_∩)O~

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石英谐振器毕业论文

石英晶体谐振器:昂贵、精确电子振荡电路:便宜、不精确

石英晶体振荡器主要优点包括极高的品质因数,高达10^5~10^6,良好的频率稳定性和温度稳定性。缺点是由于石英晶体振荡器属于机械系统,所以其谐振频率不能超过大约250MHz。

石英晶体谐振器起振容易,频率准备。电子振荡电路正好相反,但输出幅度大,带载能力强,频率可调。

石英晶体振荡器又名石英谐振器,简称晶振,是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动,当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时,振动便变得很强烈,这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性,就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点,被应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器因具有极高的频率稳定性,故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。

载波振荡电路论文的参考文献

振荡电流是一种大小和方向都随周期发生变化的电流,能产生振荡电流的电路就叫做振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。

电子信息工程论文参考文献

导语:电子信息工程的论文参考文献有哪些呢?下面是我分享的电子信息工程的论文参考文献,欢迎大家阅读。

1. 谢自美等 电子电路设计、实验、测试。 武汉: 华中科技大学出版社。 XX年7月。 二版

2. 全国大学生电子设计竞赛组委会。 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编XX. 北京: 北京理工大学出版社。XX年1月。 一版

3. 孙继平等 900mhz dds|pll在矿井无线通信系统中的应用 煤炭科学技术 XX年10期

4. 张肃文等 高频电子线路。 北京: 高等教育出版社。 1993年4月。 三版

5. 王正谋 protel电路设计实用教程。 北京: 电子工业出版社。 XX年6月。 一版

6. 郭勇等 protel 99 se 印刷电路板设计教程。 北京: 机械工业出版社。 XX年6月。 一版

7. 许自图 电子电路彷真平台与教程。 武汉: 华中科技大学出版社。 XX年1月。 一版

8. 全国大学生电子设计竞赛组委会。 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编94-99. 北京: 北京理工大学出版社。 XX年1月。 一版

9. 曾兴雯等 高频电子线路。 北京: 高等教育出版社。 XX年1月。 一版

10. 肖玲妮等 protel 99 se 印刷电路板设计教程。 北京:清华大学出版社。 XX年8月。 一版

11. 刘庆泉 任波 刘寅生 跳频通信中变通带锁相环路(pll)的研究 沈阳理工大学学报 XX年02期

12. 彭烨等 一种应用于fsk调制器的数字可编程振荡器 四川理工学院报 XX年01期

13. 王中亚 补家武 锁相环调频发射机的`研制 湖北工业大学学报 XX年01期

14. 汤万刚等 应用matlab通信工具箱的频率合成器系统分析与彷真 中国测试技术 XX年01期

15. 王彦 田丹丹 曹学科 基于fpga的小功率立体声发射机的设计 南华大学学报 XX年01期

[1](美)BruceMolay着,杨宗源,黄海涛译.Unix/Linux编程实践教程[M].清华大学出版社,2004

[2]姜毅,王兆青,曹丽.基于HTTP的实时信息传输方法[J].计算机工程与设计.2008(10)

[3]崔文婧.数字娱乐产业中流行文化对于电子游戏的影响[D].北京服装学院2010

[4]刘晓晖.SAP系统中不同物料分类的创建方法[D].上海交通大学2011

[5]封炜.基于GPS/GIS/GSM的物流信息监控系统的设计与实现[D].上海交通大学2011

[6]赵胤.基于SAP的离散制造型企业成本控制设计与实现[D].上海交通大学2011

[7]李长斌.驼峰空压站监控系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[8]闵国石.铁路工务作业安全控制系统的研究[D].上海交通大学2012

[9]龚俊.基于Javamail技术的企业Email安全管理系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[10]朱骁勇.基于SCCM的软件分发管理与软件封装模板助手[D].上海交通大学2013

