移频键控的调制与解调器的设计.doc

1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 通信电子线路课程设计 题 目 移频键控的调制与解调器的设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 任晶秋 、 张秀艳 2013年 7月 19 日东北石油大学课程设计任务书课程 通信电子线路课程设计 题目 移频键控的调制与解调器的设计 专业 通信工程 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：掌握FSK的调制与解调的基本原理，并根据原理设计出一个简单的调制与解调器，其中调制采用数字键控法，解调采用锁相环法。基本要求：1.载波频率：132KHz 016KHz； 2.基带信号频率：2KHZ8KHZ；3.解调输出信号

2、不小于1Vp-p。参考文献：1 刘洋，陈伟.中国航海学会通信导航专业委员会2006年学术年会论文集C.辽宁：大连海事学院出版社，2006.101-106.2 陈华鸿.移频键控(FSK)及其最新应用J.现代计算机，2000，(09):25-30.3 崔琪林.调制解调器的设计N.西安石油学院学报(自然科学版)，1995，(03):35-39.完成期限 2013.7.15 2013.7.19 指导教师 专业负责人 2013年 7 月 15 日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

3、进行了详细的介绍，并基于NE564设计了2FSK调制解调电路，最后详细给出制作电路的步骤和方法以及在制作过程中的问题，得出结论。测试表明，该电路中心频率在及无外部干扰的条件下，解调后误码率为0。关键词：2FSK；调制；解调；NE564 目录1.设计要求12.方案设计13.单元电路设计、参数计算和器件选择13.1单元电路设计13.2参数计算23.3器件选择24.电路的工作原理和设计24.1器件介绍24.2 2FSK调制电路设计54.3 2FSK解调器电路设计65.总结76.系统需要的元器件清单7参考文献7通信电子线路课程设计（报告）1.设计要求1.载波频率：132KHz 016KHz 2.基带信

4、号频率：2KHZ8KHZ3.解调输出信号不小于1Vp-p2.方案设计载波1载波2开关电路1开关电路2 NPZ输入调制输出图1 调制数字键控法原理框图图1是调制数字键控法原理框图。为便于实验观测由信号源模块提供码速率为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz正弦载波信号NRZ码为“1”的一个码元对应0相位起始的正弦载波的4个周期NRZ码为“0”的一个码元对应相位起始的正弦载波的4个周期。3. 单元电路设计、参数计算和器件选择3.1单元电路设计 每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先

5、进的电路，也可以进行创新或改进，但必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号之间的关系。3.2参数计算为保证单元电路达到功能指标的要求，需要用电子技术知识对参数进行计算。参数计算时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计要求的功能、在实践中能真正可行的参数。计算电路参数时应注意下列问题：元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求；元器件的极限参数必须留有足够充裕量，一般应大于额定值的1.5倍；电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。3.3器件选择阻容元件的选择：设计时要根据电路的要求选

6、择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。分立元件的选择：分立元件包括 二极管、晶体三极管、场效应管、光电二（三）级管、晶闸管等。根据其用途进行选择。注意选择的器件种类、参数等满足设计要求。集成电路的选择：选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、速度、价格等多方面的要求。4.电路的工作原理和设计4.1器件介绍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

7、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。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=100），只需外接一个定时电容就可产生振荡，振荡频率与的关系曲线如图3-4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

8、进行调整，以消除输出信号TTL0的相位抖动。图2 NE564的外部图3 NE564的内部组成框图CD4016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。图4 CD4016外部引脚图锁相环的基本工作原理锁相环路的系统框图如图5所示，由鉴相器PD(PhaseDetector)、环路滤波器LF(LoopFilter)和压控振荡器VCO组成的，其中LF为低通滤波器。PDLFVCOui（t）ud（t）uc（t）uo（t）uo（t）00i图5 锁

