2FSK的调制与解调器的设计与实现

编号： 毕业设计说明书 题 目： 2FSK调制与解调器的 设计与实现 学 院： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 * 名： *** 学 号： ********** 指导教师单位： 信息与通信学院 * 名： *** 职 称： 教 授

题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2015 年 5 月 20 日 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 I 摘 要

调制解调器在通信系统中的有着重要的地位，系统的性能很大程度上取决于它的好坏。二进制频率调制在数据通信的发展历史上，是一种较早使用的通信方式，这种调制解调方式的抗噪声干扰性能强大，抗衰落性能较强，实现起来有非常容易，由于这些优点，被广泛的应用于中低速数据传输系统中，所以一直以来都是学校数字信号调制教学的重点内容。但学生实验室中的2FSK调制与解调器采用整体电路的方式进行设计，电路板体积较大且灵活性较差。而此次毕业设计，按照各部分电路的不同功能，将2FSK调制与解调系统中的电路进行模块化，每个模块都设计出参数各异的小模块电路。关于信号的调制，有两种常用的方法，分别是直接调制和间接调制，其中间接调制则采用频移键控方法，直接调频则采用压控振荡法。信号的解调总体也可以分为两种方式，相关解调和非相干解调。在本次毕业设计当中，非相干解调使用了过零检测法，相干解调则采用了锁相解调法。使得用户在使用时，可根据需求，选择相应的模块进行拼接，从而完成不同方式、参数的2FSK调制解调器，这比传统的2FSK调制与解调器更加灵活和实用，也能使学生的动手能力得到很好的锻炼。 关键词：2FSK；模块化；频移键控；压控振荡法；锁相解调；过零检测法 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 II Abstract

Modem has an important role in the communication system, the performance of the system is good or bad depends largely on it. Binary frequency modulation in the history of the development of data communications, is a means of communication used earlier, such a strong anti-noise modulation and demodulation performance, strong anti-fading performance, very easy to implement, because of these advantages, is widely used in low-speed data transmission system, it has been focused on digital signal modulation content of school teaching. However, the student lab 2FSK modulation and demodulation circuit device by way of the overall design, the circuit board larger and less flexible. And the graduation project, in accordance with the different functions of each part of the circuit, the 2FSK modulation and demodulation circuit modular system, each module design small modular circuit parameters different. About modulated signal, there are two commonly used methods, namely direct and indirect modulation modulation, in which the indirect modulation frequency shift keying method is used, the direct voltage controlled oscillator frequency modulation method is used. Demodulated overall signal can also be divided into two ways, coherent demodulation and non-coherent demodulation. In this graduation designs, non-coherent demodulation using zero-crossing detection method, coherent demodulation is using a phase-locked demodulation. Enables users to use, according to the needs, select the appropriate module stitching to complete different way, parameters 2FSK modem, which is more flexible and practical than traditional 2FSK modulation and demodulation device, but also enable students to develop practical skills good exercise. Key words: 2FSK; frequency shift keying; VCO; demodulation; zero crossing detection method 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 III 目 录

引言 ........................................................... 1 1 设计要求 .................................................... 3 1.1 毕业设计题目 ................................................. 3 1.2 设计的主要功能 ............................................... 3 2 系统结构 .................................................... 3 3 设计思路及仿真软件的介绍 .................................... 3 4 硬件设计 .................................................... 4 4.1 时钟及码产生电路 .............................................. 4 4.2 带通滤波电路 ................................................ 10 4.3 2FSK调制电路................................................ 14 4.4 非相干解调电路 .............................................. 20 4.5 相干解调电路 ................................................ 24 5 系统测试 ................................................... 25 5.1 测试工具 ................................................... 28 5.2 2FSK调制与解调器的整体调试 .................................... 28 5.3 调试遇到的问题及调试结果 ...................................... 29 6 总结 ....................................................... 30 致 谢 ......................................................... 31 参考文献 ..................................................... 312 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 32 页

引言 当今社会通信技术的发展速度非常快，计算机的出现在现代通信技术的各个领域都占有了非常重要的地位。计算机在当今社会的众多领域中，不仅用作各种信息的处理，而且它和通信的结合，也使得电信业务更加丰富多样。随着人类经济文化的飞速发展，人们对于通信技术性能的需求也更加迫切，这也成为了推动通信科学领域发展的巨大动力。 在通信理论中，先后形成了“过滤和预测理论”、“香农信息论”、“纠错编码理论”、“信源统计特性理论”、“调制理论”等技术理论。通信作为现代社会的基础设施和必要条件，引起了世界各国的高度重视，各国的科学工作者也在为此不断的努力奋斗着。通信，简单的说，就是经过一定的信道，将把信息从一个地方传递到另外一个地方。但是，如果信息是直接传递的话，由于外界的干扰，以及能量的约束，它不能准确的、快速的，传递到较远的距离，经过人们的研究，借助于一定形式的信号，成功的解决了这个问题。 基带信号由于其本身特点，包含频率较低，甚至是直流分量，难以通过有限的天线得到有效的辐射发送出去，因此，无法利用无线信道来直接传播。对于多数的有线信道，由于有线线路中多半串接有电容器或者并接了变压器等等直流元件，低频或者直流分量的信号也会收到很多的限制。综上，基带信号只能够在一些较为理想的信道上才能直接传输，但是目前多数的信道，存在衰落干扰，并不理想，所以不适合基带信号的传输。所以，必须想个办法，解决基带信号通过这些现有的信道来传输的问题。方法就是通过某种方式，把携带信息的原信号经过一种变化得到另外一种可以在现有信道上传输的新的信号，即调制。在工程设计中，常常叠加正弦载波信号。原始的信号，即需要传递的信息，就为调制波。所谓调制，是通过载波的一个参量的变化，来间接地反映调制信号的信息。其中，通过输入载波的幅度值的变化来反映输入的调制信号的变化的方法被叫做振幅调制；通过输入载波的频率来反映调制信号变化的叫做频率调制；通过输入载波的相位的变化来间接反应信号信息的变化的叫做相位调制。用来实现整个调制过程的电路或者设备被叫做调整器。从已调波形中恢复原来输入信号的过程称为解调，相应的电路或者设备称为解调器。当调整器与解调器做成了一个整体的时候，就可以实现信号的双向传输，这种器件被称为调制解调器。 调制另外的一个目的就是便于多路复用，在进行多路传输的时候，各路的数据原始基带信号的频谱往往是互相重叠的，所以不能在一条线路上进行传输，否则就会相互之间产生干扰。在经过调制之后，各路信号就会被搬移到不同的频段内，从而避免了相互之间的干扰，所以，信号在经过调制之后传输的方式有被称为频带传输。 数字调制是用载波的幅度、相位或者频率等参数来表征所传的基带信号的信息，接收端通过对载波的这些离散调制参量进行检测，就可以解调出原来的基带信号了。二进