桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙編號(hào)：畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：2FSK調(diào)制與解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)院：信息與通信學(xué)院專業(yè)：電子信息工程姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師單位：信息與通信學(xué)院姓名：職稱：教授題目類型：理論研究實(shí)驗(yàn)研究工程設(shè)計(jì)工程技術(shù)研究軟件開發(fā)2015年5月20日頁共32頁引言當(dāng)今社會(huì)通信技術(shù)的發(fā)展速度非常快，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)在現(xiàn)代通信技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域都占有了非常重要的地位。計(jì)算機(jī)在當(dāng)今社會(huì)的眾多領(lǐng)域中，不僅用作各種信息的處理，而且它和通信的結(jié)合，也使得電信業(yè)務(wù)更加豐富多樣。隨著人類經(jīng)濟(jì)文化的飛速發(fā)展，人們對(duì)于通信技術(shù)性能的需求也更加迫切，這也成為了推動(dòng)通信科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的巨大動(dòng)力。在通信理論中，先后形成了“過濾和預(yù)測(cè)理論”、“香農(nóng)信息論”、“糾錯(cuò)編碼理論”、“信源統(tǒng)計(jì)特性理論”、“調(diào)制理論”等技術(shù)理論。通信作為現(xiàn)代社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施和必要條件，引起了世界各國的高度重視，各國的科學(xué)工作者也在為此不斷的努力奮斗著。通信，簡(jiǎn)單的說，就是經(jīng)過一定的信道，將把信息從一個(gè)地方傳遞到另外一個(gè)地方。但是，如果信息是直接傳遞的話，由于外界的干擾，以及能量的約束，它不能準(zhǔn)確的、快速的，傳遞到較遠(yuǎn)的距離，經(jīng)過人們的研究，借助于一定形式的信號(hào)，成功的解決了這個(gè)問題?；鶐盘?hào)由于其本身特點(diǎn)，包含頻率較低，甚至是直流分量，難以通過有限的天線得到有效的輻射發(fā)送出去，因此，無法利用無線信道來直接傳播。對(duì)于多數(shù)的有線信道，由于有線線路中多半串接有電容器或者并接了變壓器等等直流元件，低頻或者直流分量的信號(hào)也會(huì)收到很多的限制。綜上，基帶信號(hào)只能夠在一些較為理想的信道上才能直接傳輸，但是目前多數(shù)的信道，存在衰落干擾，并不理想，所以不適合基帶信號(hào)的傳輸。所以，必須想個(gè)辦法，解決基帶信號(hào)通過這些現(xiàn)有的信道來傳輸?shù)膯栴}。方法就是通過某種方式，把攜帶信息的原信號(hào)經(jīng)過一種變化得到另外一種可以在現(xiàn)有信道上傳輸?shù)男碌男盘?hào)，即調(diào)制。在工程設(shè)計(jì)中，常常疊加正弦載波信號(hào)。原始的信號(hào)，即需要傳遞的信息，就為調(diào)制波。所謂調(diào)制，是通過載波的一個(gè)參量的變化，來間接地反映調(diào)制信號(hào)的信息。其中，通過輸入載波的幅度值的變化來反映輸入的調(diào)制信號(hào)的變化的方法被叫做振幅調(diào)制；通過輸入載波的頻率來反映調(diào)制信號(hào)變化的叫做頻率調(diào)制；通過輸入載波的相位的變化來間接反應(yīng)信號(hào)信息的變化的叫做相位調(diào)制。用來實(shí)現(xiàn)整個(gè)調(diào)制過程的電路或者設(shè)備被叫做調(diào)整器。從已調(diào)波形中恢復(fù)原來輸入信號(hào)的過程稱為解調(diào)，相應(yīng)的電路或者設(shè)備稱為解調(diào)器。當(dāng)調(diào)整器與解調(diào)器做成了一個(gè)整體的時(shí)候，就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，這種器件被稱為調(diào)制解調(diào)器。調(diào)制另外的一個(gè)目的就是便于多路復(fù)用，在進(jìn)行多路傳輸?shù)臅r(shí)候，各路的數(shù)據(jù)原始基帶信號(hào)的頻譜往往是互相重疊的，所以不能在一條線路上進(jìn)行傳輸，否則就會(huì)相互之間產(chǎn)生干擾。在經(jīng)過調(diào)制之后，各路信號(hào)就會(huì)被搬移到不同的頻段內(nèi)，從而避免了相互之間的干擾，所以，信號(hào)在經(jīng)過調(diào)制之后傳輸?shù)姆绞接斜环Q為頻帶傳輸。數(shù)字調(diào)制是用載波的幅度、相位或者頻率等參數(shù)來表征所傳的基帶信號(hào)的信息，接收端通過對(duì)載波的這些離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)，就可以解調(diào)出原來的基帶信號(hào)了。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的基帶信號(hào)由一連串的高低電平序列組成，控制開關(guān)選擇載波，所以也叫做鍵控信號(hào)。通過數(shù)字調(diào)制產(chǎn)生的模擬信號(hào)，它載波參量的離散狀態(tài)是與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的，特別適合在帶通型的模擬信道上傳輸。頻率調(diào)制就是通過利用調(diào)制信號(hào)控制載波的頻率的變化來傳遞信息的，其中2FS二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制最為簡(jiǎn)單。。這種調(diào)制方式出現(xiàn)的比較早，技術(shù)比較成熟，其抗衰性能遠(yuǎn)優(yōu)于ASK，設(shè)備也不復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來也比敬愛哦容易，在很多場(chǎng)合，比如中低速數(shù)據(jù)的傳輸，尤其在有衰減的不受限制的信道通信中得到了廣泛的運(yùn)用。2FSK信號(hào)的的產(chǎn)生有兩種方法：壓控載波調(diào)頻法和鍵控頻率選擇法。載波調(diào)頻產(chǎn)生的是相位連續(xù)的FSK信號(hào)，連續(xù)的相位信號(hào)一般由壓控振蕩器產(chǎn)生，由基帶信號(hào)該百年振蕩器的參數(shù)，使得震蕩頻率發(fā)生變化。頻率鍵控發(fā)一般是相位不連續(xù)的FSK信號(hào)，這種信號(hào)的兩個(gè)載波一般由兩個(gè)不同的振蕩器產(chǎn)生，通過基帶信號(hào)來控制選擇哪一個(gè)作為輸出。由于這兩個(gè)振蕩器是相互獨(dú)立的，彼此之間的相位沒有進(jìn)行統(tǒng)一，因此在調(diào)制的過程之中相位的連續(xù)性不能得到保證。至于信號(hào)的解調(diào)，則采用了非相干解調(diào)的過零檢測(cè)法和相干解調(diào)的鎖相解調(diào)法這兩種不同的方法來實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)就是將電路進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，采用多種方式完成調(diào)制解調(diào)，載波也提供多種可供選擇，便于實(shí)驗(yàn)研究，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。1設(shè)計(jì)要求1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)題目2FSK調(diào)制與解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.2設(shè)計(jì)的主要功能及要求將2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)中的電路進(jìn)行小模塊分解，每個(gè)子模塊單獨(dú)做成電路，各模塊設(shè)計(jì)統(tǒng)一的接口，且提供載頻為256KHZ和512KHZ,時(shí)鐘為64KHZ，碼速率為64KB/S、載頻為1MHZ和2MHZ,時(shí)鐘速率為256KHZ，碼速率為256KB/S兩種不同的方案可供選擇。