2FSK调制解调电路的设计.docx

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2FSK调制解调电路的设计

世嘉科技职业技术学院

毕业设计说明书（论文）

设计（论文）题目:

　　２FSK调制解调电路的设计　

　（锁相环NＥ５６４）　　

专　业:

　通信技术　　　　

班　级:

　　　通技０7-1　　　

学　　号:

　　　　０710２０７０86　

姓名：

　　　李宗盛　　　　　

指导教师：

　杨　柳游岩松　　

二00九年十二月十五日

世嘉科技职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

学生

姓名

李宗盛

学号

07１０２０7086

班级

通技

０７-１

专业

通信技术

设计（或论文）题目

２FSＫ调制解调电路的设计（锁相环NＥ564）

指导教师姓名

职称

工作单位及所从事专业

联系方式

备注

杨柳

助教

世嘉科技职业技术学院、通信工程

1355５5566６６

游岩松

工程师

四川长通科技责任有限公司

１36７77７8８8８

用锁相环NE564设计一2FＳK调制解调电路的设计。

基本要求：

1、设计的电路能完成2FＳK信息的调制解调

2、完成电路的仿真

进度安排：

第一阶段（20０9,09~２０09，10）:

完成资料的收集;

第二阶段（20０９，10～2009，1１）：

完成硬件设计,即完成单元电路及总电路图的设计和工作原理的叙述，电路性能指标的验算;

第三阶段（2０09,11~20０9,12）:

进行调试、仿真，编写报告准备答辩。

必须完成的任务

1、设计硬件的原理电路图；

2、完成电路的调试、仿真系统。

3、撰写详细的设计说明书，不少于五千字。

主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）:

[1]　张肃文．高频电子线路．北京:

人民教育出版社,197９

[2］　郑应光．模拟电子线路

（一）.南京：

东南大学出版社,2000

［3］　阎石．数字电子技术基础．北京:

高等教育出版社，2００5

［４］　于安红．简明电子元器件手册.上海:

上海交通大学出版社,20０5

[5]　张立中．通信技术基础．北京：

中国劳动社会保障出版社，2００８

审

批

意

见

教研室负责人：

年　　月　日

备注:

任务书由指导教师填写，一式二份。

其中学生一份,指导教师一份。

目　录ﻩI

摘　要1

第1章绪　论ﻩ2

第２章　方案设计ﻩ3

２．1　方案比较ﻩ3

２.１.1　键控法３

２.1．2模拟调制法４

2.２方案论证ﻩ5

第3章　硬件设计6

3.１　器件介绍6

3.１.１NＥ564介绍ﻩ６

3．１.22CD４01６介绍ﻩ８

３.1.3锁相环的基本工作原理ﻩ9

3．1.５环路滤波器介绍ﻩ１0

3.１.6　压控振荡器介绍11

3.2　2FＳＫ调制电路设计ﻩ11

3.32FＳK解调器电路设计１2

总　结１4

致　谢1５

参考文献16

附录1　2FSK调制电路ﻩ17

摘　要

本文采用锁相环专用集成电路NE５64,实现了2FSK调制电路和解调电路的设计。

本设计首先对本次设计的思路进行的阐述,对数字调制解调的基本原理、集成电路NE5６4的内部结构及基本工作原理进行了详细的介绍,并基于ＮＥ5６４设计了2ＦSＫ调制解调电路，最后详细给出了制作电路的步骤和方法以及在制作过程当中的问题，得出的结论。

测试表明，该电路的中心频率ｆ０=５MHz,在Uｉｍ≥1V，及无外部干扰，解调后误码率为0。

关键词　2FSK;调制;解调;ＮE5６４;CD4016

第1章　绪论

“锁相环技术”是近几年来迅速发展起来的一门技术,由于它的环路结构简单，性能良好。

在许多新型的电子设备中，特别是在通信系统中,得到广泛的应用。

随着通信技术的发展,锁相环技术在调制解调中扮演着越来越重要的角色。

锁相环技术所以能得到这么广泛的应用,是由于其独特的优良性能所决定的。

本设计用到的锁相环的跟踪特性，可制成高性能的调制器和解调器,它具有低门限特性,可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。