[11]彭诚.基于GPS的物流车辆监控系统的设计和实现[D].上海交通大学2013

[12]苏政华.离散制造型企业的SAP系统FICO模块设计与实现[D].上海交通大学2013

[13]周昕毅.Linux集群运维平台用户权限管理及日志审计系统实现[D].上海交通大学2013

[14]徐朱平.SDP-21框架下项目管理在对日软件外包中的应用[D].上海交通大学2010

[15]刘进学.DeltaVDCS系统在丙烯均相聚合系统中的应用与研究[D].上海交通大学2010

[16]李立平.基于数据挖掘的勘探随钻分析系统[D].上海交通大学2010

[17]王平.半自动闭塞控制信息数字化传输系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[18]潘忠锐.铁路OA系统的设计与实现[D].上海交通大学2012

[19]黄怡君.银行业的存储虚拟化系统设计与实现[D].上海交通大学2012

[20]孙英.浅谈Flash与XML之间的通信[J].电脑知识与技术.2008(15)

有些网友觉得fsk调制技术论文文难写,可能是因为没有思路,所以我为大家带来了相关的例文,希望能帮到大家! fsk调制技术论文篇一 摘要 在本二进制移频键控调制解调电路中,Multisim仿真,其中调制系统由模拟开关电路以及两个射随、选频电路组成。解调是用非相干解调,即包络检波法。本方案的优点是产生的2FSK信号频率稳定度好,转换速度快,波形好。 关键词:射随/选频电路;模拟开关;包络检波; 目录 摘要 前言.................................................................................................................4 2FSK的调制解调原理介绍.....................................................................................................5 2FSK的调制原理.....................................5 2FSK信号的解调原理..................................6 二、各单元电路设计 ............................................................................................. 8 2FSK调制单元............................................8 射随、选频电路.......................................8 模拟开关电路........................................8 2FSK解调单元............................................9 三、总体电路与电路仿真 ................................................................................... 10 总体电路设计...........................................10 调制和解调的仿真结果图................................10 参考文献.......................................................13 设计总结 ............................................................................................................... 14 附件1: 各元件引脚图......................................................................................15 附件2: 元器件清单...........................................................................................16 前 言 2FSK是利用载频频率的变化来传输数字信息的。数字载频信号有相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供,它们之间的相位互不相关,这就叫相位离散的数字调频信号;若两个振荡频率由同一振荡信号源提供,是对其中一个载频进行分频,这样产生的两个载波就是相位连续的数字调频信号。 一、2FSK的调制解调原理介绍 2FSK的调制原理 FSK信号的产生有两种方法:直接调频法和频移键控法。 直接调频法是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器,如(a图)所示,使其能够输出两个不同频率的码元。