將電路進(jìn)行模塊化，分成不同的子模塊來設(shè)計(jì)不同的調(diào)制與解調(diào)方案。比如2FSK信號(hào)產(chǎn)生部分可以設(shè)計(jì)和制作直接調(diào)頻和頻移鍵控兩個(gè)不同的子模塊，以便根據(jù)需求在選擇不同的信號(hào)發(fā)生方式時(shí)自主選擇相應(yīng)模塊。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基帶信號(hào)基帶信號(hào)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本課題的2FSK調(diào)制與解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要系統(tǒng)主要分為三個(gè)大模塊：時(shí)鐘碼產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、解調(diào)電路，其中基帶信號(hào)基帶信號(hào)2FSK2FSK信號(hào)調(diào)制電路解調(diào)電路時(shí)鐘碼產(chǎn)生電路調(diào)制電路解調(diào)電路時(shí)鐘碼產(chǎn)生電路頻移鍵控壓控振蕩鎖相解調(diào)過零檢測(cè)頻移鍵控壓控振蕩鎖相解調(diào)過零檢測(cè)圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3設(shè)計(jì)思路及仿真軟件的介紹由于相關(guān)硬件電路和數(shù)字電路的學(xué)習(xí)主要是大二和大三的課程，而且本人平時(shí)接觸的大多都是軟件的學(xué)習(xí)與開發(fā)，較少做一些模擬電路的設(shè)計(jì)，所以感覺此次的畢設(shè)設(shè)計(jì)對(duì)于自己是一個(gè)挑戰(zhàn)，又能很好的鍛煉個(gè)人的動(dòng)手能力。鑒于此，我想借助multisim這款仿真軟件的幫助，把自己通過查閱資料設(shè)計(jì)出的電路先進(jìn)行仿真，在仿真的基礎(chǔ)上，再去做板、調(diào)試，從而完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。Multisim這款仿真軟件是由美國國家儀器（NI）有限公司推出的，對(duì)于硬件電路板的模擬和數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)非常有利，它的捕捉非常直觀，仿真也非常的強(qiáng)大，對(duì)電路進(jìn)行的設(shè)計(jì)或者是驗(yàn)證都可以達(dá)到非常輕松、迅速、高效的效果。這款軟件的SPICE分析非常專業(yè)而且提供有豐富的虛擬儀器，可以提前對(duì)硬件電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，通過對(duì)運(yùn)行的結(jié)果分析，對(duì)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行初步的判斷，如果不正確再返回修改電路，再仿真，通過這樣一個(gè)循環(huán)反復(fù)的過程，最終達(dá)到縮短建模的時(shí)間。綜上，Multisim這款軟件有著豐富虛擬儀器和強(qiáng)大的仿真功能，學(xué)員可以方便地把學(xué)到的理論知識(shí)在這款軟件上進(jìn)行仿真、驗(yàn)證，加深印象，而且可以加強(qiáng)對(duì)一些常見的儀器的認(rèn)識(shí)和使用，從而較好的解決教學(xué)理論與試驗(yàn)不能結(jié)合的問題，所以說，Multisim這款軟件是電子教學(xué)過程中的非常好的輔助工具。4硬件設(shè)計(jì)4.1時(shí)鐘及碼產(chǎn)生電路本次設(shè)計(jì)中，需要提供一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，為了實(shí)現(xiàn)這一需求，時(shí)鐘的發(fā)生模塊采用了石英晶體穩(wěn)頻的自激多諧振蕩電路來完成。自激多諧振蕩電路器的工作原理是用非門來作為一個(gè)開關(guān)倒相器件，用來產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖波形。在電路中，通過電容器進(jìn)行充放電，當(dāng)輸入電壓的值到達(dá)非門的閾值電壓時(shí)，就會(huì)改變輸出門的狀態(tài)。電路中輸出脈沖波形的參數(shù)和電路中的電阻電容這些原器件的數(shù)值有著直接的關(guān)系。但是如果要求多諧振蕩有著穩(wěn)定、較高的工作頻率，LC多諧振蕩器已經(jīng)遠(yuǎn)不能達(dá)到要求的精度了，解決的辦法就是把信號(hào)頻率的基準(zhǔn)用石英晶體來確定。這種由石英晶體與門電路構(gòu)成的多諧振蕩器，產(chǎn)生的頻率有著很高的穩(wěn)定性，所以常常用為一些精密的儀器提供時(shí)鐘信號(hào)。由于本次電路設(shè)計(jì)中涉及到多個(gè)非門，所以就選用了內(nèi)含6組相同的反相器的74HC04。這款芯片是工作的頻率高，與低功耗肖特基的這種TTL非門也無縫隙兼容。芯片的引腳圖如圖3-1所示。圖3-174HC04引腳圖本次設(shè)計(jì)中采用的晶體頻率f0選為4096KHZ，但是設(shè)計(jì)后續(xù)電路中還需要2MHZ、1MHZ、512KHZ、256KHZ、64KHZ等多種頻率的信號(hào)，所以必須要有分頻電路。通過查閱相干書籍，發(fā)現(xiàn)分頻電路，尤其是二分頻電路，通常是采用邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器。JK主從觸發(fā)器觸發(fā)器，當(dāng)高電平的時(shí)鐘信號(hào)到來時(shí)，器件的輸出狀態(tài)就會(huì)發(fā)生跳變。如果在時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)高電平時(shí)，如果器件的輸入端信號(hào)出現(xiàn)干擾信息，就很有可能使觸發(fā)器產(chǎn)生錯(cuò)誤的狀態(tài)。而邊沿觸發(fā)器自身的電路結(jié)構(gòu)可以使得只有在觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖有效觸發(fā)沿到來的前一瞬間，才會(huì)去接收信號(hào)，從而保證只有在有效的觸發(fā)沿到來后，才會(huì)使得輸出的狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，從而使得電路的抗干擾能力得到大大的加強(qiáng)，電路工作的可靠性得到大大的提高。維持阻塞式邊沿D觸發(fā)器內(nèi)部有6個(gè)非門，與非門G1、G2這兩個(gè)構(gòu)成了最基本的RS觸發(fā)器，為了實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的控制，采用三輸出的與非門G3、G4，G5、G6這兩個(gè)與非門電路提供了傳輸信息的輸入端。其邏輯符號(hào)如圖3-2所示。圖3-274LS74邏輯符號(hào)圖觸發(fā)器狀態(tài)的變化在時(shí)鐘信號(hào)的上升邊沿產(chǎn)生，它的次態(tài)取決于時(shí)鐘信號(hào)上升沿前D端口的信號(hào)，在時(shí)鐘信號(hào)上升沿后，無論輸入D端口是否發(fā)生變化，D觸發(fā)器的輸出狀態(tài)都不會(huì)改變。如果在時(shí)鐘脈沖信號(hào)的上升沿來前，輸入信號(hào)D為何狀態(tài)，則D觸發(fā)器的輸出就會(huì)是什么狀態(tài)。所以D觸發(fā)器的狀態(tài)方程可以表達(dá)為：

Q由此可以得到D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和工作波形如圖3-3所示

