2FSK调制解调技术：键控法实现与非相干解调

"本文主要介绍了2FSK调制与解调电路的基本原理和设计方法，包括调制部分的键控法实现以及解调部分的非相干包络解调法。在调制过程中，通过二进制基带矩形脉冲信号调制调频器或者利用开关电路选择不同频率源来产生2FSK信号。而在解调时，采用两个窄带滤波器对信号进行分离，然后通过包络检波和抽样判决器恢复基带数字信号。" 2FSK（Frequency Shift Keying，频移键控）是一种模拟调制技术，用于将数字信号转换为模拟信号以便于无线传输。2FSK系统由调制和解调两部分组成。 **调制部分：** 2FSK调制有两种主要方法。第一种是使用二进制基带脉冲信号调制调频器，生成两个不同频率的码元，如(a)图所示，这会产生相位连续的2FSK信号。另一种方法是通过开关电路根据基带脉冲选择两个独立频率源的振荡，产生相位不连续的2FSK信号，如(b)和(d)图所示。本次设计采用键控法，即开关电路根据输入的数字信号控制高频振荡器的开关状态，以切换两个不同的工作频率，从而实现2FSK调制。 **解调部分：** 2FSK信号的解调通常分为相干解调和非相干解调。本次设计采用非相干解调，即包络解调法。该方法通过两个窄带滤波器分别滤出2FSK信号中的两个不同频率成分，经过包络检波提取信号的幅度信息。然后，将这两路输出送入抽样判决器进行比较，根据判决准则决定输出的基带数字信号。当信号频率对应于数字"1"时，上支路输出为正弦波加窄带高斯噪声的包络；对应于数字"0"时，下支路输出为窄带高斯噪声的包络。抽样判决器比较两路输出的大小，根据判决准则确定最终的数字信号。 **设计中的关键单元：** 1. **时钟脉冲产生和分频器**：这部分通常由晶体振荡器（如4096Hz晶振）和分频器组成，提供稳定的时钟信号，用于同步调制和解调过程。 2. **2FSK调制单元**：通过开关电路根据NRZ码（Non-Return-to-Zero，非归零码）选择频率源，生成2FSK信号。 3. **分路滤波器**：用于从接收到的2FSK信号中分离出两个不同频率的成分。 4. **包络检波器**：检测信号的幅度变化，提取出信号的包络。 5. **抽样判决器**：比较两个频率分支的输出，依据判决准则输出数字信号。 在实际应用中，2FSK由于其抗干扰能力强、频谱利用率高和实现简单等特点，被广泛应用于无线通信系统，例如蓝牙、Wi-Fi等。理解2FSK调制解调的基本原理对于设计和分析无线通信系统至关重要。