通信原理课设Word格式.docx

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第五章参考文献13

第六章整机原理图14

第一章设计总体思路及框图

1.1PAM调制及解调原理

（1）幅度调制原理

设脉冲载波以s（t）表示，它是由脉宽为τ秒、重复同期为Ts秒的矩形脉冲串组成，其中Ts是按抽样定理确定的，即有Ts=1/（2

）秒。

其产生方框图为1-2（a）所示，基带信号的波形及频谱如图1-2（b）所示；

脉冲载波的波形及频谱如图1-2（c）所示；

已抽样的信号波形及频谱如图1-2（d）所示。

图1-2矩形脉冲为载波调制原理与波形和频谱

因为已抽样信号是

与

的乘积，所根据频率卷积定理，可以写出相应的频域表达式：

（1-1）

式（2-6）中

是

的频谱函数，根据

信号的定义可以认为，

表示的矩形脉冲串是由脉宽为τ秒的门函数

与周期性冲激函数

卷积得到，根据频率卷积定理，其相应的时域和频域表达式分别如下：

（1-2） 

（2）PAM的解调原理

由分析式可以发现，当

=0时得到的频谱函数为

，与信号

的频谱函数

进行比较，只是差一个比例常数

，因此，采样频率只要满足

，就可以用一个带宽满足

的理想低通滤波器，把

的成分取出来，以不失真地恢复

的波形如图1-3所示。

图1-3矩形脉冲为载波解调原理图

1.2设计思路及框图

本次通信原理课程设计的内容是要做一个PAM调制实现。

PAM顾名思义为脉冲幅度调制，其主要是对于抽样定理的应用。

用调制信号控制脉冲序列的幅度，使脉冲幅度在其平均值上下随调制信号的瞬时值变化。

因为高斯噪声的频率是介于300Hz--3.4kHz之间，而根据奈奎斯特抽样定理----抽样频率应大于或是等于信号最高频率的两倍，通过计算抽样频率可得到8KHZ频率即可满足要求，频率越高抽样的效果越好失真度越小，还原出来的信号最能符合原语音信号。

电路由信号源、分频器、脉宽变换、脉冲放大、取样门、输出级组成。

用以来完成PAM调制的实现。

设计总体框图如下:

此电路功能是先将由信号源产生的方波信号经过分频器分频出8KHZ的信号，然后利用积分单稳完成脉宽变换达到抽样的结果。

然后把得到的方波进行晶体管脉冲放大，再把产生的载波信号和语音信号进行调制，最后通过输出级输出PAM调制信号即还原的语音信号。

第二章单元电路的设计

2.1.方波产生电路的设计

方波的产生是很重要的，因为要作为载波的方波需要很好的特性，否则经过一系列的变换后最后调制出来的波形却会发生很大程度上的失真。

而方波的电路的产生方法可以有很多种，譬如可以用多谐振荡器；

或者可以用C51单片机来编程产生方波；

或者也可以利用RC振荡电路来产生方波；

其三种方式都是行得通的，各有其优点和缺点。

RC电路虽然简单但是产生的方波可能不够稳定会受元器件本省特性的影响，51单片机产生方波貌似又过于大材小用，太过于麻烦。

综上各方法的优缺点在本次设计中我决定使用多谐振荡器来产生所需要的方波信号，不仅方便简单而且产生的波形也很稳定。

如图2-1.1

图2-1.1多谐振荡器电路

我采用的是CMOS反相器构成的多谐振荡器来做一个16KHZ方波的信号源。

这个多谐振荡器的工作原理是多谐振荡器实际上是方波发生器，由于方波中除基波外还包含了许多高次谐波。

因此，方波发生器又称为多谐振荡器。

多谐振荡器不需要外加信号，只要一上电就会产生方波信号。

我采用CMOS非门组成的多谐振荡器。

电路由两个非门和一个电阻，电容组成。

改变R和C的值，可以改变输出振荡频率。

当R5＝1KΩ，C2＝62.5µ

F时，f＝16KHZ，及产生16KHZ的方波。

次多谐振荡器产生的波形如图2-1.2

图2-1.2多谐振荡器的工作波形

2.2.分频器的设计

产生了稳定的方波之后又一重要的模块就是二分频电路，为了将16KHz的方波变为8KHz的方波，需要一个二分频器，，我选择了使用D触发器作为二分频电路，将D触发器的S和R相连后接地，D和Q’相连，就能简单实现二分频电路。

