2FSK的调制与解调器的设计与实现

2FSK的调制与解调器的设计与实现
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

姓名:闫朝明

学号: 1100220429

指导教师单位:信息与通信学院

姓名:田克纯

职称:教授

实验研究

2015 年 5 月 20 日

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

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

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)

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

制数字调制的基带信号由一连串的高低电平序列组成,控制开关选择载波,所以也叫做键控信号。通过数字调制产生的模拟信号,它载波参量的离散状态是与数字数据一一对应的,特别适合在带通型的模拟信道上传输。

频率调制就是通过利用调制信号控制载波的频率的变化来传递信息的,其中2FS二进制频移键控调制最为简单。。这种调制方式出现的比较早,技术比较成熟,其抗衰性能远优于ASK,设备也不复杂,实现起来也比敬爱哦容易,在很多场合,比如中低速数据的传输,尤其在有衰减的不受限制的信道通信中得到了广泛的运用。2FSK信号的的产生有两种方法:压控载波调频法和键控频率选择法。载波调频产生的是相位连续的FSK 信号,连续的相位信号一般由压控振荡器产生,由基带信号该百年振荡器的参数,使得震荡频率发生变化。频率键控发一般是相位不连续的FSK信号,这种信号的两个载波一般由两个不同的振荡器产生,通过基带信号来控制选择哪一个作为输出。由于这两个振荡器是相互独立的,彼此之间的相位没有进行统一,因此在调制的过程之中相位的连续性不能得到保证。至于信号的解调,则采用了非相干解调的过零检测法和相干解调的锁相解调法这两种不同的方法来实现。本次设计就是将电路进行模块化设计,采用多种方式完成调制解调,载波也提供多种可供选择,便于实验研究,提高学生的动手能力。

1 设计要求

1.1 毕业设计题目

2FSK调制与解调器的设计与实现

1.2 设计的主要功能及要求

(1)将2FSK调制与解调系统中的电路进行小模块分解,每个子模块单独做成电路,各模块设计统一的接口,且提供载频为256 KHZ 和512 KHZ,时钟为64KHZ,码速率为

64KB/S、载频为1MHZ和2MHZ,时钟速率为256KHZ,码速率为256KB/S两种不同的方案可供选择。

(2)将电路进行模块化,分成不同的子模块来设计不同的调制与解调方案。比如2FSK信号产生部分可以设计和制作直接调频和频移键控两个不同的子模块,以便根据需求在选择不同的信号发生方式时自主选择相应模块。

2 系统结构

根据设计的要求,本课题的2FSK调制与解调器的设计与实现主要系统主要分为三个大模块:时钟码产生电路、调制电路、解调电路,其中信号的调制,采用直接调制和间接调制两种方法,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。对于2FSK 信号的解调分别采用了非相干解调的过零检测法和相干解调中的锁相解调法这两种的

图2-1系统结构图

3 设计思路及仿真软件的介绍

由于相关硬件电路和数字电路的学习主要是大二和大三的课程,而且本人平时接触的大多都是软件的学习与开发,较少做一些模拟电路的设计,所以感觉此次的毕设设计

对于自己是一个挑战,又能很好的锻炼个人的动手能力。鉴于此,我想借助multisim 这款仿真软件的帮助,把自己通过查阅资料设计出的电路先进行仿真,在仿真的基础上,再去做板、调试,从而完成本次毕业设计的任务。

Multisim这款仿真软件是由美国国家仪器(NI)有限公司推出的,对于硬件电路板的模拟和数字电路板的设计非常有利,它的捕捉非常直观,仿真也非常的强大,对电路进行的设计或者是验证都可以达到非常轻松、迅速、高效的效果。这款软件的SPICE分析非常专业而且提供有丰富的虚拟仪器,可以提前对硬件电路进行仿真运行,通过对运行的结果分析,对设计思路进行初步的判断,如果不正确再返回修改电路,再仿真,通过这样一个循环反复的过程,最终达到缩短建模的时间。综上, Multisim这款软件有着丰富虚拟仪器和强大的仿真功能,学员可以方便地把学到的理论知识在这款软件上进行仿真、验证,加深印象,而且可以加强对一些常见的仪器的认识和使用,从而较好的解决教学理论与试验不能结合的问题,所以说,Multisim这款软件是电子教学过程中的非常好的辅助工具。

4 硬件设计

4.1 时钟及码产生电路

本次设计中,需要提供一个稳定的时钟信号,为了实现这一需求,时钟的发生模块采用了石英晶体稳频的自激多谐振荡电路来完成。自激多谐振荡电路器的工作原理是用非门来作为一个开关倒相器件,用来产生时钟脉冲波形。在电路中,通过电容器进行充放电,当输入电压的值到达非门的阈值电压时,就会改变输出门的状态。电路中输出脉冲波形的参数和电路中的电阻电容这些原器件的数值有着直接的关系。但是如果要求多谐振荡有着稳定、较高的工作频率,LC多谐振荡器已经远不能达到要求的精度了,解决的办法就是把信号频率的基准用石英晶体来确定。这种由石英晶体与门电路构成的多谐振荡器,产生的频率有着很高的稳定性,所以常常用为一些精密的仪器提供时钟信号。由于本次电路设计中涉及到多个非门,所以就选用了内含6组相同的反相器的74HC04。这款芯片是工作的频率高,与低功耗肖特基的这种TTL非门也无缝隙兼容。芯片的引脚图如图3-1所示。

图3-1 74HC04引脚图

本次设计中采用的晶体频率f0选为4096KHZ ,但是设计后续电路中还需要2MHZ 、1MHZ 、512KHZ 、256KHZ 、64KHZ 等多种频率的信号,所以必须要有分频电路。通过查阅相干书籍,发现分频电路,尤其是二分频电路,通常是采用边沿触发的D 触发器。JK 主从触发器触发器,当高电平的时钟信号到来时,器件的输出状态就会发生跳变。如果在时钟信号到达高电平时,如果器件的输入端信号出现干扰信息,就很有可能使触发器产生错误的状态。而边沿触发器自身的电路结构可以使得只有在触发器时钟脉冲有效触发沿到来的前一瞬间,才会去接收信号,从而保证只有在有效的触发沿到来后,才会使得输出的状态发生转换,从而使得电路的抗干扰能力得到大大的加强,电路工作的可靠性得到大大的提高。维持阻塞式边沿D 触发器内部有6个非门,与非门 G1、G2这两个构成了最基本的RS 触发器,为了实现时钟的控制,采用三输出的与非门G3、G4,G5、G6这两个与非门电路提供了传输信息的输入端。其逻辑符号如图 3-2 所示。

图3-2 74LS74逻辑符号图

触发器状态的变化在时钟信号的上升边沿产生,它的次态取决于时钟信号上升沿前D 端口的信号,在时钟信号上升沿后,无论输入D 端口是否发生变化,D 触发器的输出状态都不会改变。如果在时钟脉冲信号的上升沿来前,输入信号D 为何状态,则D 触发器的输出就会是什么状态。所以D 触发器的状态方程可以表达为:

由此可以得到D 触发器的状态转移图和工作波形如图3-3 所示

图3-3 D 触发器的状态转移图和工作波形

本次设计中要进行多次分频,所以会涉及到多个触发器的使用,考虑到这个原因,分频

电路采用74LS74芯片。74LS74是一块边沿触发器数字电路器件,每个器件中包含了两个完全相同的、相互独立的边沿D触发电路。将前级的触发器输出信号连接到D触发器的时钟输入端,端的输出连接到触发器的D输入端口,即可产生二分频。接下来借助Multisim仿真软件,对于时钟电路和分频电路进行仿真,电路图和结果如图3-4和图3-5所示。

图3-4时钟产生仿真电路图

图3-5

时钟产生仿真波形图

码产生这部分电路设计的难点主要是将用户输入的8位并行数据,转换成循环的串行数据,以供后面的调制电路使用。实现并口到串口的换的方法有很多,也有专门的芯片,如74LS164等,但结合考虑之后,本次的设计中采用的是两块74LS161和一块74LS151

芯片。

74LS161这款芯片是常用的四位二进制加法计数器,输入端的数据可以预先设置,而且时钟也是同步的,芯片的引脚图如图3-6所示。

图3-6 74LS161引脚图

管脚图介绍:

⑴时钟CP和四个数据输入端

⑵P0~P3清零/MR

⑶使能CEP,CET

⑷置数PE

⑸数据输出端Q0~Q3

⑹进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)

图3-7 74LS161功能表

从计数器的功能表中可以看出,在清零端为低电平的时候,计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0也会立即全变为低电平,即计数器的异步复位。同步置数功能就是当CR管脚的输入为高电平时,且LD为低电平时,在时钟信号上升沿到来之后,芯片的输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态就会与开始用户并行数据输入端输入的D3,D2,D1,D0的状态一样。当且仅当CR、LD、EP、ET四个端口同时为高电平,时钟脉冲信号上升沿到来之后,计数

器就会加1。74LS161的进位输出端CO的逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。结合74LS161功能表,只要经过合理的设置计数器的清零功能和置数功能,就可以实现分频的需求。根据分析,我们需要一个四分频电路和一个能够循环给出8种不同的地址码的电路。当CR=LD=EP=ET=“1”时,74LS161的状态转换表如图3-8所示。

图3-8 74LS161的状态转换表

我们主要观察状态转换表的Q2 、Q1 、Q0 三位的输出的状态的转换,所以当随着时钟的继续变化,尽管Q3 的输出状态会发生变化,但是前面三位的输出状态的转换的顺序不会发生改变,可以循环提供“000、001、010、011、100、101、110、111” 8种不同的地址码,地址码循环驱动74LS151实现并行数据向串行数据的转换。再观察Q1 的输出不难发现,其状态变化是“0、0、1、1”四个不断循环变换,正好构成了对输入时钟的四分频。

74LS151是较为常用的数据选择器,可以实现8选1的功能,芯片的引脚排列如图3-9所示。

图3-9 74LS151引脚排列图

A~C是地址端的控制数据,作用是从8个输入数据D0~D7之中,选择所需要的数据送到输出端Y。为使能端,低电平有效。当使能端=1时,没有输出信号产生,多路选择的开关被禁止,芯片不工作;当使能端=0时,数据选择器就可以正常工作,根据地址端的状态信息来选择8个输入数据通道中某一路信号输出到Y端。熟悉了芯片的工作原理之后,接下来就是完成对该部分电路进行仿真,仿真电路图如图3-9所示,仿真结果如图3-10所示。

图3-9码产生仿真电路图

图3-10码产生电路仿真结果图

另外,码产生电路还用了8个LED灯,用于显示输入的数据,用一个拨码开关完成数据的输入。实现这部分设计需求的总体电路图如图3-11所示。

图3-11时钟及码产生电路

4.2 带通滤波电路

通过上一步的工作,可以得到2MHZ、1MHZ、512KHZ、256KHZ这四种频率不同的方波信号,还有码速可供选择的基带控制信号。本部分的设计的内容主要有两个方面,一是完成带通滤波器的设计,二是实现频移键控调制,即2FSK的调制。

由于系统的载波多为正弦波,所以要将方波信号,转化为频率不变的正弦信号。带通滤波器,可以将方波信号中在通带频率外的信号抑制掉,就可以得到正弦信号。滤波器根据有无有无有源器件的不同而分为无源滤波器、有源滤波器这两种。其中无源滤波器是采用无源器件,如电阻、电容、电感等等组成的滤波器,原理是无源器件电感、电容这些元器件的电抗性随着频率的变化而变化。这一类滤波器的优点就是电路非常简易,不需要提供直流供电,工作系统的可靠性也非常的高。但是它也有着严重的缺点,就是在通带之内,其能量的损耗非常大,负载效应也特别的明显,较易引起电磁感应。除此之外,当电感的值太大的时候,滤波器系统的体积和重量也会随之增大,便携性差,而且由于在低频领域无源器件随频率变化特性差,所以不适用。有源滤波器,由名字就可以知道,设计电路中采用了有源器件,比如集成运算放大器等等。其优点就是不仅在通频带内的信号能量的损耗为零,而且输出信号比输入信号放大了不少,接负载的时候影响也没有那么明显。在多级级联的时候,前后级之间的影响较小,所以高阶滤波器就可以直接利用级联的方法构成。并且,此类滤波器的便携性好,占空间小,不需要去

考虑电磁屏蔽。其缺点是在通频带的范围内,有源器件的带宽严格限制了整个电路的带宽,所以多级级联的时候,带宽就会越来越小,而且系统必须要提供直流供电,可靠性也远远不如无源滤波器的好,在一些特殊的场合,如高频、高压、大功率的时候不适用。本部分设计的内容是带通滤波器,要求是允许用户设定的频段内的信号通过,抑制掉频段之外的信号杂波和噪声,从而保证通信的质量,对于带宽没有严格的要求。综合考虑,本次设计决定采用无限增益多路负反馈滤波器。这种滤波器对于需要信号的选择性特别好,滤波的过渡频带也很陡峭,滤波效果比较理想,所以在用户的设计中得到非常广泛的使用。这种滤波器的参数的设定和选取,目前已经有了非常成熟的思路方案供设计者参考和选择,因此设计起来较容易。但是传统的滤波器在设计的时候,往往不会去考虑电路中元器件的参数与输出信噪比两者之间的关系,因此会严重影响滤波器输出的效果。

图3-12无限增益多路负反馈带通滤波器

通过上网查阅资料,找到了无限增益多路负反馈带通滤波器的基本电路,如图3-12所示。图示中的和两个无源器件组成了两个反馈支路,输入信号的频率严重影响到了反馈的大小。而且电路中包含的集成运算放大器,在理想的情况之下,它的增益为无穷大,所以人们把它叫做无限增益多路负反馈滤波器。在经过外部的RC环路之后,减小滤波器的过渡带,从而增大输出信号的衰减斜率。

由以上的式子可以看出,电容C的大小和带通滤波器的品质因数Q、输出的增益H 没有什么直接的联系,但是电阻值得大小变化,对于带通滤波器的品质因数、输出增益和滤波器的中心频率都会有影响,的并联之后的大小则会对滤波器的品质因数和中心频率产生严重的影响,不会改变通带的增益。电容C的大小常常根据工作频率的范围来进行选择,依靠人们在设计中积攒的经验来决定,具体如图3-13所示。