虽然方法简单,但频率稳定度不高,同时转移速度不能太高。 频移键控法有两个独立的振荡器。它是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出,(b图)所示。 以上两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同,只是由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的,如(c)图所示;而开关法产生的2FSK信号则分别由两个独立的频率源产生不同频率的信号,故相邻码元的相位是不一定连续的,如(d)所示。 图 综上所述,我们这次设计采用键控法产生2FSK信号。 2FSK信号的解调原理 2FSK信号的解调可分为相干解调和非相干解调两种方法。其解调原 理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调,然后进行判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小,可以不专门设置门限。判决规定与调制规定相呼应,调制时若规定“1”符号对应载波频率f1,则接受时上支路的样值较大,应判为“1”;反之则判为“0”。 本次设计采用非相干法(即包络解调法),其方框图如下。 用两个窄带的分路滤波器分别滤出频率为f1和f2的高频脉冲经过包络检 波后分别取出它们的包络。把两路输出同时送到抽样判决器进行比较,从而判决输出基带数字信号。 图 设频率f1代表数字信号1;f2代表数字信号0,则抽样判决器的判决准则: x1-x2>0 判决输入为f1信号 X1-x2<0 判决输入为f2信号 式中x1和x2分别为抽样判决时刻两个包络检波器的输出值。 二、 各单元电路设计 2FSK调制单元 要将NRZ码经过2FSK调制成为2FSK信号,我们采用一个受基带脉冲控 制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。键控法产生的FSK信号频率稳定度可以做得很高并且没有过度频率,它的转换速度快,波形好。 射随、选频电路 图 射随、选频电路 电路中的两路载频由内时钟信号发生器产生,经过开关送入。两路载频分别经射随、LC选频、射随再送至模拟开关。 LC选频电路函数: f2LC 模拟开关电路 输入的基带信号由转换开关分成两路,一路控制f1=8KHz的载频,另一路经倒相去控制f2=4KHz的载频。当基带信号为“1”时,模拟开关1打开,模拟开关2关闭,此时输出f1=8KHz,当基带信号为“0”时,模拟开关2开通。此时输出f2=4KHz,于是可在输出端 得到FSK已调信号。 4066模拟开关电路如下图所示: 图 4066模拟开关电路 CD4066是四双向模拟开关,主要用作模拟或数字信号的多路传输。引出端排列与CC4016一致,但具有比较低的导通阻抗。另外,导通阻抗在整个输入信号范围内基本不变。CD4066由四个相互独立的双向开关组成,每个开关有一个控制信号,开关中的p和n器件在控制信号作用下同时开关。这种结构消除了开关晶体管阈值电压随输入信号的变化,因此在整个工作信号范围内导通阻抗比较低。 2FSK解调单元 2FSK信号的解调方法有:包络检波发、相干解调发、鉴频法、过零点检测法等,在这次课设中我们采用包络检波法。 由于一路2FSK信号可视为两路2ASK信号,所以,2FSK信号也可以采用包络检波解调。性能分析模型如下所示: 图 解调原理框图 与同步检测法解调相同,接收端上下支路两个带通滤波器的输出波形和分别表示为下式 : 观察上述的公式和实验框图可把其实验框图和实验波形图一起表示,同学们可以再进一步了解一下 包络检波器是一种线性不失真检波电路,其主要指标是:电压传输系数(检波效率)、输入阻抗。 在选择检波器的元件参数时,二极管的导通电压尽可能小. 三、 总体电路与电路仿真 总体电路设计 以下电路即为本次设计的调制解调电路: 图 Multisim仿真电路 . 经过放大、选频后送入模拟开关调制出2FSK信号。然后将调制信号送 入解调器,经滤波、整流后解调处所用信号。 调制和解调的仿真结果图 图 调制电路仿真结果 其中上面的正弦波即为调制出的2FSK信号,下面的为输入的同频率的方 波信号,与2FSK信号做对比。 图 解调电路仿真结果 以上即为出的波形图,其中蓝色的线表示的是判决门限电平,与绿色的作对比。当解调出的波大于判决门限电平时,输出“1”,反之则输出“0”。红色的线即代表输出结果。 参考文献: [1] 侯丽敏.通信电子线路.清华大学出版社.2008 [2] 谢阮清.解月珍.通信电子线路.北京邮电大学出版社.2000 四、设计总结 本次课程设计的目的是让我们掌握电子系统的一般设计方法,掌握2FSK调制器的调制原理以及2FSK调制器的设计方法,同时也让我们巩固了本学期所学的理论知识并能够指导实践。 附件1:各元件引脚图: 1、74LS04非门芯片引脚图 2、CD4066多路复用开关 附件2:元器件清单 fsk调制技术论文篇二 第一章:绪论 引言 随着电子计算机的普及,数据通信技术正在迅速发展。数字频率调制是数据通信中常见的一种调制方式。