电路如图2-2.1所示：

图2-2.1二分频电路

利用D触发器实现二分频，时钟信号CLK为16K的方波信号，D触发器为边沿触发器，当时钟信号在下降沿时开始工作，当D输入1时，Q反输出为0，同时反馈给D，此时Q反为1再反馈给D，则Q为1输出，其利用反馈，当输入两次是输出一次，从而达到分频效果。

2.3.积分单稳态电路的设计

为了使调制出来的波形更接近理论水平，需要将分频后的8KHz的方波信号进行脉宽调整，将其脉宽变的更窄达到脉冲的效果。

因此需要单稳态电路。

我用的是由TTL与非门组成的积分型单稳态触发器，如图2-3.1。

图2-3.1积分单稳态电路

它是宽脉冲触发，触发脉冲宽度要求tpi>

tW，尖峰脉冲干扰不会引起误动作——抗干扰能力较强。

通过可得输出得到的稳态波形比输入的波形窄一般，通过调整RC可以将二分频出来的8KZ的方波变成8KZ的窄脉冲。

2.4.脉冲放大电路的设计

为了得到合适的脉冲，光有合适宽度的脉宽还不够，还需要合适的幅度，需要将脉冲的幅度进行放大，由于电路工作的频率比较低，处于三极管正常的工作范围内，因此放大选用普通三极管是比较合适的为了限幅。

如图2-4.1所示：

图2-4.1脉冲放大电路

当Q1输入端为高电平1时，Q1管导通，此时Q2管的输入端则变为低电平而不能导通，从而经R1对+5V分压后可得输出电压为3V—4V左右。

当Q1输入端为低电平0时，Q1管截止，此时Q2管的输入端则变为高电平而能导通，从而经+5V的电压全部通到接地端，于是将得到约0V的输出电压。

2.5.取样门电路的设计

在普通的调制诸如ASK,PDSK中，使用乘法器将抽样信号与调制信号相乘后再通过滤波器即可得到调制信号。

在PAM调制中我选择使用场效应管来充当乘法器的角色。

如图2-5.1所示：

图2-5.1取样门电路

利用场效应管将送来的语音信号用+5V到-9V的脉冲信号进行抽样，利用RC电路控制取样门，最后输出PAM信号

第三章系统仿真

1、设计总图的仿真

2、仿真图

A、语音信号。

由原理图可得语音信号为高斯白噪声通过一个0.3K到3.4K的带通滤波器产生。

如图3-1.1所示

图3-1.1语音信号波形

B、8KHZ的方波信号。

如图3-1.2为多谐振荡器产生的8KHZ的方波信号

图3-1.28KHZ的方波信号波形

C、PAM信号。

语音信号通过放大后通过8KHZ的抽样信号进行抽样最后可以得到PAM信号。

如图3-1.3所示

图3-1.3PAM信号波形

D、还原的语音信号

如图3-1.4所示

图3-1.4还原的语音信号波

第四章总结与体会

两周的通信原理课程设计，让我们系统的了解理论知识，学到了很多的东西，课程设计主要是我们理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。

我们还能从设计中检验我们所学的理论知识到底有多少，巩固我们已经学会的，不断学习我们所遗漏的新知识，把这门课学的扎实。

而这次的课程设计，在高度集中的时间里，通过不断的学习，紧张的练习，从最开始画电路图，从一开始真的是一脸茫然，我们按照熊老师的指导一个模块，一个部分的开始画电路图，在电路图出来的那一刹那，各种欢喜劲涌上心头，接下来的时间就是用软件验证我们当初的证明时候到啦，在使用systemview的过程中，我们都会努力寻求最佳路径解决问题，无形间提高了我们的动手，动脑能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。

本次课程设计有机地结合了理论与实践，既考察了我们对理论知识的掌握情况，还反映出我们实际动手能力，更主要的是它激起我们创新思维，为今后的进一步学习创下良好条件，为以后的就业也打下一个根基，真可谓一举多得。

刚开始，不知道从哪里入手，经历了一次次的困难，却积累了很多宝贵的经验。

这次设计我也深深体会到自己对知识的不足，很多时间都是和同学一起讨论，融合大家的汗水，终于基本达到了设计要求，完成了任务。

总的来说，我觉得我在这次课程设计过程中学到了在课本上学不到的很多知识，让我提高了自己的动手能力和自主分析能力。

第五章参考文献

1、樊昌信主编《通信原理》电子工业出版社。

2、阎石主编《数字电路技术基础》高等教育出版社。

3、邱关源编《电路》高等教育出版社。

4、Systemview仿真指导书。

第六章整机原理图