1、 課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱： 通信專業(yè)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 姓名： 評分： 教師： 20 13 年 7 月 1 日 專業(yè) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 1220 13 學(xué)年 第 2 學(xué)期第 17 周 19 周題目FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)內(nèi)容及要求1用分立元件實(shí)現(xiàn)相位不連續(xù)的2FSK信號的調(diào)制；2. 提高要求：用鎖相環(huán)完成2FSK信號的解調(diào)。進(jìn)度安排 17周：查找資料，進(jìn)行系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)； 18周：軟件的分模塊調(diào)試； 19周：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收，報告初稿的撰寫。學(xué)生姓名： 指導(dǎo)時間：每周一、二、三、四指導(dǎo)地點(diǎn)：E樓 610

2、室任務(wù)下達(dá)20 13年 6月 17 日任務(wù)完成20 13年 7月 5 日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設(shè)計(jì)結(jié)束后與“課程設(shè)計(jì)小結(jié)”、“學(xué)生成績單”一并交院教務(wù)存檔。摘要本課程設(shè)計(jì)主要運(yùn)用Multisim仿真軟件，設(shè)計(jì)并進(jìn)行2FSK的調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)仿真。在本次課程設(shè)計(jì)中先根據(jù)2FSK調(diào)制與解調(diào)原理構(gòu)建調(diào)制解調(diào)電路，從Multisim工具箱中找出所需各元件，合理設(shè)置好參數(shù)并運(yùn)行,用示波器的仿真圖形判斷2FSK的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真是否成功。利用分立元件，將不同頻率的方波信號經(jīng)過振

3、蕩器產(chǎn)生正弦波信號，并輸入到CD4066模擬開關(guān)。利用1KHz載波信號去控制模擬開關(guān)，輸出相位不一定連續(xù)，頻率不同的正弦波信號，從而實(shí)現(xiàn)利用基帶信號選擇不同頻率的信號。關(guān)鍵詞：Multisim，2FSK ，調(diào)制，解調(diào)，模擬開關(guān)0目錄前言1第一章、課程設(shè)計(jì)及內(nèi)容11.1設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)和要求1 1.2內(nèi)容和要求11.3目的意義1第二章、基本原理22.1 2FSK信號的調(diào)制原理32.2 2FSK信號的解調(diào)原理4第三章、單元電路設(shè)計(jì)原理及分析53.1調(diào)制單元53.1.1模擬開關(guān)電路63.1.2振蕩電路6 3.1.3 2FSK調(diào)制電路的整體電路圖7第四章、仿真結(jié)果8第五章、總結(jié)10參考文獻(xiàn)11附件1

4、元器件清單12附件2整體仿真電路圖13附件3實(shí)物圖14附件4 PCB封裝圖15前言數(shù)字調(diào)頻又稱移頻鍵控，它是用不同的載波來傳送數(shù)字信號的。FSK信號的產(chǎn)生有兩種方法：直接調(diào)頻法和頻率鍵控法。2FSK信號的產(chǎn)生可利用一個矩形脈沖序列對一個載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得。這正是頻率鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法，也是利用模擬調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻的方法。2FSK信號的另一產(chǎn)生方法便是采用鍵控法，即利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選擇。2FSK是利用載頻頻率變化來傳輸數(shù)字信息。數(shù)字載頻信號又可分為相位離散和相位連續(xù)兩種情形。若兩個振蕩頻率分別由不同的獨(dú)立振蕩器提供，它們之間的相位互不相關(guān)，

5、這就叫相位離散的數(shù)字調(diào)頻信號；若兩個振蕩頻率由同一振蕩信號源提供，是對其中一個載頻進(jìn)行分頻，這樣產(chǎn)生的兩個載波就是相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，大部分信道不能直接傳輸基帶信號，必須用基帶信號對載波波形的參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號的變化而變化，即以正弦波作為載波的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。和模擬調(diào)制一樣，數(shù)字調(diào)制也有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式。調(diào)頻信號即2FSK信號是數(shù)字通信系統(tǒng)使用較早的一種通信方式，由于這種通信方式容易實(shí)現(xiàn)，抗噪聲和抗衰減性能較強(qiáng)，因此在低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。鍵控法產(chǎn)生的FSK信號頻率穩(wěn)定度高，并且沒有過渡頻率，它的轉(zhuǎn)換速度快、波形好。所