D=0D=0D=101D=0D=0D=101D=1D=1圖3-3D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和工作波形本次設(shè)計(jì)中要進(jìn)行多次分頻，所以會(huì)涉及到多個(gè)觸發(fā)器的使用，考慮到這個(gè)原因，分頻電路采用74LS74芯片。74LS74是一塊邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個(gè)器件中包含了兩個(gè)完全相同的、相互獨(dú)立的邊沿D觸發(fā)電路。將前級(jí)的觸發(fā)器輸出信號(hào)連接到D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，Q端的輸出連接到觸發(fā)器的D輸入端口，即可產(chǎn)生二分頻。接下來借助Multisim仿真軟件，對(duì)于時(shí)鐘電路和分頻電路進(jìn)行仿真，電路圖和結(jié)果如圖3-4和圖3-5所示。圖3-4時(shí)鐘產(chǎn)生仿真電路圖圖3-5時(shí)鐘產(chǎn)生仿真波形圖碼產(chǎn)生這部分電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是將用戶輸入的8位并行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成循環(huán)的串行數(shù)據(jù)，以供后面的調(diào)制電路使用。實(shí)現(xiàn)并口到串口的換的方法有很多，也有專門的芯片，如74LS164等，但結(jié)合考慮之后，本次的設(shè)計(jì)中采用的是兩塊74LS161和一塊74LS151芯片。74LS161這款芯片是常用的四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，輸入端的數(shù)據(jù)可以預(yù)先設(shè)置，而且時(shí)鐘也是同步的，芯片的引腳圖如圖3-6所示。圖3-674LS161引腳圖管腳圖介紹：=1\*GB2⑴時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端=2\*GB2⑵P0~P3清零/MR

=3\*GB2⑶使能CEP，CET

=4\*GB2⑷置數(shù)PE

=5\*GB2⑸數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3

=6\*GB2⑹進(jìn)位輸出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)輸入輸出CRCPLDEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00ФФФФФФФФ00001↑0ФФdcbadcba1↑10ФФФФФQ3Q2Q1Q01↑1Ф0ФФФФQ3Q2Q1Q01↑111ФФФФ狀態(tài)碼加1圖3-774LS161功能表從計(jì)數(shù)器的功能表中可以看出，在清零端為低電平的時(shí)候，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0也會(huì)立即全變?yōu)榈碗娖?，即?jì)數(shù)器的異步復(fù)位。同步置數(shù)功能就是當(dāng)CR管腳的輸入為高電平時(shí)，且LD為低電平時(shí)，在時(shí)鐘信號(hào)上升沿到來之后，芯片的輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)就會(huì)與開始用戶并行數(shù)據(jù)輸入端輸入的D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣。當(dāng)且僅當(dāng)CR、LD、EP、ET四個(gè)端口同時(shí)為高電平，時(shí)鐘脈沖信號(hào)上升沿到來之后，計(jì)數(shù)器就會(huì)加1。74LS161的進(jìn)位輸出端CO的邏輯關(guān)系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。結(jié)合74LS161功能表，只要經(jīng)過合理的設(shè)置計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，就可以實(shí)現(xiàn)分頻的需求。根據(jù)分析，我們需要一個(gè)四分頻電路和一個(gè)能夠循環(huán)給出8種不同的地址碼的電路。當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”時(shí)，74LS161的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如圖3-8所示。Q3Q2Q1Q0QQQQ1111000000000001000100100010001100110100010001010101011001100111圖3-874LS161的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表我們主要觀察狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的Q2、Q1、Q0三位的輸出的狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，所以當(dāng)隨著時(shí)鐘的繼續(xù)變化，盡管Q3的輸出狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，但是前面三位的輸出狀態(tài)的轉(zhuǎn)換的順序不會(huì)發(fā)生改變，可以循環(huán)提供“000、001、010、011、100、101、110、111”8種不同的地址碼，地址碼循環(huán)驅(qū)動(dòng)74LS151實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)向串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。再觀察Q1的輸出不難發(fā)現(xiàn)，其狀態(tài)變化是“0、0、1、1”四個(gè)不斷循環(huán)變換，正好構(gòu)成了對(duì)輸入時(shí)鐘的四分頻。74LS151是較為常用的數(shù)據(jù)選擇器，可以實(shí)現(xiàn)8選1的功能，芯片的引腳排列如圖3-9所示。圖3-974LS151引腳排列圖A~C是地址端的控制數(shù)據(jù)，作用是從8個(gè)輸入數(shù)據(jù)D0~D7之中，選擇所需要的數(shù)據(jù)送到輸出端Y。G為使能端，低電平有效。當(dāng)使能端G=1時(shí)，沒有輸出信號(hào)產(chǎn)生，多路選擇的開關(guān)被禁止，芯片不工作；當(dāng)使能端G=0時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器就可以正常工作，根據(jù)地址端的狀態(tài)信息來選擇8個(gè)輸入數(shù)據(jù)通道中某一路信號(hào)輸出到Y(jié)端。熟悉了芯片的工作原理之后，接下來就是完成對(duì)該部分電路進(jìn)行仿真，仿真電路圖如圖3-9所示，仿真結(jié)果如圖3-10所示。圖3-9碼產(chǎn)生仿真電路圖圖3-10碼產(chǎn)生電路仿真結(jié)果圖另外，碼產(chǎn)生電路還用了8個(gè)LED燈，用于顯示輸入的數(shù)據(jù)，用一個(gè)撥碼開關(guān)完成數(shù)據(jù)的輸入。實(shí)現(xiàn)這部分設(shè)計(jì)需求的總體電路圖如圖3-11所示。圖3-11時(shí)鐘及碼產(chǎn)生電路4.2帶通濾波電路通過上一步的工作，可以得到2MHZ、1MHZ、512KHZ、256KHZ這四種頻率不同的方波信號(hào)，還有碼速可供選擇的基帶控制信號(hào)。本部分的設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有兩個(gè)方面，一是完成帶通濾波器的設(shè)計(jì)，二是實(shí)現(xiàn)頻移鍵控調(diào)制，即2FSK的調(diào)制。由于系統(tǒng)的載波多為正弦波，所以要將方波信號(hào)，轉(zhuǎn)化為頻率不變的正弦信號(hào)。帶通濾波器，可以將方波信號(hào)中在通帶頻率外的信號(hào)抑制掉，就可以得到正弦信號(hào)。濾波器根據(jù)有無有無有源器件的不同而分為無源濾波器、有源濾波器這兩種。其中無源濾波器是采用無源器件，如電阻、電容、電感等等組成的濾波器，原理是無源器件電感、電容這些元器件的電抗性隨著頻率的變化而變化。這一類濾波器的優(yōu)點(diǎn)就是電路非常簡(jiǎn)易，不需要提供直流供電，工作系統(tǒng)的可靠性也非常的高。但是它也有著嚴(yán)重的缺點(diǎn)，就是在通帶之內(nèi)，其能量的損耗非常大，負(fù)載效應(yīng)也特別的明顯，較易引起電磁感應(yīng)。