在数字通信系统中,由于数字信号具有丰富的低频成分,不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而同模拟调制一样,需要将基带信号进行高频正弦调制，即数字调制。

与模拟调制相比,数字调制并无本质区别,都属于正弦波调制,但是数字调制系统也有自身的特点,其技术要求与模拟调制系统也有不同。

一般来说,数字调制技术可分为两种类型：

一是利用模拟方法实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；二是利用数字信号的离散取值特点去键控载波,从而实现数字调制，这种方法通常称为键控法。

常用的数字调制方式有振幅键控（2ASＫ）、移频键控（2FＳK）、移相键控（2PSK）等。

随着科技的发展，电子产品市场运作节奏也进一步加快,涉及诸多领域的现代电子技术已迈入一个全新的阶段，如何把锁相环的强大优势发挥出来,就是目前电路研究发展的方向了。

把锁相环技术应用与高频2FSK信号的接收解调中，从而使电路性能得到进一步的改善，这对数字电路来说也算是个不小的突破。

第2章方案设计

2.1方案比较

2ＦSK信号波形图如2－1图所示，它是由调制信号去控制载波信号,用载波的频率来传递数字信息，即用所传递的数字消息控制载波的频率。

图2-12FSK信号波形图

根据设计要求及相关技术指标，可拟定键控法、模拟调制法等两种方案。

２.１.1键控法

调制器选用图2-2所示方案,采用石英晶体振荡器构成两个不同频率的载波发生器,用模拟双向开关CD40１６实现开关1和开关2，最后用集成运放构成加法电路,最终实现２FＳＫ调制。

解调器选用图2－3所示方案，以LＣ谐振回路实现带通滤波，然后用两个模拟乘法器实现相干解调,最后用集成运放构成抽样判决器，实现2FＳＫ信号的解调。

图2-2　2FSK信号键控法产生原理框图

图2-3　2FSK相干解调法原理框图

2．1.2　模拟调制法

采用图2－4、图2-5所示方案实现模拟调制解调，以高频锁相环ＮE5６４为主体，辅以适当外围元件即可实现。

若要构成适用的发射器及接收器，只需增加合适的发射功放及接收滤波、解调放大电路即可。

图２-４　2ＦSK信号模拟调制法产生原理框图

图2-5　2FSＫ模拟解调法原理框图

设计基本原理和系统框图

2FＳK系统分调制和解调两部分。

（1）调制部分：

2FＳＫ信号的产生方法主要有两种。

第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器,如图2-２所示,使其能够输出两个不同频率的码元。

第二种方法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,如图２-3所示。

这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异,即由调频器产生的２FSK信号,在相邻码元之间的相位是连续的,如图所示；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，故相邻码元的相位不一定是连续,如图所示。

本次设计用键控法实现2FＳK信号。

表现为:

（a）相位连续（ｂ）相位不连续

（2）解调部分:

2FＳK信号的接收主要分为相干和非相干接收两类,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。

2.２方案论证

比较而言,选用模拟调制法更为经济、可靠，它具有低门限特性,可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。

而高频模拟锁相环NE5６4的最高工作频率可达到50MHz，采用＋５Ｖ单电源供电,特别适用于高速数字通信中2FSK、ＦＭ调频信号的调制、解调，无需外接复杂的滤波器。

实际上，此法案是几年前流行的一种方案。

就目前接收机技术来说，锁相环因为起得天独厚的性能优势，在接收机技术上可以有广阔的发展前景。

但是因为发送信号的频率比较高，那么如何能够把这种信号很好的解出来，这成了锁相环技术的一种考验。

本文主要就是研究利用锁相环，接收高频信号，并把它解调出来。

模拟调制法的设计就是在目前接收解调以及锁相环技术的蓬勃发展下，把锁相环技术运用与接收解调中,抛弃原来的纯分离元器件电路,而是利用高频锁相环集成电路NE5６4，从而把原始信号更好的还原出来。