6、以本課設(shè)電路利用移頻鍵控法，由函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生兩個不同的載波，即為相位不一定連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號，由基帶信號對不同頻率的載波信號進(jìn)行選擇。0第一章、課程設(shè)計(jì)及內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)和要求（1）根據(jù)2FSK的特點(diǎn)，信號源輸入以及對應(yīng)的頻率；（2）了解2FSK信號調(diào)制；（3）解調(diào)器用PLL；1.2內(nèi)容和要求要求掌握單元電路：正弦振蕩器，調(diào)制、解調(diào)器，VCO掌握調(diào)制、解調(diào)的基本原理，通過實(shí)際方案的分析比較，初步掌握簡單實(shí)用路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。了解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的技術(shù)要求，編寫設(shè)計(jì)說明書，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖。1.3目

7、的意義 通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對高頻電子技術(shù)電路的理解，學(xué)會查詢資料，方案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，創(chuàng)造一個動手動腦、獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，鍛煉分析，解決高頻電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化，通過典型電路的設(shè)計(jì)與制作，加深對基本原理的了解，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。第二章、基本原理2FSK信號波形圖如2-1圖所示，它是由調(diào)制信號去控制載波信號，用載波的頻率來傳遞數(shù)字信息，即用所傳遞的數(shù)字消息控制載波的頻率。圖2.1 2FSK信號波形圖2.1 2FSK信號的調(diào)制原理FSK信號的產(chǎn)生有兩種方法：直接調(diào)頻法和頻移鍵控法。直接調(diào)頻法是數(shù)字基帶信號直

8、接奇偶內(nèi)閣制載波振蕩器的振蕩頻率。雖然方法簡單，但頻率穩(wěn)定度不高，同時轉(zhuǎn)移速度不能太高。頻移鍵控法有兩個獨(dú)立的振蕩器。數(shù)字基帶信號控制開關(guān)，選擇不同頻率的高頻振蕩信號，從而產(chǎn)生FSK調(diào)制。 (c)相位連續(xù) (d)相位不連續(xù)圖2.2 2FSK信號調(diào)制方法本設(shè)計(jì)采用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號，即用一個受基帶脈沖控制的開關(guān)電路去選擇兩個獨(dú)立頻率源的振蕩作為輸出，如圖2.3：圖2.3 鍵控法產(chǎn)生2FSK信號原理框圖圖2.4 頻移鍵控法產(chǎn)生波形移頻鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息，而且振幅不變。在2FSK中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號的頻率在f1、f2兩個頻點(diǎn)之間變化。此次課程設(shè)計(jì)采用開關(guān)法產(chǎn)生2FS

9、K信號，則分別由兩個獨(dú)立的頻率源產(chǎn)生的信號，故相鄰碼的相位不一定是連續(xù)的，如圖2.4。2.2 2FSK信號的解調(diào)原理2FSK信號的解調(diào)方法有：非相干解調(diào)法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測法等。鎖相環(huán)路的輸出信號頻率可以精確地跟蹤輸入?yún)⒖夹盘栴l率的變化,環(huán)路鎖定后輸入?yún)⒖夹盘柡洼敵鰠⒖夹盘栔g的穩(wěn)態(tài)相位誤差可以通過增加環(huán)路增益被控制在所需數(shù)值范圍內(nèi)。這種輸出信號頻率隨輸入?yún)⒖夹盘栴l率變化的特性稱為鎖相環(huán)的跟蹤特性.利用此特性可以做載波跟蹤型鎖相環(huán)及調(diào)制跟蹤型鎖相環(huán)。為了實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，收信端接收到信號后必須進(jìn)行解調(diào)才能恢復(fù)出原信號。所謂的解調(diào)就是用攜帶信息的輸出信號，來還原載波信號的參數(shù)，載