除此之外，當(dāng)電感的值太大的時(shí)候，濾波器系統(tǒng)的體積和重量也會(huì)隨之增大，便攜性差，而且由于在低頻領(lǐng)域無源器件隨頻率變化特性差，所以不適用。有源濾波器，由名字就可以知道，設(shè)計(jì)電路中采用了有源器件，比如集成運(yùn)算放大器等等。其優(yōu)點(diǎn)就是不僅在通頻帶內(nèi)的信號(hào)能量的損耗為零，而且輸出信號(hào)比輸入信號(hào)放大了不少，接負(fù)載的時(shí)候影響也沒有那么明顯。在多級(jí)級(jí)聯(lián)的時(shí)候，前后級(jí)之間的影響較小，所以高階濾波器就可以直接利用級(jí)聯(lián)的方法構(gòu)成。并且，此類濾波器的便攜性好，占空間小，不需要去考慮電磁屏蔽。其缺點(diǎn)是在通頻帶的范圍內(nèi)，有源器件的帶寬嚴(yán)格限制了整個(gè)電路的帶寬，所以多級(jí)級(jí)聯(lián)的時(shí)候，帶寬就會(huì)越來越小，而且系統(tǒng)必須要提供直流供電，可靠性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如無源濾波器的好，在一些特殊的場(chǎng)合，如高頻、高壓、大功率的時(shí)候不適用。本部分設(shè)計(jì)的內(nèi)容是帶通濾波器，要求是允許用戶設(shè)定的頻段內(nèi)的信號(hào)通過，抑制掉頻段之外的信號(hào)雜波和噪聲，從而保證通信的質(zhì)量，對(duì)于帶寬沒有嚴(yán)格的要求。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)決定采用無限增益多路負(fù)反饋濾波器。這種濾波器對(duì)于需要信號(hào)的選擇性特別好，濾波的過渡頻帶也很陡峭，濾波效果比較理想，所以在用戶的設(shè)計(jì)中得到非常廣泛的使用。這種濾波器的參數(shù)的設(shè)定和選取，目前已經(jīng)有了非常成熟的思路方案供設(shè)計(jì)者參考和選擇，因此設(shè)計(jì)起來較容易。但是傳統(tǒng)的濾波器在設(shè)計(jì)的時(shí)候，往往不會(huì)去考慮電路中元器件的參數(shù)與輸出信噪比兩者之間的關(guān)系，因此會(huì)嚴(yán)重影響濾波器輸出的效果。圖3-12無限增益多路負(fù)反饋帶通濾波器通過上網(wǎng)查閱資料，找到了無限增益多路負(fù)反饋帶通濾波器的基本電路，如圖3-12所示。圖示中的R3和CfHQ=由以上的式子可以看出，電容C的大小和帶通濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q、輸出的增益H沒有什么直接的聯(lián)系，但是電阻R3值得大小變化，對(duì)于帶通濾波器的品質(zhì)因數(shù)、輸出增益和濾波器的中心頻率都會(huì)有影響，R1、R中心頻率f電容C?100Hz（10~0.1）μF（100~1000）Hz（0.1~0.01）μF（1~10）kHz（0.01~0.001）μF（10~100）kHz（1000~100）pF?100kHz（100~10）pF圖3-13中心頻率與電容的取值關(guān)系表然后結(jié)合上圖，確定好電容C的值，再直接帶入下面的這個(gè)式子來計(jì)算出電阻的換標(biāo)系數(shù)XX=100/(其中f0的單位為Hz，電容C的單位為μF圖3-14二階無限增益多路負(fù)反饋帶通濾波器設(shè)計(jì)用表根據(jù)以上的資料和學(xué)習(xí)，了解了電路的設(shè)計(jì)，接下來就借助Multisium軟件進(jìn)行電路的仿真。本次仿真就2MHz和1MHz的濾波電路進(jìn)行了仿真，仿真的儀器包括了示波器和頻譜儀，使得仿真的結(jié)果可視化較好。2MHz的帶通濾波器的仿真電路如圖3-15所示，模塊的仿真結(jié)果如圖3-16所示；1MHz帶通濾波器的仿真電路圖設(shè)計(jì)如圖3-17所示，模塊的仿真的結(jié)果如圖3-18所示。圖3-152MHz無限增益多路負(fù)反饋帶通濾波器仿真電路圖圖3-162MHz無限增益多路負(fù)反饋帶通濾波器仿真結(jié)果圖圖3-171MHz無限增益多路負(fù)反饋帶通濾波器仿真電路圖圖3-181MHz無限增益多路負(fù)反饋帶通濾波器仿真結(jié)果圖4.32FSK調(diào)制電路在通信過程中，基帶信號(hào)的調(diào)制，有兩種方法，分別是直接調(diào)制和間接調(diào)制，間接調(diào)制則采用頻移鍵控方法，信號(hào)控制開關(guān)選擇載波，直接調(diào)頻則采用壓控振蕩法，信號(hào)的電壓大小控制載波的頻率。壓控振蕩器，顧名思義，用電壓控制輸出信號(hào)的頻率。這種器件往往需要輸出的頻率與輸入的電壓有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這種振蕩器的頻率是輸入信號(hào)電壓的函數(shù)，也可以說是振蕩回路的元器件的某些參數(shù)受到輸入的基帶信號(hào)電壓大小的控制，符合這種特性的回路都可以稱得上是壓控振蕩器。振蕩器的輸出特性可以通過角速度ω0與輸入控制的電壓UC之間的變化表示，它們的關(guān)系如圖3-19壓控振蕩器特性圖從上圖中可以看到，壓控振蕩器的自由振蕩角頻率就是當(dāng)UC為零的時(shí)候其角頻率ω0的大小值；而振蕩器的控制靈敏度就是上圖所示曲線ω0在為零的地方的斜率K0。在系統(tǒng)傳輸中，輸入的基帶信號(hào)就是想要傳輸或者傳送的信息，也就是調(diào)制信號(hào)。壓控振蕩器往往充當(dāng)自動(dòng)頻率控制環(huán)路當(dāng)中的一個(gè)受控器件，控制它的就是誤差信號(hào)的電壓值，也就是鎖相環(huán)路和自動(dòng)頻率控制環(huán)路的輸入電壓。在射頻的電路當(dāng)中，調(diào)制與解調(diào)電路是必不可少的，因此有個(gè)穩(wěn)定的本振也顯得尤為重要，所以振蕩器是射頻電路中很重要的部分，應(yīng)用十分廣泛。在通信過程當(dāng)中，一些特殊的場(chǎng)合或者苛刻的要求是，復(fù)用、跳頻等等這些新技術(shù)往往會(huì)被用到。振蕩回路諧振頻率可以很容易的改變，只要通過電壓控制振蕩回路中電容的電容量就可以實(shí)現(xiàn)，這就為實(shí)現(xiàn)這些新技術(shù)提供了手段。RC壓控振蕩器、LC壓控振蕩器和晶體壓控振蕩器是電路設(shè)計(jì)當(dāng)中最常用的壓控振蕩器。這種壓控振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是輸出頻率的穩(wěn)定性非常好、控制的靈敏度特別高、調(diào)頻范圍十分寬、頻偏與控制電壓之間線性關(guān)系好、很容易集成等等。RC壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定性不是很好，但是也有優(yōu)點(diǎn)，調(diào)頻范圍寬；晶體壓控振蕩器的致命缺點(diǎn)是調(diào)頻的范圍窄，不過它的頻率穩(wěn)定性特別好；LC壓控振蕩器的調(diào)頻范圍和調(diào)頻的穩(wěn)定性既不是很好，也不是很差。本次設(shè)計(jì)采用的CD4046芯片，這款鎖相環(huán)芯片在設(shè)計(jì)中經(jīng)常被設(shè)計(jì)者用到，它內(nèi)部的兩個(gè)壓控振蕩器都十分的穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，有時(shí)常常要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同電信號(hào)的相位同步的自動(dòng)控制，就可以采用鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)，這種電路就是為了實(shí)現(xiàn)相位同步的自己控制。因?yàn)檫@種需求在很多領(lǐng)域都需要，所以得到了較為廣泛的應(yīng)用，比如廣播通信、頻率合成、自動(dòng)控制及時(shí)鐘同步等等。常見鎖相的構(gòu)成環(huán)都一樣，主要有低通濾波器（LF）、壓控振蕩器（VCO）、相位自動(dòng)比較器（PC）這三大塊，圖3-20鎖相環(huán)組成圖查閱相關(guān)資料，感覺CD4046這款芯片適合本設(shè)計(jì)的要求，它的外圍電路很簡(jiǎn)單，輸出穩(wěn)定，所以選擇了這款芯片。該芯片有著較為寬的電源電壓輸入范圍，芯片的輸入阻抗非常高，而且動(dòng)態(tài)功耗又很小，屬于微功耗器件。

