1、 摘要 在本二進制移頻鍵控調制解調電路中，其中調制系統由模擬開關電路以及兩個射隨、選頻電路組成。解調是用非相干解調，即包絡檢波法。在設計過程中，采用模塊化的設計方法，并使用了Multisim工具軟件，在計算機屏幕上仿真實驗，繪制電路圖所需的元件、芯片以及導線均可在屏幕上選取，提高了設計效率。本方案的優點是產生的FSK信號頻率穩定度好，轉換速度快，波形好。關鍵詞：射隨/選頻電路；模擬開關；包絡檢波；仿真目錄 摘要前言.4一、2FSK的調制解調原理介紹.5 2.1 2FSK的調制原理.52.2 2FSK信號的解調原理.6二、各單元電路設計8 3.1 2FSK調制單元.8 射隨、選頻電路.8 模擬開

2、關電路.83.2 2FSK解調單元.9三、總體電路與電路仿真10 4.1 總體電路設計.104.2 調制和解調的仿真結果圖.10參考文獻.13設計總結14附件1： 各元件引腳圖.15附件2： 元器件清單.16 前 言在通信系統的設計、實驗過程中，通信信號仿真具有靈活性好、經濟等諸多優點，通信中的一個基本概念就是調制，是指用攜帶有用信息的調制信號去控制高頻載波信號。數字調頻又稱移頻鍵控（frequency shift keying,FSK）,它是用不同的載波來傳送數字信號的。調頻信號即2FSK信號是數字通信系統使用較早的一種通信方式，這種通信方式容易實現，抗噪聲和抗衰減性能較強，廣泛的應用于低速

3、數據傳輸通信系統中。2FSK信號的產生有兩種方法：直接調頻法和頻率鍵控法。直接調頻法是用數字基帶信號直接控制載波振蕩器的振蕩頻率。雖然方法簡單，但頻率穩定度不高，同時轉移速度不能太高。而頻率鍵控法則不同，它有兩個獨立的振蕩器，數字基帶信號控制開關，選擇不同頻率的高頻振蕩信號，從而實現FSK調制。2FSK是利用載頻頻率的變化來傳輸數字信息的。數字載頻信號有相位離散和相位連續兩種情形。若兩個振蕩頻率分別由不同的獨立振蕩器提供，它們之間的相位互不相關，這就叫相位離散的數字調頻信號；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行分頻，這樣產生的兩個載波就是相位連續的數字調頻信號。由于鍵控法的

4、諸多優點，因此本實驗電路利用移頻鍵控法，由振蕩器產生不同的載頻頻率作為兩個不同頻率的載頻信號，即為相位不同的數字調頻信號，由基帶信號對不同頻率的載波信號進行選擇。 一、2FSK的調制解調原理介紹1.1 2FSK的調制原理FSK信號的產生有兩種方法：直接調頻法和頻移鍵控法。直接調頻法是用二進制基帶矩形脈沖信號去調制一個調頻器，如（a圖）所示，使其能夠輸出兩個不同頻率的碼元。雖然方法簡單，但頻率穩定度不高，同時轉移速度不能太高。 圖1.1頻移鍵控法有兩個獨立的振蕩器。它是用一個受基帶脈沖控制的開關電路去選擇兩個獨立頻率源的振蕩作為輸出，（b圖）所示。圖1.2以上兩種方法產生的2FSK信號的波形基本

5、相同，只是由調頻器產生的2FSK信號在相鄰碼元之間的相位是連續的，如（c）圖所示;而開關法產生的2FSK信號則分別由兩個獨立的頻率源產生不同頻率的信號，故相鄰碼元的相位是不一定連續的，如（d）所示。 圖1.3綜上所述，我們這次設計采用鍵控法產生2FSK信號。1.2 2FSK信號的解調原理 2FSK信號的解調可分為相干解調和非相干解調兩種方法。其解調原理是將2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號分別進行解調，然后進行判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專門設置門限。判決規定與調制規定相呼應，調制時若規定“1”符號對應載波頻率f1，則接受時上支路的樣值較大，應判為“1”；反之