9、相环的基本组成框图各部分功能如下：1）鉴相器PD：鉴相器是一个相位比较器，完成对输入信号相位与VCO输出信号相位进行比较，得误差相相位2）环路滤波器LF：环路滤波器(LF)是一个低通滤波器(LPF)，其作用是把鉴相器输出电压ud（t）中的高频分量及干扰杂波抑制掉，得到纯正的控制信号电压uc（t）。3）压控振荡器VCO：压控振荡器是一种电压频率变换器，瞬时振荡频率0（t）是用控制电压uo（t）控制振荡器得到，即用uc（t）控制VCO的振荡频率，使i与0的相位不断减小，最后保持在某一预期值。当锁相环路处于“失锁”状态时，ui（t）和uo（t）进行相位比较，由PD输出一个与相位差成正比的误差电压ud

10、（t）。ud（t）经LF滤波，取出其中缓慢变化的直流或低频电压分量uc（t）作为控制电压。显然，uc（t）也将随着相位差的变动作相应变化。uc（t）加到VCO上，从而控制VCO的振荡频率，使0不断改变，ui（t）和uo（t）的相位差不断减小，直至锁相环路进入“锁定”状态。4.2 2FSK调制电路设计利用锁相环VCO输出信号频率随输入信号大小而变化的特点，可将待传输调制信码直接送入NE564的VCO输入端，从而可以实现2FSK调制。图6是NE564构成的2FSK调制器电路。图6 NE564构成的2FSK调制电路 PD输出端不再接滤波电容，而是接电位器RP1，用于调整环路增益并可细调压控振荡器的固

11、有频率，与的关系如图7所示。图7 与的关系曲线C1是输入耦合电容，R1、C2组成差分放大器A1的输入偏置电路滤波器，可滤除调制信码中的杂波。R2（包含电位器RP2）对引脚2提供输入电流I2，可控制环路增益和VCO锁定范围。4.3 2FSK解调器电路设计NE564构成的2FSK解调器电路如图8所示。已调制信号直接送入NE564的VCO输入端，与压控振荡器输出进行相位比较，输出信号经环路滤波后由A2放大，从16脚输出解调后的方波（TTL电平）。电阻R2和电位器RP2用于调整施密特触发器的回差电压，可改善输出方波的波形。图8 NE564构成的2FSK解调电路5.总结本设计利用数字键控和锁相环技术，环

12、路简单，性能良好，能够在通信系统中得以广泛运用。随着通信技术的发展，锁相环技术也在调制解调中扮演着越来越重要的角色，本设计用到的锁相环的跟踪特性，可制成高性能的调制解调器，它具有低门限性，可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。在各个模块的设计时需掌握好各种芯片的性能指标，注意各级关联，才能发挥出最好的效果。6.系统需要的元器件清单表1 元器件清单序号元器件类型元器件规格数量备注1定值电阻510/1K/1.2K/2K/2.7K3K/6.8K/10K/47K2/3/2/3/11/1/3/12可调电阻Pt100043双4位静态移位寄存器CD401614单片集成锁相环NE56425电容RAD-0.3

13、11参考文献1 张建明，徐望明.基于DSP的2FSK调制解调器的设计J.微计算机信息，2007，(11):25-30.2 吴海涛，梁迎春， 陈英俊.基于FPGA的全数字FSK调制解调器社计J.现代电子技术，2007，(23)：12-18.3 应亚萍，许建凤，陈婉君.2FSK调制解调系统的FPGA设计与实现N.浙江工业大学学报，2010，(03)：37-42.4 赵敬，王俊，李蒙.一种基于全数字锁相环的2FSK解调方法J.微计算机信息，2007，(08)：11-17.5 邓重一.锁相环在频率调制与解调电路中的应用J.电源世界，2004，(03)：45-50.6东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称通信电子线路课程设计题目名称移频键控的调制与解调器的设计学生姓名学号指导教师姓名任晶秋张秀艳职称讲师副教授序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 2013年 7 月19 日