圖3-21CD4046內(nèi)部電原理框圖圖3-21是這款芯片的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)原理框圖。輸人端信號(hào)Ui、Uo通過一個(gè)異或門的比較器Ⅰ連接，它們的電平狀態(tài)不同的時(shí)候，輸出端信號(hào)Uφ就會(huì)表現(xiàn)為高電平；反之，它們狀態(tài)一樣的時(shí)候，Uφ就會(huì)輸?shù)碗娖?。輸出端信?hào)的脈沖寬度，即Uφ的占空比，會(huì)隨之輸入的兩個(gè)信號(hào)的相位差的變化而發(fā)生改變。比較器Ⅰ的輸出信號(hào)的頻率是輸入信號(hào)的兩倍，相位與輸入信號(hào)的中心頻率有這90°相移，而且它的波形也不一定對(duì)稱。如果相位比較器Ⅰ輸入信號(hào)的占空比均與，這樣相位鎖定的范圍才會(huì)是最大。相位比較器Ⅱ的作用相當(dāng)于數(shù)字存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，它的輸出在輸入信號(hào)的上升沿到來時(shí)發(fā)生改變。相位比較器Ⅱ?qū)斎胄盘?hào)占空比的沒有要求，無論波形對(duì)稱還是不對(duì)稱，都沒有關(guān)系。相位比較器Ⅱ的捕捉頻率范圍特別寬，輸出不會(huì)受到輸入信號(hào)中的諧波分量的影響，因?yàn)橹C波分量沒有被鎖定。相位比較器Ⅰ有數(shù)字誤差信號(hào)輸出和鎖定信號(hào)輸出可供選擇，當(dāng)?shù)竭_(dá)鎖定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，它的輸人信號(hào)之間相移就會(huì)僅為0°。相位比較器Ⅱ的輸出取決于14管腳和3管腳的輸入信號(hào)的情況，當(dāng)它們的頻率比芯片內(nèi)部的比較信號(hào)頻率低時(shí)，輸出低電平信號(hào)，否則輸出為高電平信號(hào)。如果相位比較器的輸入信號(hào)的頻率相同而相位不同時(shí)，當(dāng)比較信號(hào)的相位超前于輸人信號(hào)的相位時(shí)，輸出的高電平，否則為低電平信號(hào)。無論超前還是滯后，1管腳都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平，和以上所說的正電平、負(fù)電平寬度相同。較器Ⅱ輸出脈沖的寬度和兩個(gè)輸入信號(hào)的上升沿之間的相位差一樣大小。有一種情況下，1管腳輸出高電平，那就是輸入的信號(hào)頻率和相位都一樣，這個(gè)時(shí)候相位比較器Ⅱ就會(huì)呈現(xiàn)出高阻態(tài)。上述波形如圖5所示。輸入信號(hào)的狀況完全可以從1管腳輸出信號(hào)是低電平還是高電平判斷。這款芯片必須外接電容C1和電阻R1，進(jìn)行充放電，從而構(gòu)成RC型的壓控振蕩器。鎖相環(huán)可以外加的電阻R2，來調(diào)整輸入信號(hào)頻率的范圍。當(dāng)壓控振蕩器的控制電壓為低電平時(shí)，輸出頻率最低；當(dāng)壓控振蕩器輸入端控制電壓為高電平時(shí)，輸出頻率也相應(yīng)的會(huì)達(dá)到最大。VCO振蕩頻率的范圍由R1、R2和C1決定。它的充電過程和放電過程都是由同一個(gè)電容完成的，所以它可以輸出對(duì)稱的波形。一般規(guī)定CD4046的最高頻率為1.2MHz(VDD=15V），若VDD<15V，則fmax要降低一些。綜上所述，CD4046工作原理如下：外部的輸入信號(hào)Ui從芯片的14管腳輸入，然后經(jīng)放大器放大、整形，在連到相位比較器Ⅰ和相位比較器Ⅱ的輸入端口，圖中的開關(guān)打開到2管腳，那么比較器Ⅰ就可以把從芯片3腳輸出的比較信號(hào)Uo和輸入的信號(hào)Ui作一個(gè)相位的對(duì)比，相位比較器的輸出誤差電壓U?則表示了這兩者的相位差。Uφ通過一系列器件進(jìn)行濾波之后，得到加至壓控振蕩器的控制電壓Ud輸入到9管腳，就可以調(diào)整振蕩器的振蕩頻率f2，使它向頻率f1快速逼近。如果把圖中的開關(guān)打開到13管腳圖3-22CD4046引腳圖CD4046各引腳功能如下：1管腳為信號(hào)的相位輸出端，當(dāng)芯片內(nèi)部環(huán)路輸入被鎖定的時(shí)候顯示為高電平，環(huán)路沒有被鎖時(shí)為表現(xiàn)為低電平。2管腳為內(nèi)部?jī)蓚€(gè)信號(hào)的相位比較器Ⅰ的輸出端。3管腳比較信號(hào)輸入端。4管腳為CD4046內(nèi)部壓控振蕩器的輸出端口。5管管腳是高電平禁止端口，只有當(dāng)該引腳的輸入信號(hào)為低電平的時(shí)候才允許壓控振蕩器開始工作。6、7管腳用來連接外接振蕩電容，電容大小可根據(jù)要求設(shè)定。8、16管腳則分別為外部直流電源的負(fù)端口和正端口。9管管腳接的則是壓控振蕩器的控制端口，控制選擇哪一種頻率。11、12管腳外接本地振蕩電阻，可以改變阻值，進(jìn)行調(diào)節(jié)，常用華東變阻器。13管腳為鎖相環(huán)的相位比較器Ⅱ的輸出端口。14管腳是信號(hào)輸入端口。15管腳內(nèi)部連接的是一種獨(dú)立的穩(wěn)壓管子負(fù)極。2FSK鍵控調(diào)制這種方法則是利用控制信號(hào)來控制開關(guān)電路的通斷，從而對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率的載波進(jìn)行選通。移頻鍵控是在通信的過程中的使用比較廣泛。這種調(diào)制的使用方法簡(jiǎn)單，而且實(shí)現(xiàn)起來比較容易，并且在解調(diào)的工程當(dāng)中沒有恢復(fù)本地載波的需求，可以通過異步傳輸，抵抗噪聲和抵抗衰落的性能非常強(qiáng)大,轉(zhuǎn)換速度非常迅速，適合于高速的傳輸，輸出的信號(hào)波形好，也很穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)起來容易。但是它的缺點(diǎn)就是占用通信頻帶較寬，對(duì)于頻帶的資源利用不充分，所以對(duì)資金有一定的要求。這種調(diào)制的適用范圍主要是中低速數(shù)據(jù)的傳輸，還有衰落比較厲害的信道和通信頻帶較寬的信道當(dāng)中。本次設(shè)計(jì)中采用的芯片是74HC4052，這塊芯片有一個(gè)公共的使能輸入控制端口，兩路模擬四選一的差分開關(guān)電路。每一路的選擇開關(guān)又都有四個(gè)獨(dú)立的輸入端口和輸出端口（Y0、Y1、Y2、Y3）、一個(gè)公共的輸入輸出端口和選擇輸入端口。芯片的公共使能輸入控制位中包括兩個(gè)選擇輸入端口A0、A1，此外還有一個(gè)輸入端的使能端口Z。VDD和VSS這兩個(gè)端口是直接連接到數(shù)字輸入控制的電源電壓。（VDD-VSS）之間的范圍是3~9V，模擬輸入輸出端口能夠在最高VDD圖3-2374HC4052引腳圖其中采用CD4046壓控振蕩調(diào)制的電路圖如圖3-24所示，采用74HC405鍵控調(diào)制的電路圖如圖3-25所示。圖3-24采用CD4046的壓控振蕩調(diào)制法電路圖3-25帶通濾波器及74HC4052的鍵控調(diào)制電路4.4非相干解調(diào)電路本部分采用的是非相干解調(diào)方式的過零檢測(cè)法，這一部分的方框圖如下圖3-26采用非相干方式的過零檢測(cè)方框圖根據(jù)2FSK信號(hào)調(diào)制產(chǎn)生的原理，可以知道信號(hào)經(jīng)過零點(diǎn)的數(shù)目隨著所選擇不同載波的頻率的不同而不同，所以只要檢測(cè)出經(jīng)過零點(diǎn)的數(shù)目就可以得到不同頻率之間的不同，這就是常說的過零檢測(cè)法。將2FSK信號(hào)放大整形，再將形成的矩形脈沖分別送入74LS123的兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，分別實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器的上升沿和下降沿觸發(fā)，然后將兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖相加，其中，加法器采用或非門實(shí)現(xiàn)，在這一過程中起到了微分、整流、脈沖形成的作用，產(chǎn)生脈沖序列就和載波的頻率變化相應(yīng)。這個(gè)脈沖序列產(chǎn)生脈沖的地方代表的就是調(diào)頻波的過零點(diǎn)的地方。然后只要把得到的脈沖序列，通過低通濾波器來濾除信號(hào)中高于濾波器終止頻率的信號(hào)，就可以得到原來的數(shù)字基帶信號(hào)。