频移键控(FSK)方法简单,易于实现,并且解调不须恢复本地载波,可以异步传输,抗噪声和抗衰落性能也较强。因此,FSK调制技术在通信行业得到了广泛地应用,并且主要适用于用于低、中速数据传输。 由于FSK调制解调原理相对比较简单,作为数字通信原理的入门学,理解FSK后可以容易理解其他更复杂的调制系统,为以后的进一步发展打下基础。 FSK简介 数字频率调制又称频移键控(FsK—Frequency Shift Keying),二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息,即用所传送的数字消息控制载波的频率。 2FSK信号便是符号“1”对应于载频,而符号“0”对应于载频(与不同的另一载频)的已调波形,而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲,数字调频可用模拟调频法来实现,也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频,是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法 则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现,故应用广泛。 第二章:理论基础 2FSK 调制原理及方法 2FSK调制的基本原理 用基带信号f(t)对高频载波的瞬时频率进行控制的调制方式叫做调频,在数字调制系统中则称为频移键控(FSK)。频移键控在数字通信中是使用较早的一种调制方式,这种方式实现起来比较容易,抗干扰和抗衰落的性能也较强。其缺点是占用频带较宽,频带利用串不够高,因此,额移键控主要应用于低、中速数据的传输,以及衰落信道与频带较宽的信道。 2FSK信号的表达式和波形图 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中,载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为: (式) 假设二进制序列s(t)为l01001时,则2FSK信号的波形如图所示 图 2FSK信号的波形 从图中可以看出,一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。因此,2FSK信号的时域表达式又可写成 式中:g(t)为单个矩形脉冲,脉宽为 Ts; ax是ax的反码,若ax=1,则ax=0;若ax=0,则ax=1,于是n和n分别是第n个信号码元的初相位。在移频键控中,n和n不携带信息,通常可令和为零。 2FSK信号的带宽 由式()可知,2FSK信号可以看成是两个不同载频的振幅键控信号之和,因此它的频带宽度是两倍数字基带信号带宽(B)与fc2fc1之和,即:BW2Bfc2fc1sfc2fc1 2FSK调制方案的比较 2FSK信号产生的方法主要有两种。一种可以采用模拟电路来实现(即直接调频法);另一种可以采用键控法来实现。 (1) 直接调频法原理 所谓直接调频法,就是用数字基带信号去控制一个振荡器的某种参数而达到改变振荡频率的目的。如图所示 图 直接调频法原理框图 (2)键控法原理 该方法就是在二进制基带矩形脉冲序列的控制 下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通,使其在每一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一。其原理如图所示,它将产生二进制FSK信号。图中,数字信号控制两个独立振荡器。门电路(即开关电路)和按数字信号的变化规律通断。若门打开,则门关闭故输出为f1,反之则输出f2。这种方法的特点是转换速度快、波形好,而且频率稳定度可以做得很高。频率键控法还可以借助数字电路来实现。 以上两种FSK信号的调制方法的差异在于:由直接调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。(这一类特殊的FSK,称为连续相位FSK而键控法产生的2FSK信号,是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成,故相邻码元之间的相位不一定连续。 图2.. 键控法原理框图 2FSK调制方案的选择 我们组选择采用键控法来产生2FSK信号,主要基于以下2个原因: 1:直接调频法产生的移频键控信号虽易于实现,但由于是同一振荡器产生两个不同频率的信号,在频率变换的过渡点相位是连续的,其频率稳定度较差。而且这种方法产生的FSK信号频移不能太大,否则振荡不稳,甚至停振,因而实际应用范围不广,仅适用于低速传输系统。 2:频率键控法是用数字矩形脉冲控制电子开关,使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换,从而在输出端得到不同频率的已调信号。由于产生f1和f2载频是由两个独立的振荡器实现,则输出的2FSK信号的相位是不连续的。这种方法的特点是转换速度快,波形好,频率稳定度高,电路不甚复杂,在实用中可以用一个频率合成器代替两个独立的振荡器,再经分频链,进行不同的分频,也可得到2FSK信号。 