中心频率

100Hz

100kHz

图3-13中心频率与电容的取值关系表

然后结合上图,确定好电容C的值,再直接带入下面的这个式子来计算出电阻的换标系数X

其中的单位为Hz,电容C的单位为。然后根据下图3-14,查出C和X=1时的电阻值,最后在将这些电阻值去向一些标称的实际的电阻的阻值去靠近。

图3-14二阶无限增益多路负反馈带通滤波器设计用表

根据以上的资料和学习,了解了电路的设计,接下来就借助Multisium软件进行电路的仿真。本次仿真就2MHz和1MHz的滤波电路进行了仿真,仿真的仪器包括了示波器和频谱仪,使得仿真的结果可视化较好。2MHz的带通滤波器的仿真电路如图3-15 所示,模块的仿真结果如图3-16所示;1MHz带通滤波器的仿真电路图设计如图3-17所示,模块的仿真的结果如图3-18所示。

图3-15 2MHz无限增益多路负反馈带通滤波器仿真电路图

图3-16 2MHz无限增益多路负反馈带通滤波器仿真结果图

图3-17 1MHz无限增益多路负反馈带通滤波器仿真电路图

图3-18 1MHz无限增益多路负反馈带通滤波器仿真结果图

4.3 2FSK调制电路

在通信过程中,基带信号的调制,有两种方法,分别是直接调制和间接调制,间接调制则采用频移键控方法,信号控制开关选择载波,直接调频则采用压控振荡法,信号

的电压大小控制载波的频率。

压控振荡器,顾名思义,用电压控制输出信号的频率。这种器件往往需要输出的频率与输入的电压有着一一对应的关系,这种振荡器的频率是输入信号电压的函数,也可以说是振荡回路的元器件的某些参数受到输入的基带信号电压大小的控制,符合这种特性的回路都可以称得上是压控振荡器。振荡器的输出特性可以通过角速度与输入控制的电压之间的变化表示,它们的关系如图3-19所示。

图3-19压控振荡器特性图

从上图中可以看到,压控振荡器的自由振荡角频率就是当为零的时候其角频率

的大小值;而振荡器的控制灵敏度就是上图所示曲线在为零的地方的斜率。在

系统传输中,输入的基带信号就是想要传输或者传送的信息,也就是调制信号。压控振荡器往往充当自动频率控制环路当中的一个受控器件,控制它的就是误差信号的电压值,也就是锁相环路和自动频率控制环路的输入电压。在射频的电路当中,调制与解调电路是必不可少的,因此有个稳定的本振也显得尤为重要,所以振荡器是射频电路中很重要的部分,应用十分广泛。在通信过程当中,一些特殊的场合或者苛刻的要求是,复用、跳频等等这些新技术往往会被用到。振荡回路谐振频率可以很容易的改变,只要通过电压控制振荡回路中电容的电容量就可以实现,这就为实现这些新技术提供了手段。RC压控振荡器、LC压控振荡器和晶体压控振荡器是电路设计当中最常用的压控振荡器。这种压控振荡器的优点是输出频率的稳定性非常好、控制的灵敏度特别高、调频范围十分宽、频偏与控制电压之间线性关系好、很容易集成等等。RC压控振荡器的频率稳定性不是很好,但是也有优点,调频范围宽;晶体压控振荡器的致命缺点是调频的范围窄,不过它的频率稳定性特别好;LC压控振荡器的调频范围和调频的稳定性既不是很好,也不是很差。本次设计采用的CD4046芯片,这款锁相环芯片在设计中经常被设计者用到,它内部的两个压控振荡器都十分的稳定。在设计当中,有时常常要实现两个不同电信号的相位同步的自动控制,就可以采用锁相环来实现,这种电路就是为了实现相位同步的自己控制。因为这种需求在很多领域都需要,所以得到了较为广泛的应用,比如广播通

信、频率合成、自动控制及时钟同步等等。常见锁相的构成环都一样,主要有低通滤波器(LF)、压控振荡器(VCO)、相位自动比较器(PC)这三大块,具体如图3-20所示。

图3-20锁相环组成图

查阅相关资料,感觉CD4046这款芯片适合本设计的要求,它的外围电路很简单,输出稳定,所以选择了这款芯片。该芯片有着较为宽的电源电压输入范围,芯片的输入阻抗非常高,而且动态功耗又很小,属于微功耗器件。

图3-21 CD4046内部电原理框图

图3-21是这款芯片的内部电路结构原理框图。输人端信号、通过一个异或门的比较器Ⅰ连接,它们的电平状态不同的时候,输出端信号就会表现为高电平;反之,状态一样的时候,就会输低电平。输出端信号的脉冲宽度,即的占空比,会

AM,DSB,SSB调制和解调电路的设计。

东北大学分校电子信息系 综合课程设计 基于Multisim的调幅电路的仿真 专业名称电子信息工程 班级学号5081411 学生曹翔 指导教师王芬芬 设计时间2011/6/22

基于Multisim的调幅电路的仿真 1.前言 信号调制可以将信号的频谱搬移到任意位置,从而有利于信号的传送,并且是频谱资源得到充分利用。调制作用的实质就是使相同频率围的信号分别依托于不同频率的载波上,接收机就可以分离出所需的频率信号,不致相互干扰。而要还原出被调制的信号就需要解调电路。调制与解调在高频通信领域有着广泛的应用,同时也是信号处理应用的重要问题之一,系统的仿真和分析是设计过程中的重要步骤和必要的保证。论文利用Multisim提供的示波器模块,分别对信号的调幅和解调进行了波形分析。 AM调制优点在于系统结构简单,价格低廉,所以至今仍广泛应用于无线但广播。与AM信号相比,因为不存在载波分量,DSB调制效率是100%。我们注意到DSB信号两个边带中任意一个都包含了M(w)的所有频谱成分,所以利用SSB调幅可以提高信道的利用率,所以选择SSB调制与解调作为课程设计的题目具有很大的实际意义。 论文主要是综述现代通信系统中AM ,DSB,SSB调制解调的基本技术,并分别在时域讨论振幅调制与解调的基本原理, 以及介绍分析有关电路组成。此课程设计的目的在于进一步巩固高频、通信原理等相关专业课上所学关于频率调制与解调等相关容。同时加强了团队合作意识,培养分析问题、解决问题的综合能力。 本次综合课设于2011年6月20日着手准备。我团队四人:曹翔、婷婷、赖志娟、少楠分工合作,利用两天时间完成对设计题目的认识与了解,用三天时间完成了本次设计的仿真、调试。 2.基本理论 由于从消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因此,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,同时在接受端则需要有解调过程从而还原出调制信号。 所谓调制就是利用原始信号控制高频载波信号的某一参数,使这个参数随调制信号的变化而变化,最常用的模拟调制方式是用正弦波作为载波的调幅(AM)、调频(FM)、调相 (PM)三种。解调是与调制相反的过程,即从接收到的已调波信号中恢复原调制信息的过程。与调幅、调频、调相相对应,有检波、鉴频和鉴相[1]。 振幅调制方式是用传递的低频信号去控制作为传送载体的高频振荡波(称为