為了得到比較好的濾波效果，本部分設(shè)計(jì)采用的是有源無限增益多路負(fù)反饋的低通濾波電路。整形1電路和整形2的電路這兩個(gè)子模塊的功能和比較器的性質(zhì)差不多，能夠把其輸入端的輸入信號(hào)疊加在2.5V上，完成后面的TTL電平的要求。前面的整形1的電路采用的是兩個(gè)IN4148和一個(gè)或非門，可以將輸入信號(hào)強(qiáng)制拉到VVC和GND一般的電壓上，不然后邊的電路無法正常工作。IN4148這種開關(guān)二極管外形既小巧方便，它的開通、關(guān)斷轉(zhuǎn)化的速度又特別高，在一些特殊的場(chǎng)合，比如需要電路進(jìn)行單向?qū)ǜ綦x的信號(hào)頻率較高情況等等，都得到了非常廣泛的應(yīng)用。后面的或非門采用的是74LS02這款芯片，芯片里面包含了一個(gè)2輸入端的四或非門。邏輯表達(dá)式：Y=A+B圖3-2774LS02引腳圖單穩(wěn)態(tài)電路采用74LS123芯片，該芯片內(nèi)含兩個(gè)獨(dú)立的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中常常用到。74LS123輸出的脈沖寬度Tw可由以下幾種不同的控制方法來改變。方法一，選擇外部定時(shí)元器件Rt和Ct，調(diào)節(jié)它們值得不同來確定脈沖寬度；方法二，正觸發(fā)輸入端（A）或負(fù)觸發(fā)輸入端（B）的再次觸發(fā)的延長(zhǎng)時(shí)間Tw來改變脈沖寬度；方法三，啟動(dòng)清除端（CLR）的清除，這樣也可以使得脈沖寬度Tw得到縮小。在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，改變上升下降沿觸發(fā)脈沖寬度的方法選用了第一種方法。通過在Rt/Ct和Vcc二者之間加外接電阻的方法，可以讓脈沖寬度的精度比較精確，重復(fù)性較小。通過在Rt/Ct和Vcc之間接可變電阻，改變阻值，就可以得到想要的可變脈沖的寬度。本次設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)10kΩ的滑動(dòng)變阻器來改變脈沖的寬度，具體見下面的電路框圖。Tw=0.45RtCt，單位Rt圖3-2874LS123引腳圖圖3-2974LS123功能表經(jīng)過相加器輸出的波形是一系列的脈沖序列，要想得到對(duì)應(yīng)的脈沖序列，就要將脈沖序列經(jīng)過一個(gè)低通濾波器來濾除高次諧波，然后就可以得到與輸出相似的波形。為了實(shí)現(xiàn)較好的濾波效果，這個(gè)地方采用的電路是有源無限增益多路負(fù)反饋的低通濾波器來濾除諧波。具體的設(shè)計(jì)的方法和上面有源無限增益多路反饋的帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法一樣，查閱資料，得到低通濾波器的傳遞函數(shù)為：H其中Kp為通頻帶通內(nèi)的電壓增益，fQ≈ω0BW其中電阻電容的計(jì)算步驟及公式也和以上所提到的有源無限增益多路負(fù)反饋的帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法一樣，下面提供電阻計(jì)算參考的表格，如圖3-30所示。圖3-30二階無限增益多路負(fù)反饋低通濾波器的設(shè)計(jì)用表接下來就借助Multisium這款仿真軟件來進(jìn)行仿真，這部分的仿真電路圖和結(jié)果如圖3-31所示。圖3-31無限增益多路反饋低通濾波器仿真電路圖及結(jié)果另外，兩路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器信號(hào)的相加采用的是74LS02的兩個(gè)或非門來實(shí)現(xiàn)。整形2由兩個(gè)相同大小10kΩ的電阻和一個(gè)或非門構(gòu)成，將信號(hào)疊加到2.5V上，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平最后經(jīng)過74LS74的一個(gè)D觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)碼型的再生。這一塊設(shè)計(jì)的解調(diào)的具體電路圖如下面的圖3-32所示。圖3-32過零點(diǎn)非相干解調(diào)電路4.5相干解調(diào)電路完成2FSK的非相干解調(diào)之后，下面我們將完成相干解調(diào)電路，本部分采用的是鎖相解調(diào)法，這一部分的框圖如圖3-33所示。施密特觸發(fā)器放大器LF鑒相器限幅器施密特觸發(fā)器放大器LF鑒相器限幅器VCOVCO圖3-33相干解調(diào)鎖相解調(diào)器框圖2FSK信號(hào)的解調(diào)可以采用調(diào)制跟蹤環(huán)的方法來實(shí)現(xiàn)，通過VCO保證能跟蹤上高電平是否傳號(hào)與低電平是否傳號(hào)相對(duì)用的兩個(gè)載波的頻率。當(dāng)有2FSK信號(hào)輸入要輸出的時(shí)候，低通濾波器的輸出端口就產(chǎn)生相應(yīng)的高低電平輸出，它們分別與高電平和低電平相對(duì)應(yīng)，之后再經(jīng)過放大整形這一部分的電路，這樣就可以完全解調(diào)出和原來的基帶數(shù)字信號(hào)一樣的信號(hào)了。鎖相解調(diào)器由于本身的特點(diǎn)，具有良好的跟蹤特性，而且輸入的門限也很低的特性，與傳統(tǒng)的非相干解調(diào)器相比，就會(huì)有很好的門限改善。因此當(dāng)輸入的信號(hào)低信噪比很低的時(shí)候，采用鎖相環(huán)解調(diào)的這種方法，可以很好的降低誤碼率。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是鎖相環(huán)專用集成電路NE564這一款芯片，該芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖圖3-34所示。 3-34NE564內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖NE564這一款芯片是56系列中工作頻率達(dá)到特別高的通用的單片集成鎖相環(huán)路，芯片的內(nèi)部電路中有施密特觸發(fā)器、鑒相器、壓控振蕩器、直流恢復(fù)電路、放大器和輸入限幅器等這六個(gè)部分組成。其中這部分的限幅器采用的是常見的差動(dòng)電路，所以高頻性能特別好，它的作用就是在輸入不同的幅度條件之下，能夠讓輸出產(chǎn)生電壓幅度恒定的值，用來作為鑒相器這一部分電路的輸入信號(hào)，從而來提高對(duì)AM信號(hào)的抗干擾能力。當(dāng)輸入的是FM或者FSK信號(hào)的時(shí)候，它可以很大程度上抑制輸出信號(hào)的寄生調(diào)幅，而且可以很好的提高解調(diào)輸出信號(hào)的質(zhì)量。限幅電平在0.3V~0.4V之間。4管腳和5管腳這兩個(gè)管腳，可以外接電容來構(gòu)成一個(gè)環(huán)路濾波器，可以使得比較器輸出信號(hào)當(dāng)中的直流誤差電壓的紋波得到很好的濾除或者抑制，2管腳是用來改變這部分環(huán)路的增益，鑒相器這部分使用的普通的雙平衡模擬相乘器，鑒相輸出的增益與2端口的注入電流IB的有著如下的關(guān)系：K≈0.46在IB<800mA的這個(gè)范圍內(nèi)，上式是有效的。壓控振蕩器是一種改進(jìn)型的射極耦合多諧振蕩器，它的的內(nèi)部已經(jīng)接有固定的電阻100Ω，所以只需外接一個(gè)定時(shí)電容就可以產(chǎn)生振蕩輸出，定時(shí)電容只需要接在在12管腳和13管腳之間就可以了，而且芯片的設(shè)計(jì)電路有TTL和ECL兼容的輸入電路和輸出電路可供用戶來選擇，十分方便。TTL的由9端輸出，ECL可由11端輸出。通過在網(wǎng)上查資料和去圖書館查閱相關(guān)的書籍，得到了NE564壓控振蕩器的固有振蕩器頻率為f≈式子當(dāng)中的RC=100Ω，是電路的內(nèi)部已經(jīng)設(shè)定好的，CKon≈5.9×10和Kon≈10.45×106（在一般的情況之下，壓控振蕩器的增益KoK芯片中的放大器是由一個(gè)差動(dòng)放大器對(duì)組成的，它將來自前面輸出的差模信號(hào)經(jīng)過放大之后，將一個(gè)端口的輸出信號(hào)作為施密特觸發(fā)器的輸入，整流恢復(fù)電路的輸入信號(hào)端有外接電容，這個(gè)電容的值可以改變。當(dāng)輸入的信號(hào)為FM信號(hào)時(shí)，14端口解調(diào)出的就是FM解調(diào)信號(hào)，但是本設(shè)計(jì)中的輸入是2FSK信號(hào)，所以不需要考慮。