10、波信號的參數(shù)有幅度、頻率和位相。所以，解調(diào)有調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）三種。調(diào)幅波的特點(diǎn)是頻率與載波信號的頻率相等，幅度隨輸入信號幅度的變化而變化；調(diào)頻波的特點(diǎn)是幅度與載波信號的幅度相等，頻率隨輸入信號幅度的變化而變化；調(diào)相波的特點(diǎn)是幅度與載波信號的幅度相等，相位隨輸入信號幅度的變化而變化。調(diào)頻波（經(jīng)過放大器放大后）與壓控振蕩器的輸出被送入鑒相器，經(jīng)鑒相器獲得變化的相位誤差的電壓，該誤差電壓通過低通濾波器被濾出高頻成份，從而獲得隨調(diào)制信號頻率變化而變化的解調(diào)信號，從而實(shí)現(xiàn)了解調(diào)（鑒頻）過程。其原理框圖如圖3.低通濾波器鑒相器壓控振蕩器調(diào)頻、調(diào)幅信號解調(diào)信號圖2.5 鎖相環(huán)解調(diào)第三

11、章、單元電路設(shè)計(jì)原理及分析要將NRZ碼經(jīng)過2FSK調(diào)制成為2FSK信號，我們采用一個受基帶脈沖控制的開關(guān)電路去選擇兩個獨(dú)立的頻率源作為輸出。鍵控法產(chǎn)生的FSK信頻率穩(wěn)定度可以做得很高并且沒有過度頻率，它的轉(zhuǎn)換速度快，波形好。3.1調(diào)制單元3.1.1模擬開關(guān)電路輸入的基帶信號由轉(zhuǎn)換開關(guān)分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz的載頻。當(dāng)基帶信號為“1”時，模擬開關(guān)1打開，模擬開關(guān)2關(guān)閉，此時輸出f1=32KHz。當(dāng)基帶信號為“0”時，模擬開關(guān)2開通，此時輸出f2=16KHz。于是可在輸出端得到2FSK的已調(diào)信號。圖3.1 模擬開關(guān)電路4066芯片調(diào)制電路利用模擬

12、開關(guān)CD4066實(shí)現(xiàn)輸入基波信號控制模擬開關(guān)的通斷，通過模擬開關(guān)把不同頻率的載波疊加在一起，實(shí)現(xiàn)載波信號控制輸入不同頻率的信號，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制。13腳輸入1KHz的方波信號去控制開關(guān)，1腳和2腳分別接入輸入信號和輸出信號。當(dāng)13腳輸入的是低電平時，輸入信號能通過，反之為高電平時，不能通過。3.1.2振蕩電路圖3.2 振蕩電路在兩路震蕩電路中，分別輸入32KHz，16KHz的方波信號經(jīng)過三極管放大電路和LC震蕩電路產(chǎn)生32KHz，16KHz正玄波。兩路載頻分別經(jīng)發(fā)射極、LC選頻、發(fā)射極再送至模擬開關(guān)。LC選頻電路函數(shù)： 3.1.3 2FSK調(diào)制電路的整體電路圖圖3.3 2FSK調(diào)制電路的整體電路圖

13、 32KHz和16KHz的方波信號分別從電容C1、C5接入，經(jīng)過振蕩器模塊中的三極管放大和LC電路產(chǎn)生正玄波信號，之后將產(chǎn)生的正玄波信號分別輸入到模擬開關(guān)CD4066中，在CD4066另一端輸入一個1KHz的基頻方波信號，另一路將1KHz的基頻方波信號經(jīng)過反相器74LS04N方向以后的方波信號輸入到CD4066的6腳和13腳去控制兩路開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)控制低電平和高電平分別輸出不同頻率的正玄波信號。第四章、仿真結(jié)果圖4.1 Multisim仿真結(jié)果 如圖4.1仿真結(jié)果，通過示波器檢測原理圖中元件CD4066BD-10VS1引腳的輸出頻率以及波形。當(dāng)1KHz的基頻方波信號為高電平時，S1端口輸出32