基于Simulink的2FSK调制解调系统设计

二○一二~二○一三学年第二学期 电子信息工程系 课程设计计划书 班级: 课程名称: 学时学分: 姓名: 学号: 指导教师: 二○一三年六月一日

一、课程设计目的: 通过课程设计,巩固已经学过的有关数字调制系统的知识,加深对知识的理解和应用,学会应用Matlab Simulink 或SystemView等工具对通信系统进行仿真。 二、课程设计时间安排: 课程设计时间为第一周。首先查找资料,掌握系统原理,熟悉仿真软件,然后编写程序或构建仿真结构模型,最后调试运行并分析仿真结果。 三、课程设计内容及要求: 1 设计任务与要求 1.1 设计要求 (1)学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能,学会利用仿真的手段对于实用通讯系统的基本理论、基本算法进行实际验证; (2)学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB7.0的基本实用方法,学会使用这软件解决实际系统出现的问题; (3)通过系统仿真加深对通信课程理论的理解,拓展知识面,激发学习和研究的兴趣;(4)用MATLAB7.0设计一种2FSK数字调制解调系统; 1.2设计任务 根据课程设计的设计题目实现某种数字传输系统,具体要求如下; (1)信源:产生二进制随机比特流,数字基带信号采用单极性数字信号、矩形波数字基带信号波形; (2)调制:采用二进制频移键控(2FSK)对数字基带信号进行调制,使用键控法产生2FSK 信号; (3)信道:属于加性高斯信道; (4)解调:采用相干解调; (5)性能分析:仿真出该数字传输系统的性能指标,即该系统的误码率,并画出SNR(信噪比)和误码率的曲线图;

2 方案设计与论证 频移键控是利用载波的频率来传递数字信号,在2FSK 中,载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK 中,载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为: { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= 典型波形如下图所示。由图可见。2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成: )cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ 1 1 1 1 t ak s 1(t) cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t +θn )cos (w2t+φn) s 2(t) cos (w2t+φn) 2FSK 信号 t t t t t t 2.1 2FSK 数字系统的调制原理 2FSK 调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1,而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形,而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。如下原理图:

FM调制解调电路的设计..

FM 调制/解调电路的设计 摘要:本设计根据锁相环原理,通过两片CD4046搭接基本电路来实现FM 调制/解调电路的设计,将调制电路的输出信号作为解调电路的输入信号,最终实现信号的调制解调。原理分析,我们得到的载波信号的电压P P V -大于3V ,最大频率偏移m f ?≥5KHz ,解调电路输出的FM 调制信号的电压P P V -大于200mV 可以看出我们的具体设计符合设计指标。 关键词:锁相环、调制、解调、滤波器 一、概述 FM 调制电路将代表不同信息的信号频率,搬移到频率较高的频段,以电磁波的方式将信息通过信道发送出去。FM 解调电路将接收到的包含信息的高频信号的频率搬移到原信号所处的频段。锁相环是一种相位负反馈的自动相位控制电路,它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域它是通过比较输入信号的相位和压控振荡器输出信号的相位,取出与这两个信号的相位差成正比的电压,并将该电压该电压作为压控振荡器的控制电压来控制振荡频率,以达到输出信号的频率与输入信号的频率相等的目的。锁相环主要由相位比较器、压控振荡器和低通滤波器三部分组成。调制电路还需要另设计一个高频信号放大器和加法器。解调电路需要设计一个低通滤波器,来取出解调信号。 技术指标: 1.载波频率fc=46.5KHz,载波信号的电压Vp-p ≥3V ; 2.FM 调频信号的电压Vp-p ≥6V ,最大频率偏移?fm ≥5KHz ; 3.解调电路输出的FM 调制信号的电压Vp-p ≥200mV 。 二、方案设计与分析 调频是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率,即使载波振荡频率随调制信号的失真变化而变化。其逆过程为频率解调(也称频率检波或鉴频)。 本实验是用CD4046数字集成锁相环(PLL )来实现调频/解调(鉴频)的。 1.FM 调频电路原理图(如图1所示) 将调制信号加到压控振荡器(VCO )的控制端,使压控振荡器得输出频率(在自

调制放大解调设计(正文)有PCB图哦!

目录 第一章前言 (1) 第二章设计说明 (2) 2.1整体功能 (2) 2.2系统结构 (2) 2.3设计条件需求 (2) 第三章单元电路设计 (4) 3.1电源电路设计 (4) 3.2信号发生电路设计 (4) 3.3调制解调电路设计 (5) 3.4整体电路图 (6) 3.5整机原件清单 (7) 第四章调试 (8) 第五章心得体会 (10) 第六章参考文献 (11) 附录 (12)

第一章前言 调制主要应用于广播、语音通信领域。调制就是对信号源的信息进行处理加到载波上,使其变为适合于信道传输的形式的过程,就是使载波随信号而改变的技术。一般来说,信号源的信息(也称为信源)含有直流分量和频率较低的频率分量,称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号,因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号,而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率,使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中,发送端用所欲传送的消息对载波进行调制,产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用,这就是解调。 调制解调器是由调制器和解调器两部分组成。目前调制解调器主要有两种:内置式和外置式。 调制解调器的一个重要性能参数是传输速率,目前市面上28.8K、33.6K 和56K的调制解调器都有,而且56K的调制解调器已经成为市场的主流产品。但由于国内通信线路的限制,以及用户太多、国际出口太少的缘故,平时使用很难达到上述速率。 本设计是设计出调制放大解调设计电路。通过产生正弦波,进行与高频波相乘,再解调出来,经过滤波,去掉杂波后,完成信号的恢复。

基于LabView的调制解调系统设计

基于LabVIEW的调制解调系统设计 工程设计报告 题目类型:小组题目 班级: 021212 姓名:李x(组长)、黄XX 学号:1149,1100 联系方式: 西安电子科技大学 电子工程学院

一.摘要 虚拟技术的发展使电子技术实验的分析设计过程得以在计算机上轻松、准确、快捷地完成。这样,一方面克服了实验室在元器件和规格上的限制,避免了损坏仪器等不利因素,另一方面使得实验不受时间及空间的限制,从而促进虚拟电子技术实验教学的现代化。本文介绍了基于LabVIEW的虚拟电子技术实验系统——虚拟调制解调器的设计与实现。此系统具有参数调节方便、易实现、可靠度高等优点。 在实现的过程中,我们小组首先对LabVIEW这款软件的使用进行了深入的学习,掌握了这款软件的基本操作和图形编程的方法;其次对调制解调系统进行学习,了解现在流行的调制解调是如何实现的,然后在理论上设计出一套可以实现的调制解调系统;进而在LabVIEW的开发环境下对设计的系统进行试验验证,经过调试和反复的完善,得到最终的调制解调系统。 二.绪论 (一)虚拟仪器的发展 虚拟仪器发展至今,大体可以分为四代:模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。 第一代---模拟仪器。这类仪器看起来在某些实验室仍然恩能够看到,是以电磁感应基本定律为基础的指针式仪器,如指针式万用表、指针式电压表、指针式电流表等。这类指针式仪器借助指针来显示最终结果。 第二代---分立元件式仪器。当20世纪50年代出现电子管,20世纪60年代出现晶体管时,便产生了以电子管或晶体管电子电路为基础的第二代测试仪器---分立元件式仪器。 第三代---数字化仪器。20世纪70年代,随着集成电路的出现,诞生了以集成电路芯片为基础的第三代仪器这类仪器目前相当普及,如数字电压表,数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量,并以数字方式输出最终结果,适用于快速响应和较高准确度的测量。 第四代---智能仪器。随着微电子技术的发展和微处理器的普及,以微处理器为核心的第四代仪器---智能仪器也迅速普及。这类仪器内置微处理器,既能进行自动测试,又具有一定的数据处理功能,可取代部分脑力劳动,习惯上称之智能仪器。其缺点是它的功能模块全部都以硬件的形式存在,无论对开发还是针对应用,都缺乏灵活性。 目前,微电子技术和计算机技术飞速发展,测试技术与计算机深层次的结合正引起测试仪器领域里的一场新革命,一种全新的仪器结构概念导致了新一代仪器---虚拟仪器的出现。它是现代计算机技术,通信技术和测量技术想结合的产物,是传统仪器观念的一次巨大变革,是仪器产业发展的一个重要方向。它的出现使得人类的测试技术进入一个新的发展纪元。 (二)虚拟仪器的特点 任何一台仪器,一般都由信号的采集、信号的分析处理、测试结果的输出三