至于2FSK信號(hào)輸出的后處理檢波電路的設(shè)計(jì)，是采用一個(gè)施密特觸發(fā)器與一個(gè)直流恢復(fù)電路來共同構(gòu)成，具體的內(nèi)容如圖3-35所示。由圖可看到，這部分電路中的施密特觸發(fā)器需要一個(gè)非常穩(wěn)定的直流參考電壓信號(hào)來作為觸發(fā)參考的標(biāo)準(zhǔn)，利用一個(gè)直流恢復(fù)電路再通過低通濾波模塊正好可以滿足這個(gè)需求。觸發(fā)器的上升沿觸發(fā)電平和下降沿觸發(fā)電平之間的距離就是電路中所示的滯后電壓UH圖3-35FSK檢波后處理示意圖如果輸入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣炔皇呛芨叩臅r(shí)候，通過調(diào)節(jié)增大14端口外接的電容，就可以使得載波的輸出泄漏相對(duì)較小，之后再經(jīng)過施密特觸發(fā)器的觸發(fā)調(diào)節(jié)之后，就可以輸出達(dá)到要求的FSK解調(diào)輸出信號(hào)了。但是如果當(dāng)數(shù)據(jù)率繼續(xù)加大的時(shí)候，就要適當(dāng)?shù)臏p小14端口外接的電容的容值，不然的話，載波輸出的泄漏就會(huì)比較大，再加上兩個(gè)觸發(fā)器的滯后電壓又比較小，就會(huì)使得雖然載波泄漏已經(jīng)到達(dá)了施密特電路的上下翻轉(zhuǎn)電平，但是不起翻轉(zhuǎn)的作用，這樣的話，使得FSK的解調(diào)輸出就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，得不到原來的基帶信號(hào)。不過通過調(diào)節(jié)15端外接的活動(dòng)變阻器的阻值，從而加大滯后的電壓，這樣就可以很好的避免因?yàn)檩d波的泄漏而引起的觸發(fā)器錯(cuò)誤翻轉(zhuǎn)的這個(gè)問題了，進(jìn)而得到較為理想的2FSK解調(diào)輸出。NE56的工作頻率可以達(dá)到很高的要求,而且鎖定的范圍也很寬，電路的輸入阻抗很大，前級(jí)的影響對(duì)于它來說不大，有著較寬的工作電壓，對(duì)于輸入的信號(hào)的要求不是很高，不需要進(jìn)行加壓的處理?？偟膩碚f，該電路作為一塊在超高頻率下這種特殊環(huán)境下工作的鎖相環(huán)路，有著很多的用途，而且目前的設(shè)計(jì)方案都比較成熟，設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單，所以本次設(shè)計(jì)的解調(diào)電路中就采用了這塊芯片。最后再把通過NE564解調(diào)輸出的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)D觸發(fā)器進(jìn)行再生，進(jìn)而得到原來的基帶信號(hào)，完成此次解調(diào)的任務(wù)。這一部分設(shè)計(jì)總相干解調(diào)的電路圖如下圖3-36所示。圖3-36NE564相干解調(diào)電路5系統(tǒng)測(cè)試5.1測(cè)試工具直流電壓源、示波器、杜邦線若干根、螺絲刀5.22FSK調(diào)制與解調(diào)器的整體調(diào)試步驟一：先將時(shí)鐘及碼產(chǎn)生電路進(jìn)行上電，用示波器觀察2MHz、1MHz、512KHz、256KHz四種矩形波的波形和頻率，看看是否達(dá)到預(yù)期效果。然后隨意波動(dòng)8*1撥碼開關(guān)，輸入自己想輸入的基帶信號(hào)，在通過另外一個(gè)撥碼開關(guān)進(jìn)行碼速率的選擇，之后將輸出的信號(hào)接到示波器的輸入端口，從而觀察74LS151的，即2FSK的基帶信號(hào)的波形，驗(yàn)證是否為輸入的碼型。待驗(yàn)證完成后，切換碼速率選擇開關(guān)，觀察碼速率是否發(fā)生變化；步驟二：先通過杜邦線將碼產(chǎn)生電路產(chǎn)生的1MHz和2MHz的矩形脈沖接到帶通濾波及鍵控調(diào)制的電路板上，將板子上電，用示波器查看矩形脈沖通過濾波器之后的波形圖，看看是否近似正弦波，如果波形正確，分別打開74HC4052的兩路載波的選擇開關(guān)，并且用杜邦線將基帶信號(hào)接入，進(jìn)行鍵控調(diào)制，用示波器觀察波形是否正確。256KHz和512KHz的矩形脈沖也是一樣的調(diào)試方法。步驟三：將調(diào)制成功的載波分別為1MHz和2MHz的2FSK信號(hào)通過放大帶通濾波電路，接到相干解調(diào)的板子上，從時(shí)鐘及碼產(chǎn)生電路將碼型的時(shí)鐘信號(hào)用杜邦線接到74LS74觸發(fā)器的時(shí)鐘端，進(jìn)行碼型的再生，將板子上電，用螺絲刀調(diào)節(jié)NE564的15端口的滑動(dòng)變阻器，使得輸出解調(diào)出正確的波形。然后改變NE564的12、13管腳的電容的大小，將調(diào)制成功的載波分別為256KHz和512KHz的2FSK信號(hào)進(jìn)行相同的調(diào)試，看能否解調(diào)出來原基帶信號(hào)。步驟四：將調(diào)制成功的2FSK信號(hào)通過放大帶通濾波電路，接到非相干解調(diào)的板子上，從時(shí)鐘及碼產(chǎn)生電路將碼型的時(shí)鐘信號(hào)用杜邦線接到74LS74觸發(fā)器的時(shí)鐘端，進(jìn)行碼型的再生，將板子上電，用螺絲刀調(diào)節(jié)與74LS123連接的滑動(dòng)變阻器，調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)的脈沖的寬度，使得解調(diào)輸出正確的波形。5.3調(diào)試遇到的問題及調(diào)試結(jié)果遇到的問題及解決的方法：=1\*GB2⑴在調(diào)試時(shí)鐘及碼產(chǎn)生電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)輸出的波形不好，疊加了很多諧波，開始怎么也找不出為什么，后來通過去往上查資料，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上說，用直流源提供直流電壓供電，要有濾波電路，濾除高次諧波，還有低頻信號(hào)。然后在板子上電源接口的地方并聯(lián)了一個(gè)10μF的電解電容和一個(gè)104的瓷片電容，之后測(cè)試，波形改善了很多。=2\*GB2⑵在調(diào)試濾波及鍵控電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)帶通濾波器的效果不好，矩形信號(hào)輸入，理想應(yīng)該輸出正弦信號(hào)，但是輸出的效果不好，輸出的波形有些畸形，而且最重要的問題是，輸出的增益太小，導(dǎo)致后續(xù)電路無法進(jìn)行。經(jīng)過分析，猜想盡管用Multisum已經(jīng)仿真過了，但是實(shí)際電路由于各種干擾或者焊接問題，真實(shí)的電路和仿真的結(jié)果會(huì)有一些出入。所以把帶通濾波器的典型電路的R1電阻換成一個(gè)滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)之后，帶通濾波器的輸出的波形有所改善，輸出的增益也得到了提高。但是輸出的正弦波的波形還是不怎么太理想，最終也沒有找到更合適的解決方案。此外當(dāng)時(shí)測(cè)試這塊電路鍵控調(diào)制輸出，發(fā)現(xiàn)沒有輸出波形，但是檢測(cè)4052的相應(yīng)輸出端口有波形輸出，檢查電路又沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，最終發(fā)現(xiàn)問題是原理圖除了問題，畫電路圖時(shí)，兩條線相交不代表連在一起，要在相交的地方加個(gè)節(jié)點(diǎn)才可以。最終修改電路，測(cè)試成功。=3\*GB2⑶在調(diào)試非相干解調(diào)的板子時(shí)候，發(fā)現(xiàn)74LS123的輸出波形沒有，后來經(jīng)過查資料，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)檩斎胄盘?hào)的幅度太小，之后就去調(diào)節(jié)帶通濾波器及鍵控電路的帶通濾波器，使得輸出的增益加大，以解決這個(gè)問題。