14、KHz的正玄波信號，當(dāng)1KHz的基帶信號為低電平時，S1端口輸出16KHz的正玄波信號。 圖4.2 32KHz輸入端口仿真結(jié)果 如同4.2仿真結(jié)果輸入，通過示波器檢測原理圖中元件CD4066BD-10V S3引腳的輸出頻率以及波形，由分立元件將方波產(chǎn)生的32KHz的正玄波信號，輸入S2端口。圖4.3 16KHz輸入端口的仿真結(jié)果 如同4.3仿真結(jié)果輸入，通過示波器檢測原理圖中元件CD4066BD-10V D4引腳的輸出頻率以及波形，由分立元件將方波產(chǎn)生的16KHz的正玄波信號，輸入D4端口。圖4.4 32KHz輸入端口的頻率 圖4.5 32KHz輸入模擬開關(guān)的頻率 圖4.6 16KHz輸入端口

15、的頻率 圖4.7 16KHz輸入模擬開關(guān)的頻率第五章、總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)題目是二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）調(diào)制電路的設(shè)計(jì)，開始時在網(wǎng)上和圖書館查找相關(guān)的資料和書籍。之后翻閱資料了解2FSK的基本工作原理和框架結(jié)構(gòu)，利用Multisim仿真軟件設(shè)計(jì)電路圖，修改不同元件的參數(shù)。利用示波器檢查輸出信號。我們使用了74LS04N反向器以及CD4066多路復(fù)用模擬開關(guān)，查找它們的管腳圖和基本工作原理和各引腳功能。經(jīng)過幾天的焊接后完成了硬件焊接。之后利用示波器檢查，發(fā)現(xiàn)沒有得到正弦波信號。經(jīng)過排查電路是否漏焊虛焊，元器件是否正常工作后，發(fā)現(xiàn)一個電感有問題。換上后就能產(chǎn)生正弦波。但是產(chǎn)生的32KHz正弦波有底部

16、失真，這也許和偏置電阻的參數(shù)有關(guān)。用示波器檢測輸出端口的信號時，發(fā)現(xiàn)只能產(chǎn)生一種頻率的正弦波信號，經(jīng)過幾天的檢查這個問題仍然未能解決。這次課程設(shè)計(jì)給我的感觸是仿真的事物與實(shí)際做出的產(chǎn)品所要獲得的結(jié)果又許多差異。這次課程設(shè)計(jì)給我體會最深的是仿真的設(shè)計(jì)與實(shí)際的設(shè)計(jì)有太大的變化，在設(shè)計(jì)過程中，我查閱了大量的有關(guān)書籍，鞏固了以前所學(xué)過的通信原理知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的必要性，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，才能提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。最后，要感謝一直特別細(xì)心和耐心指導(dǎo)我們的老師：您辛苦了！正是您的指導(dǎo)，使我們的思路豁然開朗，使得我們少走了不少彎路，極大地

17、提高了工作效率。通過三個星期的課程設(shè)計(jì)，不僅完成了設(shè)計(jì)內(nèi)容，更重要的是學(xué)到了很多課堂上得不到的東西。這里也感謝學(xué)校，提供給我們這樣的機(jī)會。謝謝！參考文獻(xiàn)1 通信電子線路 主編：劉泉 武漢理工大學(xué)出版社2 電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分主編：康光華 高等教育出版社3 通信原理樊昌信，曹麗娜 編著 國防工業(yè)出版社，20084 電腦輔助電路設(shè)計(jì)multisim主編：韋思健 中國鐵道出版社.19955 通信原理主編：樊昌信 國防工業(yè)出版社6 通信電子電路 主編：于洪珍 北京清華大學(xué)出版社, 2005.附件1元器件清單元件種類元件型號元件參數(shù)數(shù)量單位模擬開關(guān)4066BD-10VVDD:0.5-18VVIN:-0.5V VCC:+0.5V1塊反向器7404N1塊分頻器74ALS74AM1塊IC座6PIN1個8PIN1個14PIN1個電阻R4/1151.5歐2個R3/5/10/12620歐4個R153k1個R2/6/7/9/13/1422k6個R1/833k2個電容C1/510uF2個C3/4/7/847uF4個C25.1nF1個C615nF1個三極管2N2219A4個信號發(fā)生器PULSE-VOLTAGE0-5V-0.msec-0.0312