AM调制与解调电路设计

AM 调制与解调电路设计 一.设计要求:设计AM 调制和解调电路 调制信号为:()1S 3cos 272103cos164t V tV ππ=?+=???? 载波信号:()2S 6 cos 2107210 6 cos1640t V tV ππ=??+=???? 二.设计内容:本题采用普通调幅方式,解调电路采用包络检波方法; 调幅电路采用丙类功放电路,集电极调制; 检波电路采用改进后的二极管峰值包络检波器。 1.AM 调幅电路设计: (1).参数计算: ()6cos1640c u t tV π=载波为, ()3cos164t tV πΩ=调制信号为u 则普通调幅信号为am cm U U [1cos164]cos1640a M t t ππ=+ 其中调幅指数 0.5a M = 最终调幅信号为 am U 6[10.5cos164]cos1640t t ππ=+ 为了让三极管处在过压状态cc U 的取值不能过大,本题设为6v 其中选频网络参数为 21 LC c ω= c 1640ωπ= L 200H,C 188F 1BB V μμ===另U (2).调幅电路如下图所示:

调幅波形如下: 可知调幅信号与包络线基本匹配 2.检波电路设计: 参数计算: 取10L R k =Ω 1.电容 C 对载频信号近似短路,故应有1 c RC ω ,取 ()510/10/0.00194c c RC ωω== 2.为避免惰性失真,有m a x /0.00336 a RC M Ω= ,取0.0022,1RC R k C F μ==Ω=,则

3.设 11212250.2,,330, 1.6566 R R R R R R R k R ====Ω=Ω则。因此, 4.c C 的取值应使低频调制信号能有效地耦合到L R 上,即满足min 1 c L C R Ω ,取 4.7c C F μ= 3.调制解调电路如下图所示: o am U U 与波形为: o L U U 与解调信号的波形为:

角度调制与解调电路范文

1.某超外差接收机的中频为465kHz,当接收931kHz的信号时,还收到1kHz的干扰信号,此干扰为( A )A.干扰哨声B.中频干扰 C.镜像干扰D.交调干扰 2.MC1596集成模拟乘法器不可以用作(C )A.振幅调制B.调幅波的解调C.频率调制D.混频 3.若载波u C(t)=U C cosωC t,调制信号uΩ(t)= UΩcosΩt,则调频波的表达式为(A )A.u FM(t)=U C cos(ωC t+m f sinΩt)B.u FM(t)=U C cos(ωC t+m p cosΩt)C.u FM(t)=U C(1+m p cosΩt)cosωC t D.u FM(t)=kUΩU C cosωC tcosΩt 4.单频调制时,调相波的最大相偏Δφm正比于( A )A.UΩB.uΩ(t)C.Ω 5.某超外差接收机的中频f I=465kHz,输入信号载频fc=810kHz,则镜像干扰频率为 (C)A.465kHz B.2085kHz C.1740kHz 6.调频收音机中频信号频率为( A )A.465kHz B.10.7MHz C.38MHz D.不能确定 7.直接调频与间接调频相比,以下说法正确的是(C)A.直接调频频偏较大,中心频率稳定B.间接调频频偏较大,中心频率不稳定C.直接调频频偏较大,中心频率不稳定D.间接调频频偏较大,中心频率稳定8.鉴频特性曲线的调整内容不包括(B)A.零点调整B.频偏调整 C.线性范围调整D.对称性调整 9.某超外差接收机接收930kHz的信号时,可收到690kHz和810kHz信号,但不能单独收到其中一个台的信号,此干扰为(D)A.干扰哨声B.互调干扰 C.镜像干扰D.交调干扰 10.调频信号u AM(t)=U C cos(ωC t+m f sinΩt)经过倍频器后,以下说法正确的是(C)A.该调频波的中心频率、最大频偏及Ω均得到扩展,但m f不变 B.该调频波的中心频率、m f及Ω均得到扩展,但最大频偏不变 C.该调频波的中心频率、最大频偏及m f均得到扩展,但Ω不变 D.该调频波最大频偏、Ω及m f均得到扩展,但中心频率不变 11.关于间接调频方法的描述,正确的是(B)A.先对调制信号微分,再加到调相器对载波信号调相,从而完成调频 B.先对调制信号积分,再加到调相器对载波信号调相,从而完成调频 C.先对载波信号微分,再加到调相器对调制信号调相,从而完成调频 D.先对载波信号积分,再加到调相器对调制信号调相,从而完成调频 12、变频器的工作过程是进行频率变换,在变换频率的过程中,只改变_____A_____频率,而______C_____的规律不变。 (A)载波(B)本振(C)调制信号(D)中频 13、调频系数与___B__、A___有关,当调制信号频率增加时,调频系数____E____,当调制信号幅度增加时,调频系数___D_______。 A)UΩm B) ΩC)Ucm D)增大E)减小F)不变

调制电路

调制电路与解调电路 一。调幅电路调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上(例如晶体二极管或三极管)经非线性变换成新的频率分量,再利用谐振回路选出所需的频率成分。 调幅电路分为二极管调幅电路和晶体管基极调幅。发射极调幅及集电极调幅电路等。 通常,多采用三极管调幅电路,被调放大器如果使用小功率小信号调谐放大器,称为低电平调幅;反之,如果使用大功率大信号调谐放大器,称为高电平调幅。在实际中,多采用高电平调幅,对它的要求是:(1)要求调制特性(调制电压与输出幅度的关系特性)的线性良好;(2)集电极效率高;(3)要求低放级电路简单。1.基极调幅电路 图1是晶体管基极调幅电路,载波信号经过高频变压器T1加到BG的基极上,低频调制信号通过一个电感线圈L与高频载波串联,C2为高频旁路电容器,C1为低频旁路电容器,R1与R2为偏置的分压器,由于晶体管的ic=f(ube)关系曲线的非线性作用,集电极电流ic含有各种谐波分量,通过集电极调谐回路把其中调幅波选取出来,基极调幅电路的优点是要求低频调制信号功率小,因而低频放大器比较简单。其缺点是工作于欠压状态,集电极效率较低,不能充分利用直流电源的能量。 2.发射极调幅电路 图2是发射极调幅电路,其原理与基极调幅类似,因为加到基极和发射极之间的电压为1伏左右,而集电极电源电压有十几伏至几十伏,调制电压对集电极电路的影响可忽略不计,因此射极调幅与基极调幅的工作原理和特性相似。 3.集电极调幅电路 图3是集电极调幅电路,低频调制信号从集电极引入,由于它工作于过压状态下,故效率较高但调制特性的非线性失真较严重,为了改善调制特性,可在电路中引入非线性补尝措施,使输入端激励电压随集电极电源电压而变化,例如当集电极电源电压降低时,激励电压幅度随之减小,不会进入强压状态;反之,当集电极电源电压提高时,它又随之增加,不会进入欠压区,因此,调幅器始终工作在弱过压或临界状态,既可以改善调制特性,又可以有较高的效率,实现这一措施的电路称为双重集电极调幅电路。 采用图4的集电极。发射极双重调幅电路也可以改善调制特性。注意变压器的同名端,在调制信号正半波时,虽然集电极电源电压提高,但同时基极偏压也随之变正,这就防止了进入欠压工作状态;在调制信号负半波时,虽然集电极电压降低,但基极度偏压也随之变负,不致进入强过压区,从而保持在临界。弱过压状 态下工作。图一。基极调幅电路

