模拟通信系统的设计与实现

模拟通信系统的设计与实现

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目录

第1 章设计内容..................................................................................错误！未定义书签。

第2 章实现方法 (2)

2.1 信号产生模块...............................................................................错误！未定义书签。

2.2载波产生模块................................................................................错误！未定义书签。

2.3调制器............................................................................................错误！未定义书签。

2.4 解调器 (3)

第3 章设计平台 (4)

3.1 硬件平台 (4)

3.2 软件平台 (4)

第 4 章实际电路 (5)

4.1 FM调频电路 (5)

4.2 振荡器 (6)

4.3 AM调频电路 (7)

第 5 章实验调试过程 (8)

第 6 章结论与感想 (10)

参考文献 (12)

第 1章设计内容根据图1模拟通信系统框图确定设计思路。

图1.1 本设计主要完成以下模块

a. 信号源产生模块（语音低频信号）

b. 载频信号产生模块（载波）

c. 调制器

d. 解调器

第 2 章实现方法

2.1 信号产生模块

实现方法1：RC振荡器

，要求f=1kHz。

振荡频率f=12RC

实现方法2：专用芯片8038

本实现由于条件限制，直接采用低频信号输出，使f=1kHZ。

2.2载频信号产生模块

要求振荡频率f=10.7MHz

实现方法1：LC振荡器

可以用西勒电路，也可用克拉泼电路。

实现方法2：压控振荡器

压控振荡器通过电压控制振荡器输出频率，一般是用电压控制变容二极管来实现，它可以产生很高的振荡频率。

实现方法3：石英晶体振荡器

石英晶体振荡器最大的优点是频率稳定度高，缺点是输出频率可调范围比较窄。

实现方法4：数字振荡器

可以用VHDL编程用EPLD或PFGA实现，也可以用C语言编程用单片机来实现。但产生的波形为方波（或者矩形波）。由于单片机课程还没有学习，因此这次不采用这些方式。

本模块采用FM调频波自带载波10.7MHZ。

2.3调制器

方案一AM调制器

实现方法1：模拟相乘器

模拟相乘器实现两信号（调制信号与载频）的相乘，从而产生差频与和频，从而实现频谱的线性搬移，它产生无用频率分量少，是调制AM实现的最好方

法。

实现方法2：分立元件

如二极管电路等，只要能实现频谱线性搬移，均可用于调制AM，但它们产生的无用频率分量较多，因此不常用。

本设计AM调制采用模拟相乘器MC1496。

方案二FM调制器

实现方法：变容二极管调频器

本次实验主要研究调频波，所以本模块采用方案二FM调制器，实验方法为变容二极管。

2.4 解调器

方案一AM解调

实现方法1：同步检波器（用模拟相乘器实现）

实现方法2：二极管峰值包络检波器

由于模拟相乘器解调电路比较复杂，而AM调幅波包络反应了调制信号的变化规律，因此可用二极管峰值包络检波，且电路较简单，无需载波信号。因此本设计用二极管峰值包络检波器。