利用锁相环集成电路不但使电路更加简单，而且性能更好,充分体现了集成电路的优势。

在未来的世界，锁相环电路将在通信领域大放光彩。

随着集成电路技术的发展,目前市面上已有多类专用2FSK收发芯片，如Ｍicroelｅctronic　Ｉntegraｔed　Sｙstems公司的ＴH710８、ＴH711１2、ＭICＲＦ５00芯片等。

第3章　硬件设计

要求使用高频模拟锁相环ＮＥ56４为基础，设计2ＦSＫ的调制解调电路。

3.１器件介绍

3．１.１　NE5６4介绍

高频模拟锁相环NE564是ＰhiｌiｐsSemiconductors公司（荷兰菲利浦公司的产品,同类国产产品的型号有XＤ564、L564等。

NＥ５６4最高工作频率可达到50MＨｚ，采用+5V单电源供电,特别适用于高速数字通信中FＭ调频信号及2FSK移频键控信号的调制、解调，而无需外接复杂的滤波器。

NＥ５64采用双极性工艺，其外部引脚图和内部组成框图分别如图3-1和图3-2所示。

其中，A1为限幅器,可抑制FM调频信号的寄生调幅;相位比较器（鉴相器）PD的内部含有限幅放大器,以提高对AＭ调幅信号的抗干扰能力；外接电容C３、C4组成低通滤波器，用来滤出比较器输出的直流误差电压的纹波；改变引脚的输2入电流可改变环路增益；压控振荡器VCO的内部接有固定电阻R（R=100Ω），只需外接一个定时电容Ｃt就可产生振荡，振荡频率fｖ与Ct的关系曲线如图3－１2所示。

ＶCO有两个电压输出端，其中VＣＯ０1输出TＴL电平，ＶCＯ02输出ECL电平。

后置鉴相器由单位增益跨导放大器A３和施密特触发器ST组成,其中,A3提供解调FＳK信号时的补偿直流电平及用作线性解调ＦM信号时的后置鉴相滤波器；ＳＴ的回差电压可通过引脚16外接直流电压进行调整，以消除输出信号TTL０的相位抖动。

图3-1　NE564的外部

图3-2　NE564的内部组成框图

由图3－1可知,NE564为双列直插１6脚封装，各引脚的功能如表3－1所示。

表３-1NE5６4引脚的功能

引脚

编号

英文缩写

引脚功能

引脚

编号

英文缩写

引脚功能

1

Ｖ+1

ＶCＣ,接＋5V

9

VCＯ01

VCＯ输出1,ＴTL电平

2

LGC

环路增益控制端,电流约为200uA

10

V+2

ＶＣC,接＋5V

３

PＣ1

鉴相器输入端，来自分频器，占空比50%

11

VＣＯ02

ＶCO输出2，ECＬ电平

４

LＦ

环路滤波引出端

1２

FC1

振荡频率设置电容引出端

５

LF

环路滤波引出端

13

FC1

振荡频率设置电容引出端

6

RF1

信号输入端，占空比50%

１4

AN0

模拟输出端（用于调解输出）

７

ＢF

偏置滤波输入端

１5

HYS

延迟设置端

（设置门限值）

8

GND

地端

１6

TＴＬ0

ＴＴL电平输出端（调解输出）

3.１.2　2CD4０１６介绍

CＤ４016为4个独立的双向模拟开关，控制输入端在输入高电平时模拟开关导通,低电平时截止。

输入输出为双向,即可以由IＮ／OUT到ＯUT／ＩＮ,也可以反过来，此芯片广泛用于信号开关,削波，调制解调电路中。

其引脚排列如图３-３所示,及内部结构如图3-4。

图3-3　CD4016外部引脚图

图3-4　CD4016内部结构

3.1.３锁相环的基本工作