之后就是調(diào)節(jié)74LS123連接的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器，調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度，以保證經(jīng)過后面的低通濾波器能夠得到正確的輸出信號(hào)。接著調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)整形2的電路有問題，兩個(gè)電阻的阻值應(yīng)該一樣，才能得到把電壓抬升到2.5V上。=4\*GB2⑷在調(diào)試相干解調(diào)電路的時(shí)候，重要就是改變NE564外面的定時(shí)電容的問題。首先經(jīng)過計(jì)算，之后連接電路，然后根據(jù)輸出波形和預(yù)期波形的差別，適當(dāng)調(diào)節(jié)電容的大小得到輸出。開始兩種載波都用了一樣大小的電容，結(jié)果沒有出波形，后來考慮要是電容處理錯(cuò)，經(jīng)調(diào)試，解決了整個(gè)問題。6總結(jié)本次設(shè)計(jì)的2FSK調(diào)制與解調(diào)器將調(diào)制與解調(diào)部分分開實(shí)現(xiàn)。其中關(guān)于信號(hào)的調(diào)制產(chǎn)生，采用直接調(diào)制和間接調(diào)制兩種方法間接調(diào)制則采用頻移鍵控方法，2FSK信號(hào)的解調(diào)則采用了非相干解調(diào)的過零檢測(cè)法和相干解調(diào)的鎖相解調(diào)法本設(shè)計(jì)的2FSK調(diào)制與解調(diào)器進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)處理，硬件部分小巧，輕便，工作穩(wěn)定，精度高，成本較低，應(yīng)用靈活，使用時(shí)可根據(jù)不同的需求，選擇相應(yīng)的模塊進(jìn)行拼接，從而完成不同方式、參數(shù)的2FSK調(diào)制解調(diào)器，這和傳統(tǒng)的2FSK調(diào)制與解調(diào)器相比較，顯得更加靈活和實(shí)用，也更有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，使得學(xué)生在課上學(xué)的的知識(shí)能夠與課后的實(shí)踐相結(jié)合。通過本次進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我在大學(xué)中所學(xué)習(xí)到的相應(yīng)專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐技能，進(jìn)行了結(jié)合并能夠融會(huì)貫通。并且也加深了對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)理解，再次提高了我的實(shí)踐能力。同時(shí)，通過本次的設(shè)計(jì)，也讓我了解了信號(hào)傳輸中會(huì)遇到的各種問題，并對(duì)我解決問題的能力有了進(jìn)一步的加深，這在未來的工作中將是一筆寶貴的財(cái)富。致謝在這里，首先，我要感謝學(xué)校能夠給我這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我能夠把課堂所學(xué)的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，在實(shí)踐中更加深刻的體會(huì)，使得學(xué)友所用。一轉(zhuǎn)眼，大學(xué)四年的時(shí)候已經(jīng)接近了尾聲，我們也即將來開母校，走向社會(huì)。在開始畢業(yè)設(shè)計(jì)到結(jié)束畢業(yè)設(shè)計(jì)的幾個(gè)月里，有過挫敗的糟糕，也有過成功的喜悅，也非常感謝那些在這一過程中陪我共渡難關(guān)的老師同學(xué)們，是你們的鼓勵(lì)與幫助，才讓我順利的完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，尤其是實(shí)驗(yàn)室的一位大三的學(xué)弟，一直鼓勵(lì)我，要相信自己，相信自己的潛力，在我每次絕望要放棄的時(shí)候，總是你們?yōu)槲尹c(diǎn)亮了堅(jiān)持的曙光。在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)老師田老師從開始選題，就十分認(rèn)真負(fù)責(zé)，多次進(jìn)山里來給我們輔導(dǎo)。記得有一次早上雨下的特別大，您還是按照提前說的時(shí)間到了。后來的任務(wù)書和開題報(bào)告的書寫，您都是一個(gè)字、一個(gè)字的給我們檢查修改，對(duì)于細(xì)節(jié)，也都和我們仔細(xì)的琢磨，然后給予我們?cè)敿?xì)的指導(dǎo)，提出了許多寶貴的意見和建議。指導(dǎo)老師田老師的態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，愛崗敬業(yè)，工作作風(fēng)刻苦認(rèn)真。他有著豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，而且為人和藹可親，經(jīng)常與我們交流，幫助我們解決各種問題和突發(fā)情況。本設(shè)計(jì)就是在田老師的精心指導(dǎo)下，得以完成。此外，我也要感謝所有給我上過課的老師給予的諄諄教誨，如果大學(xué)四年來的專業(yè)知識(shí)的積累，我也不會(huì)有這么大的動(dòng)力和信心完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。感恩之余，也懇請(qǐng)老師對(duì)我的論文多加批評(píng)指正，讓我能夠及時(shí)改進(jìn)不足之處。在論文結(jié)束之際，還是要感謝大學(xué)四年里大家給予我的一切鼓勵(lì)與幫助，感謝曾經(jīng)得到與失去過的一切，這些人生閱歷都是寶貴的財(cái)富，也是我成長(zhǎng)路上的墊腳石，為將來能夠走向更光明的前途而存在。最后，感謝每一位對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文進(jìn)行評(píng)閱的老師，謝謝你們的辛苦工作。參考文獻(xiàn)[1]樊昌信.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.1.[2]田克純，覃遠(yuǎn)年，王吉平等.通信原理實(shí)驗(yàn)教程(第三版)[M].桂林電子科技大學(xué)通信實(shí)驗(yàn)室,2009.[3]張會(huì)生.通信原理[M].高等教育出版社,2010.[4]沈越泓.通信原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004[5]李白萍.通信原理與技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2003.[6]朱祥華.現(xiàn)代通信基礎(chǔ)與技術(shù)[M].北京人民郵電出版社,2004.[7]鄭家龍.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程.北京：高等教育出版社，2002.[8]周巍,黃雄花.數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2010.[9]Sung-MoKang,YusufLeblebici.CMOS數(shù)字集成電路——分析與設(shè)計(jì).3版.王志功，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2005.[10]SimonSHaykin.AnIntroductiontoAnalogandDigitalCommunications.Wiley,2006.1.目錄第一章總論 1第一節(jié)項(xiàng)目概述 1第二節(jié)可行性研究的依據(jù) 3第三節(jié)可行性研究的范圍和內(nèi)容 3第五節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 4第二章項(xiàng)目背景和建設(shè)的必要性 5第一節(jié)項(xiàng)目提出的背景 5第二節(jié)項(xiàng)目建設(shè)的必要性 7第三章 需求分析及服務(wù)規(guī)模與標(biāo)準(zhǔn) 9第一節(jié) 需求分析 9第二節(jié) 服務(wù)規(guī)模與標(biāo)準(zhǔn) 10第四章 項(xiàng)目選址及建設(shè)條件 PAGEREF_To