2FSK调制解调电路的设计.docx

1、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: FSK调制解调电路的设计 （锁相环N） 专 业: 通信技术 班 级: 通技7-1 学 号: 71086 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077086班级通技-专业通信技术设计(或论文）题目FS调制解调电路的设计(锁相环N564)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13555566游岩松工程师四川长通科技责任有限公司367788用锁相环NE564设计一2

2、FK调制解调电路的设计。基本要求：1、设计的电路能完成2FK信息的调制解调2、完成电路的仿真进度安排：第一阶段(209,0909，10):完成资料的收集;第二阶段（20，102009，1）：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（209,11209,12）: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,1972郑应光模拟电子线路(一）.南京：东南

3、大学出版社,20003阎石数字电子技术基础北京:高等教育出版社，25于安红简明电子元器件手册.上海:上海交通大学出版社,2055张立中通信技术基础北京：中国劳动社会保障出版社，2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I摘要 1第1章 绪论2第章方案设计31方案比较3.1键控法 .12 模拟调制法 2. 方案论证5第3章硬件设计 63.器件介绍 63. N564介绍3.2 2CD01介绍.1.3 锁相环的基本工作原理931. 环路滤波器介绍03.6压控振荡器介绍 113.22F调制电路设计113.3 2FK解调器电路设计 2总结 4

4、致谢 1参考文献 16附录12FSK调制电路17摘要本文采用锁相环专用集成电路NE64,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NE54的内部结构及基本工作原理进行了详细的介绍,并基于5设计了2S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=MHz,在U1V，及无外部干扰，解调后误码率为0。关键词2FSK;调制;解调;E5;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

5、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

6、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(2AS）、移频键控（2FK)、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2SK信号波形图如21图所示，它是由调制信号去控制载波信号

7、,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2-1 2FSK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。.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CD40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F调制。解调器选用图23所示方案，以L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2F信号的解调。图2-22FSK信号键控法产生原理框图图2-32FSK相干解调法原理框图21.2模拟调制法采用图24、图2-5所示方案实现模拟调制解

8、调，以高频锁相环E5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-2SK信号模拟调制法产生原理框图图2-52FS模拟解调法原理框图设计基本原理和系统框图2FK系统分调制和解调两部分。(1)调制部分：2F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-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-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FSK信号,在相邻码元之间的相位是连

9、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2FK信号。表现为:(a）相位连续 ()相位不连续(2)解调部分:2FK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. 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N

10、E54的最高工作频率可达到50MHz，采用单电源供电,特别适用于高速数字通信中2FSK、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NE54，从而把原始信号更好的还原出来。利

11、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icroelctronicntegraedSstems公司的H710、H7112、IC00芯片等。第3章硬件设计要求使用高频模拟锁相环56为基础，设计2S的调制解调电路。3. 器件介绍3.NE54介绍高频模拟锁相环NE564是hiis Semiconductors公司(荷兰菲利浦公司的产品,同类国产产品的型号有X564、L564等。N4最高工作频率可达到50M，采用+5V单电源供电,特别适用于高速数字通信中F

12、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。N64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A调幅信号的抗干扰能力；外接电容C、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=100)，只需外接一个定时电容t就可产生振荡，振荡频率f与Ct的关系曲线如图32所示。CO有两个电压输出端，其中V1输出TL电平，C02输出ECL电平。后置鉴相器由单位增益跨导

13、放大器A和施密特触发器ST组成,其中,A3提供解调FK信号时的补偿直流电平及用作线性解调M信号时的后置鉴相滤波器；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TTL的相位抖动。图3-1NE564的外部图3-2NE564的内部组成框图由图31可知,NE564为双列直插6脚封装，各引脚的功能如表31所示。表-1 NE54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+1C,接5V9VC01VC输出1,TL电平2LGC环路增益控制端,电流约为200uA10V+2C,接5VP1鉴相器输入端，来自分频器，占空比50%11V02CO输出2，EC电平L环路滤波引出端1FC1振荡频率设置电容引出端LF环路滤波引出端13FC1振荡频率设置电容引出端6RF1信号输入端，占空比50%4AN0模拟输出端(用于调解输出）F偏置滤波输入端5HYS延迟设置端(设置门限值)8GND地端6T0L电平输出端（调解输出）3.22CD4介绍C016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IOUT到UT,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-所示,及内部结构如图3-4。图3-3CD4016外部引脚图图3-4CD4016内部结构3.1. 锁相环的基本工作