方案二FM解调

实现方法1：集成电路MC3361频率解调器

实现方法2：相位鉴频器

实现方法3：集成锁相环构成的频率解调器

本模块解调采用FM解调器

第 3 章设计平台

3.1硬件平台：

(1) 高频实验箱（GP-4）

（2）通信电路综合实验箱（ZH5006）

ZH5006实验箱中提供了很多标准化模块：可变加法器、可变减法器、可变相乘器、乘法器、低通滤波器、EPLD模块、80C3模块，DA模块等。

本次设计用压控振荡器模块，乘法器模块，滤波器模块，和两片通用模块：一个通用模块用作RC振荡器，另一个用作二极管检波器。

(3) 高频实验台XSGZ-1。

3.2 软件平台：

（1）work bench仿真；

（2）MaxplusII进行EPLD设计；

（3）Protel原理图设计；

（4）单片机开发装置。

本设计采用work bench或者Multisim进行正弦振荡器、调制电路、检波电路等部分的仿真，采用Protel进行原理图绘制。

第 4 章实际电路4.1 FM调频电路

图4.1 FM调频器

图4.2 FM解调器

4.2 振荡器

图4.3 压控振荡器

图4.4 锁相环解调器

4.3 AM调幅电路

图4.5 AM调幅器

图4.6 AM解调器

第 5 章实验调试过程

关于课程设计我选择了的是FM调频电路，由于实验条件限制，我们是在试验台上完成的本次实验。

首先，需要完成的是信号源产生，由于试验台限制，我们直接使用的是信号发生器，产生的是峰值为50mv，频率为1kHZ的正弦波，用示波器显示的如下：

图5.1

接下来就是生成频率为10.7MHZ的载波，这个模块和FM调制模块设计到一个电路中，不需要再设计电路。步骤为先生成信源信号，然后再确定载波，先把FM调制器接入示波器，然后调节电位器，使示波器中显示的为10.7MHZ的正弦波。图如下：

然后就是把信源信号接入FM调制器，输出接入示波器，显示的波形为疏密相间的正弦波信号。如下图所示：

最后就是把调制好的信号接入FM解调器电路，解调出原始信号，就是原来的信源信号。如下图所示：

由图可以看出，解调出的波与原始信号相差不大。

第 6 章结论与感想

为什么要选择调频，相比于调幅波，调频波有以下优点：

1．调频比调幅抗干扰能力强

外来的各种干扰、加工业和天电干扰等，对已调波的影响主要表现为产生寄生调幅，形成噪声。调频制可以用限幅的方法，消除干扰所引起的寄生调幅。而调幅制中已调幅信号的幅度是变化的，因而不能采用限幅，也就很难消除外来的干扰。

另外，信号的信噪比愈大，抗干扰能力就愈强。而解调后获得的信号的信噪比与调制系数有关，调制系数越大，信噪比越大。由于调频系数远大于调幅系数，因此，调频波信噪比高，调频广播中干扰噪声小。

2．调频波比调幅波频带宽

频带宽度与调制系数有关，即：调制系数大，频带宽。调频中常取调频系数大于1，而调幅系数是小于1的，所以，调频波的频带宽度比调幅波的频带宽度大得多。

3．调频制功率利用率大于调幅制

发射总功率中，边频功率为传送调制信号的有效功率，而边频功率与调制系数有关，调制系数大，边频功率大。由于调频系数mf大于调幅系数ma，所以，调频制的功率利用率比调幅制高。

这次课程设计为时1周，两周的时间非常短暂，课设题目下来后我明确任务，首先熟悉软件，进行系统分析设计，完成有关的系统流程图及其模型。完成上述两个步骤后开始进行单元电路的设计及整机调试，然后撰写设计说明书。之后进行答辩。

本次的课程设计过程当中，我深深体会到平时学习的不足以及动手能力的缺乏。课设要求用Multisim软件仿真出来，我再寻找电路图的过程中遇到一些困难，要么是电路图有问题，要么是调不出来。调频波形应为弹簧波而我却只能跳出正弦波形。老师鼓励学生做实物图，我就去尝试了一下，发现自己动手能力不足，经验也不丰富，关于电阻的认识及电容的读写。做实物的过程，是学习的过程，能教会很多，也能体会到很多。

在这次课程设计中我学到了很多,我学会了独自完成一件事情所需要的毅

力和勇气及坚持，当你做完之后会有一种成就感。

过程中学会与人沟通，锻炼了自己从外界获取信息的能力。懂得做一件事情前所需要做各种准备工作，才能在接下来的问题中越来越轻松自如。

参考文献

[1] 魏平俊、杨艳.现代通信电路课程设计指导书.中原工学院，2014年第2版

[2] 魏平俊、王新强.现代通信电路课程设计指导书.中原工学院，2004年第2版.

[3] 曾兴雯、刘乃安、等.高频电路原理与分析.西安电子科技大学出版社，2007年第4版.

[4] 康华光.电子技术基础（模拟部分），高等教育出版社，2005年第5版.