2FSK调制解调通信原理课程设计

` 课程设计报告 课程名称:通信系统课程设计 设计名称:2FSK调制解调仿真实现 姓名: 学号: 班级: 指导教师: 起止日期:

课程设计任务书 学生班级:学生姓名:学号: 设计名称:2FSK调制解调仿真实现 起止日期:指导教师: 课程设计学生日志

课程设计考勤表 课程设计评语表

2FSK 的调制解调仿真实现 一、 设计目的和意义 1、 熟练地掌握matlab 在数字通信工程方面的应用。 2、 了解信号处理系统的设计方法和步骤。 3、 理解2FSK 调制解调的具体实现方法,加深对理论的理解,并实现2FSK 的调制解调,画出各个阶段的波形。 4、 学习信号调制与解调的相关知识。 5、 通过编程、调试掌握matlab 软件的一些应用,掌握2FSK 调制解调的方法,激发学习和研究的兴趣; 二、 设计原理 1.2FSK 介绍: 数字频率调制又称频移键控(FSK ),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f1,而符号“0”对应于载频f2(与f1不同的另一载频)的已调波形,而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。 其表达式为: { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= 典型波形如下图所示。由图可见,2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成: ) cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ z

SSB调制解调系统设计

南华大学电气工程学院 《通信原理课程设计》任务书 设计题目:SSB调制解调系统设计 专业:通信工程 学生姓名: 唐军德学号:20114400227 起迄日期:2013 年12月20日~2014年1月3日指导教师:宁志刚副教授 系主任:王彦教授

《通信原理课程设计》任务书

附件二: 《通信原理课程设计》设计说明书格式 一、纸张和页面要求 A4纸打印;页边距要求如下:页边距上下各为2.5 厘米,左右边距各为2.5厘米;行间距取固定值(设置值为20磅);字符间距为默认值(缩放100%,间距:标准)。 二、说明书装订页码顺序 (1)任务书 (2)论文正文 (3)参考文献,(4)附录 三、课程设计说明书撰写格式 见范例 引言(黑体四号) ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字,宋体小四号) 1☆☆☆☆(黑体四号) 正文……(首行缩进两个字,宋体小四号) 1.1(空一格)☆☆☆☆☆☆(黑体小四号) 正文……(首行缩进两个字,宋体小四号) 1.2 ☆☆☆☆☆☆、☆☆☆ 正文……(首行缩进两个字,宋体小四号) 2 ☆☆☆☆☆☆ (黑体四号) 正文……(首行缩进两个字,宋体小四号) 2.1 ☆☆☆☆、☆☆☆☆☆☆,☆☆☆(黑体小四号) 正文……(首行缩进两个字,宋体小四号) 2.1.1☆☆☆,☆☆☆☆☆,☆☆☆☆ (楷体小四号) 正文……(首行缩进两个字,宋体小四号) (1)…… ①……

………… 图1. 工作波形示意图(图题,居中,宋体五号) 5结论(黑体四号) ☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字,宋体小四号) 参考文献(黑体四号、顶格) 参考文献要另起一页,一律放在正文后,不得放在各章之后。只列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料,作者只写到第三位,余者写“等”,英文作者超过3人写“et al”。 几种主要参考文献著录表的格式为: ⑴专(译)著:[序号]著者.书名(译者)[M].出版地:出版者,出版年:起~止页码. ⑵期刊:[序号]著者.篇名[J].刊名,年,卷号(期号):起~止页码. ⑶论文集:[序号]著者.篇名[A]编者.论文集名[C] .出版地:出版者,出版者. 出版年:起~止页码. ⑷学位论文:[序号]著者.题名[D] .保存地:保存单位,授予年. ⑸专利文献:专利所有者.专利题名[P] .专利国别:专利号,出版日期. ⑹标准文献:[序号]标准代号标准顺序号—发布年,标准名称[S] . ⑺报纸:责任者.文献题名[N].报纸名,年—月—日(版次). 附录(居中,黑体四号) ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字,宋体小四号)

DSB调制解调系统设计与仿真

DSB调制解调系统设计与仿真 姓名: 学号: 学院:信息工程学院 专业:通信工程 指导老师:

目录 (2) 绪论 (2) 课程设计目的 (3) 课程设计要求 (3) 1. 建立DSB调制解调模型 (4) 1.1 DSB信号的模型 (4) 1.2 DSB信号调制过程分析 (5) 1.3 高斯白噪声信道特性分析 (8) 1.4 DSB解调过程分析 (11) 1.5 DSB调制解调系统抗噪声性能分析 (14) 2. 调制解调仿真过程 (16) 3. 课程设计心得体会 (19) 4. 参考文献 (20)

本课程设计信号的接收端就是通过解调来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。因此信号的解调对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制与解调方式往往决定了一个通信系统的性能。双边带DSB信号的解调采用相干解调法,这种方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。 课程设计目的 《通信原理》是通信工程专业的一门极为重要的专业基础课,但内容抽象,基本概念较多,是一门难度较大的课程。本课程设计是DSB调制解调系统的设计与仿真,用于实现DSB信号的调制解调过程,信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用,调制过程是一个频谱搬移的过程,它是将低频信号的频谱搬移到载频位置,解调是调制的逆过程,即是将已调制的信号还原成原始基带信号的过程。在此次课程设计中,我需要通过多方搜集资料与分析,来理解并掌握DSB 调制解调的具体过程和它在MATLAB中的实现方法。通过这个课程设计,我将更清晰地了解DSB的调制解调原理,同时加深对MATLAB这款《通信原理》辅助教学操作的熟练度。 课程设计要求 1.掌握DSB信号的调制解调原理,以此为基础实现DSB信号的调制解调,所有的仿真用matlab或VC程序实现(如用Matlab则只能用代码的形式,不能