2FSK信号解调方案的比较与选择 数字调频信号的解调方法很多,如相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。下面就相干检测法、非相干检测法、过零检测法和差分检测法进行介绍。 滤波+包络检波法 2FSK信号的包络检波法解调方框图如图所示,其可视为由两路2ASK解调电路组成。这里,两个带通滤波器(带宽相同,皆为相应的2ASK信号带宽;中心频率不同,分别为f1、f2起分路作用,用以分开两路2ASK信号,上支路对应 下支路对应,经包络检测后分别取出它们的包络及,;抽样判决器起比较器作用,把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较,从而判决输出基带数字信号。若上、下支路及的抽样值分别用表示,则抽样判决器的判决准则为 图 2FSK信号包络检波方框图 相干检测法 相干检测的具体解调电路是同步检波器,原理方框图如图所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法,起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘,再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号,取出含基带数字信息的低频信号,抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值 可还原出基带数字信号。 进行比较判决(判决规则同于包络检波法),即 图 2FSK相干检测方框图 过零检测法 单位时间内信号经过零点的次数多少,可以用来衡量频率的高低。数字调频波的过零点数随不同载频而异,故检出过零点数可以得到关于频率的差异,这就是过零检测法的基本思想。过零检测法方框图及各点波形如图所示。在图中,2FSK信号经限幅、微分、整流后形成与频率变化相对应的尖脉冲序列,这些尖脉冲的密集程度反映了信号的频率高低,尖脉冲的个数就是信号过零点数。把这些尖脉冲变换成较宽的矩形脉冲,以增大其直流分量,该直流分量的大小和信号频率的高低成正比。然后经低通滤波器取出此直流分量,这样就完成了频率——幅度变换,从而根据直流分量幅度上的区别还原出数字信号“1”和“0”。 图 过零检测法方框图及各点波形图 . 4 差分检波法 差分检波法的原理如图所示,输入信号经接收滤波器滤除带外无用信号后被分成两路,一路直接送到乘法器(平衡调制器),另一路经时延τ送到乘法器,相乘后再经低通滤波器提取信号。解调的原理可作如下说明:设输入为 ,它与时延之波形的乘积为Acos(0)t Acos(0)tAcos(0)(t) 2V(A2)COS(0)若用低通滤波器除去倍频分量,则其输出为 可见,V是角频率偏移的函数,但却不是一个简单的函数关系。现在我们是当地选择使cos00 2sinV(A)sin 当02时 01则有=,故此有 22时 或 V(A2)sin 当0 2V(A) 当02时 若角频偏较小;<<1,则有 2V(A) 当02时 或 由此可见,当满足条件 鉴频特性所要求的。 cos00及<<1时,输出电压V将与角频偏呈线性关系。这是 2FSK解调方案的选择 过零检测法较其他三种分析方法更简单,因此我们决定用过零检测法来实现FSK信号的解调。 FSK系统性能 Pe 对于FSK采用非相干解调,在高斯白噪声信道环境下的平均误码率为:E1b)22N0 Eb N对于一个实际通信设备,其性能一般较理论性能在0上要恶化几个dB,一般可达(23dB)。 因而,对于一个调制方式已确定的信道设备,对于其误码率的测量是一个十分重要的环节。一方面可以衡量其在实际信道环境下的性能,比理论值所恶化的程度;另一方面,通过测量设备的信道误码率指标,可以判断当前设备是否工作正常。 对设备信道误码率指标的测量,不仅仅对该设备的性能有所了解,同时它也是通信系统工程方面(系统建立、维护)重要的工具。 1.误码率测量 对信道误码率的测量一般需通过误码测试仪进行。误码测试仪首先发送一串伪码给信道设备,信道设备将FSK信号发送,并经信道返回(主要是完成加噪功能),然后解调。将解调之后的数据再送入误码测试仪进行比较,将误码进行计数。而后将误码率显示出来: Pe接收的误码数 发送的总码数 3.调制指数 调制指数(h,单位为bit/Symbol),也被称为带宽效率,是以bit/s/Hz为单位来度量。较高的h会有较高的设备费用、复杂性、线性、以及为了保持与低h系统相同的误比特率而引起的SNR的增加。 信噪比(SNR:Signal to Noise Ratio)工程应用中,SNR的定义信号和噪声在功率上的比值。 总结:通过FSK调制,可以采用直接调频或频移键控,将数字信号调制为以频率表示的余弦波信号,在传播中有效防止误码的发生,提高传输可靠性。FSK检波可采用相干检测法、非相干检测法、过零检测法和差分检测等方法,从而将包含在余弦波中的信号恢复,已达到数字传输的目的。

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