FM调制解调电路的设计说明

DOC 格式. FM 调制/解调电路的设计 摘要:本设计根据锁相环原理,通过两片CD4046搭接基本电路来实现FM 调制/解调电路的设计,将调制电路的输出信号作为解调电路的输入信号,最终实现信号的调制 解调。原理分析,我们得到的载波信号的电压P P V -大于3V ,最大频率偏移m f ?≥5KHz , 解调电路输出的FM 调制信号的电压P P V -大于200mV 可以看出我们的具体设计符合设 计指标。 关键词:锁相环、调制、解调、滤波器 一、概述 FM 调制电路将代表不同信息的信号频率,搬移到频率较高的频段,以电磁波的方式将信息通过信道发送出去。FM 解调电路将接收到的包含信息的高频信号的频率搬移到原信号所处的频段。锁相环是一种相位负反馈的自动相位控制电路,它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域它是通过比较输入信号的相位和压控振荡器输出信号的相位,取出与这两个信号的相位差成正比的电压,并将该电压该电压作为压控振荡器的控制电压来控制振荡频率,以达到输出信号的频率与输入信号的频率相等的目的。锁相环主要由相位比较器、压控振荡器和低通滤波器三部分组成。调制电路还需要另设计一个高频信号放大器和加法器。解调电路需要设计一个低通滤波器,来取出解调信号。 技术指标: 1.载波频率fc=46.5KHz,载波信号的电压Vp-p ≥3V ; 2.FM 调频信号的电压Vp-p ≥6V ,最大频率偏移?fm ≥5KHz ; 3.解调电路输出的FM 调制信号的电压Vp-p ≥200mV 。 二、方案设计与分析 调频是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率,即使载波振荡频率随调制信号的失真变化而变化。其逆过程为频率解调(也称频率检波或鉴频)。 本实验是用CD4046数字集成锁相环(PLL )来实现调频/解调(鉴频)的。 1.FM 调频电路原理图(如图1所示) 将调制信号加到压控振荡器(VCO )的控制端,使压控振荡器得输出频率(在自振频率(中心频率)o f 上下)随调制信号的变化而变化,于是生成了调频波。

倍频电路设计

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目:倍频电路设计 初始条件: 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力;对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解;具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力;能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务: 1. 采用晶体管或集成电路设计一个倍频电路; 2. 额定电压5V,电流10~15 mA ; 3. 输入频率4MHz,输出频率12 MHz 左右; 4. 输出电压≥ 1 V,输出失真小; 5. 完成课程设计报告(应包含电路图,清单、调试及设计总结)。 时间安排: 1.2011年6月3日分班集中,布置课程设计任务、选题;讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求;课设答疑事项。 2.2011年6月4日至2011年6月9日完成资料查阅、设计、制作与调试;完成课程设计报告撰写。 3. 2011年6月10日提交课程设计报告,进行课程设计验收和答辩。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要..................................................................... I Abstract.................................................................. II 1 绪论 (1) 2 设计内容及要求 (2) 2.1 设计目的及主要任务 (2) 2.1.1 设计的目的 (2) 2.1.2 设计任务及主要技术指标 (2) 2.2 设计思想 (2) 3 设计原理及方案 (3) 3.1 设计原理 (3) 3.1.1锁相环组成介绍 (3) 3.1.2锁相环原理 (5) 3.1.3 NE564芯片介绍 (6) 3.2 设计方案 (7) 4 电路制作及硬件调试 (9) 5 心得体会 (10) 参考文献 (11)

调制解调电路

第六章 频谱变换电路 ?? ?非线性:调频、限幅 频 线性:调幅、混频、倍 6.1概述 频谱变换电路:频谱搬移,使之适合于传输. 具备将输入信号频谱进行频谱变换,以获取具有所需频谱的输出信号这种功能的电路就叫做频谱变换电路。 6.2乘法器 变跨导式模拟乘法器是以恒流源式差动放大电路为基础,并采用变换跨导的原理而形成的。 变跨导式模拟乘法器(恒流源式差分放大器) 双入双出 () () EQ T EQ T b b be i be c o I U I U r r u r R u ββ β+≈++=?- ='111

() 21I U T β+= ∴I u U R u i T C o ??- ≈12 若I u i ∞2成正比,则21i i o u u u ?∞ e i e BE i e R u R u u I I 23 2≈-= = ∴21212i i e i i T C o U U R R u u U R u ??=? ?- = 跨导 222121 i e I T T T EQ m u R U U U I U I g ∞?=== ∴称为变跨导乘法器. 6.3调幅波 一、幅度调制(AM ) ()t u Ω-低频 ()t u c -高频 定义:用()t u Ω去控制()t u c 的幅度,使幅度()t u Ω∞,称为调制 称()t u Ω为调制信号,()t u c 为载波信号. 1、 调幅特性. 令()t U t u m Ω=ΩΩcos ()t w U t u c cm c cos = 则 )()t w t M U t u c a cm AM cos cos 1?Ω+= 其中cm m a U U k M Ω? =称为调制指数.(k 由电路决定的一个常数) ()t w t M U t w U t u c a cm c cm AM cos cos cos ?Ω??+?= ()()[]t w t w M U t w U c c a cm c cm Ω-+Ω+??+ ?=cos cos 2 1cos ∴调幅波有3个频率分量c w 、Ω+c w 、Ω-c w .

基于MATLAB的2FSK调制解调课设

摘要 FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。二进制的基带信号是用正负电平来表示的。FSK--又称频移键控法。FSK 是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。 关键词:2FSK 基带信号载波调制解调

目录 摘要 0 一引言 (1) 二设计原理 (2) 2.1 2FSK介绍 (2) 2.2 2FSK调制原理 (2) 2.3 2FSK解调原理 (3) 三详细设计步骤 (4) 四设计结果及分析 (5) 4.1 信号产生 (5) 4.2 信号调制 (7) 4.3 信号解调 (8) 4.4 课程设计程序 (10) 五心得体会 (15) 六参考文献 (16)

一、引言 2FSK信号的产生方法主要有两种:一种是调频法,一种是开关法。这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同,只有一点差异,即由调频产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的,而开关法产生的2FSK信号则分别由两个独立的频率源产生两个不同频率的信号,故相邻码元之间的相位不一定是连续的。本设计采用后者——开关法。2FSK信号的接受也分为相干和非相干接受两种,非相干接受方法不止一种,它们都不利用信号的相位信息。故本设计采用相干解调法。

二、 设计原理 2.1 2FSK 介绍: 数字频率调制又称频移键控(FSK ),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f1,而符号“0”对应于载频f2(与f1不同的另一载频)的已调波形,而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。 其表达式为: { )cos() cos(212)(n n t A t A FSK t e ?ωθω++= (3-1) 典型波形如下图所示。由图可见,2FSK 信号可以看作两个不同载频的ASK 信号的叠加。因此2FSK 信号的时域表达式又可以写成: ) cos()]([)cos(])([)(2_ 12n s n n n n s n FSK t nT t g a t nT t g a t s ?ωθω+-++-=∑∑ (3-2) 1 1 1 1 t ak s 1(t)cos (w1t+θn ) s 2(t) s 1(t) co s(w1t+θn ) cos (w2t+φn) s 2(t) cos (w2t+φn) 2FSK 信号t t t t t t 2.2 2FSK 调制原理 2FSK 调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。可以用二进制“1”来对应于载频f1,而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形,而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。本次课程设计采用的是前面一种方法。如下原理图:

基于Multisim调制解调仿真电路设计

基于Multisim调制解调仿真电路设计 春芽电子科技春芽ing 摘要 通信电路系统中实现调制解调方法很多,而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来鉴频实现调制解调因为工作稳定、失真度小、信噪比高等优点被广泛应用。本课题分别设计2ASK、2PSK、2FSK的调制解调电路,功能是数字基带信号经过调制输出模拟信号,然后运用锁相环进行解调出数字信号,所以调制解调电路都运用Multisim软件进行仿真分析。对2ASK、2FSK、2PSK解调电路时低通滤波器输出的波形失真比较大,经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲。整个硬件电路设计中,尽量做到电路简单实用,基本达到功能要求。 关键词:调制解调,Multisim仿真,锁相环 Abstract Communication circuit system to achieve a lot of modulation and demodulation, and the phase-locked loop frequency demodulation is the use of modern technology to achieve phase locked loop demodulation because the work is stable, low distortion, high signal noise ratio is widely used. This topic design of 2ASK, 2PSK, 2FSK modulation and demodulation circuit function is digital base band signal after the modulation output analog signal, then use the PLL to demodulate the digital signal, so modulation and demodulation circuit use Multisim software simulation analysis. The waveform distortion of the low pass filter output of 2ASK, 2FSK and 2PSK demodulation circuits is relatively large, and the digital baseband pulse can be regenerated by the sampling decision circuit. Throughout the hardware circuit design, as far as possible to achieve a simple and practical circuit, the basic requirements to achieve functional. Keywords: Modulation and Demodulation, Multisim Simulation, Phase Locked Loop

调制电路与解调电路详解

调制电路与解调电路详解 一、调幅电路 调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上(例如晶体二极管或三极管)经非线性变换成新的频率分量,再利用谐振回路选出所需的频率成分。 调幅电路分为二极管调幅电路和晶体管基极调幅、发射极调幅及集电极调幅电路等。 通常,多采用三极管调幅电路,被调放大器如果使用小功率小信号调谐放大器,称为低电平调幅;反之,如果使用大功率大信号调谐放大器,称为高电平调幅。 在实际中,多采用高电平调幅,对它的要求是:(1)要求调制特性(调制电压与输出幅度的关系特性)的线性良好;(2)集电极效率高;(3)要求低放级电路简单。 1、基极调幅电路 图1是晶体管基极调幅电路,载波信号经过高频变压器T1加到BG的基极上,低频调制信号通过一个电感线圈L与高频载波串联,C2为高频旁路电容器,C1为低频旁路电容器,R1与R2为偏置的分压器,由于晶体管的ic=f(ube)关系曲线的非线性作用,集电极电流ic含有各种谐波分量,通过集电极调谐回路把其中调幅波选取出来,基极调幅电路的优点是要求低频调制信号功率小,因而低频放大器比较简单。其缺点是工作于欠压状态,集电极效率较低,不能充分利用直流电源的能量。 2、发射极调幅电路 图2是发射极调幅电路,其原理与基极调幅类似,因为加到基极和发射极之间的电压为1伏左右,而集电极电源电压有十几伏至几十伏,调制电压对集电极电路的影响可忽略不计,因此射极调幅与基极调幅的工作原理和特性相似。 3、集电极调幅电路 图3是集电极调幅电路,低频调制信号从集电极引入,由于它工作于过压状态下,故效率较高但调制特性的非线性失真较严重,为了改善调制特性,可在电路中引入非线性补尝措施,使输入端激励电压随集电极电源电压而变化,例如当集电极电源电压降低时,激励电压幅度随之减小,不会进入强压状态;反之,当集电极电源电压提高时,它又随之增加,不会进入欠压区,因此,调幅器始终工作在弱过压或临界状态,既可以改善调制特性,又可以有较高的效率,实现这一措施的电路称为双重集电极调幅电路。 采用图4的集电极、发射极双重调幅电路也可以改善调制特性。注意变压器的同名端,在调制信号正半波时,虽然集电极电源电压提高,但同时基极偏压也随之变正,这就防止了进入欠压工作状态;在调制信号负半波时,虽然集电极电压降低,但基极度偏压也随之变负,不致进入强过压区,从而保持在临界、弱过压状态下工作。 图一、基极调幅电路 图二、发射极调幅电路

2FSKFSK 通信系统调制解调综合实验电路设计

学生学号实验课成绩 学生实验报告书 实验课程名称 开课学院 指导教师姓名 学生姓名 学生专业班级 200-- 200学年第学期

实验教学管理基本规范 实验就是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节;实验报告就是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理,改革实验成绩考核方法,改善实验教学效果,提高学生质量,特制定实验教学管理基本规范。 1、本规范适用于理工科类专业实验课程,文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照 执行或暂不执行。 2、每门实验课程一般会包括许多实验项目,除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报 告外,其她实验项目均应按本格式完成实验报告。 3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一 定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况,调整考核内容与评分标准。 4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况, 在学生离开实验室前,检查学生实验操作与记录情况,并在实验报告第二部分教师签字栏签名,以确保实验记录的真实性。 5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩,完整保存实验报告。在完成所有实 验项目后,教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册,构成该实验课程总报告,按班级交课程承担单位(实验中心或实验室)保管存档。 6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格与不及格五级评定。

实验课程名称:__通信原理_____________

图3-1数字键控法实现2FSK信号的原理图 图中两个振荡器的载波输出受输入的二进制基带信号s(t)控制。由图3-1 可知,s(t)为“1”时,正脉冲使门电路1接通,门2断开,输出频率为f1;数字信号为“0”时,门1断开,门2接通,输出频率为f2。在一个码元Tb期间输出ω1或ω2两个载波之一。由于两个频率的振荡器就是独立的,故输出的2FSK信号:在码元“0”“1”转换时刻,相邻码元的相位有可能就是不连续的。这种方法的特点就是转换速率快,波形好,频率稳定度高,电路简单,得到广泛应用。对应图3-1(a)与(b) ,2FSK调制器各点的时间波形如图3-2所示,图中波形g可以瞧成就是两个不同频率载波的2ASK信号波形e 与波形f 的叠加。可见,2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。其信号的时域表达式: ()()()()() ∑ ∑+ - + + - = k b k k b k FSK t kT t g a t kT t g a t S2 2 1 1 cos cos? ω ? ω 图3-2 2FSK调制器各点的时间波形 本次综合设计实验调制部分正就是采用此方法设计的。整个调制系统包括:载波振荡器、反相器、调制器与加法器等单元电路组成。 1、2 解调设计方案 数字频率键控( 2FSK) 信号常用解调方法有很多种,在设计中利用过零检测法。 过零检测法就是利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。解调系统组成原理框图如图3-3所示电路: g f e d c b a 位定时 抽样判决 LPF 脉冲展宽 整流 微分 限幅 图3-3 2FSK过零检测解调电路原理框图 输入的FSK 信号经限幅放大后成为矩形脉冲波,再经过微分电路得到双向尖脉冲,然后整流得到单向尖脉冲,每个尖脉冲表示一个过零点,尖脉冲的重复频率就就是信号频率的两倍。将尖脉冲去触发一单稳电路, 产生一定宽度的矩形脉冲序列,该序列的平均分量与脉冲重复频率成正比,即与输入信号成正比。所以经过低通滤波器输出的平均分量的变化反映了输入信号频率的变化,这样把码元“ 1”与“ 0”在幅度上区分开来,恢复出数字基带信号。其原理框图及各点波形如图3-4 所示。

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