6、則判為“0”。 本次設計采用非相干法（即包絡解調法），其方框圖如下。 用兩個窄帶的分路濾波器分別濾出頻率為f1和f2的高頻脈沖經過包絡檢波后分別取出它們的包絡。把兩路輸出同時送到抽樣判決器進行比較，從而判決輸出基帶數字信號。 圖1.4設頻率f1代表數字信號1；f2代表數字信號0，則抽樣判決器的判決準則： x1-x2>0 判決輸入為f1信號 X1-x2<0 判決輸入為f2信號 式中x1和x2分別為抽樣判決時刻兩個包絡檢波器的輸出值。二、 各單元電路設計 2.1 2FSK調制單元 要將NRZ碼經過2FSK調制成為2FSK信號，我們采用一個受基帶脈沖控制的開關電路去選擇兩個獨立頻率源的振

7、蕩作為輸出。鍵控法產生的FSK信號頻率穩定度可以做得很高并且沒有過度頻率，它的轉換速度快，波形好。2.1.1 射隨、選頻電路 圖2.1 射隨、選頻電路電路中的兩路載頻由內時鐘信號發生器產生，經過開關送入。兩路載頻分別經射隨、LC選頻、射隨再送至模擬開關。LC選頻電路函數： 2.1.2 模擬開關電路輸入的基帶信號由轉換開關分成兩路，一路控制f1=8KHz的載頻，另一路經倒相去控制f2=4KHz的載頻。當基帶信號為“1”時，模擬開關1打開，模擬開關2關閉，此時輸出f1=8KHz，當基帶信號為“0”時，模擬開關2開通。此時輸出f2=4KHz，于是可在輸出端得到FSK已調信號。 4066模擬開關電路如

8、下圖所示： 圖2.2 4066模擬開關電路 CD4066是四雙向模擬開關，主要用作模擬或數字信號的多路傳輸。引出端排列與CC4016一致，但具有比較低的導通阻抗。另外，導通阻抗在整個輸入信號范圍內基本不變。CD4066由四個相互獨立的雙向開關組成，每個開關有一個控制信號，開關中的p和n器件在控制信號作用下同時開關。這種結構消除了開關晶體管閾值電壓隨輸入信號的變化，因此在整個工作信號范圍內導通阻抗比較低。2.2 2FSK解調單元2FSK信號的解調方法有：包絡檢波發、相干解調發、鑒頻法、過零點檢測法等，在這次課設中我們采用包絡檢波法。 由于一路2FSK信號可視為兩路2ASK信號，所以，2FSK信號

9、也可以采用包絡檢波解調。性能分析模型如下所示: 圖2.3 解調原理框圖與同步檢測法解調相同，接收端上下支路兩個帶通濾波器的輸出波形和分別表示為下式:觀察上述的公式和實驗框圖可把其實驗框圖和實驗波形圖一起表示,同學們可以再進一步了解一下 包絡檢波器是一種線性不失真檢波電路，其主要指標是：電壓傳輸系數（檢波效率）、輸入阻抗。在選擇檢波器的元件參數時，二極管的導通電壓盡可能小.三、 總體電路與電路仿真3.1 總體電路設計 以下電路即為本次設計的調制解調電路： 圖3.1 Multisim仿真電路. 經過放大、選頻后送入模擬開關調制出2FSK信號。然后將調制信號送入解調器，經濾波、整流后解調處所用信號。

10、32 調制和解調的仿真結果圖 圖3.2 調制電路仿真結果 其中上面的正弦波即為調制出的2FSK信號，下面的為輸入的同頻率的方波信號，與2FSK信號做對比。 圖3.3 解調電路仿真結果以上即為出的波形圖，其中藍色的線表示的是判決門限電平，與綠色的作對比。當解調出的波大于判決門限電平時，輸出“1”，反之則輸出“0”。紅色的線即代表輸出結果。參考文獻：1 侯麗敏.通信電子線路.清華大學出版社.20082 謝阮清.解月珍.通信電子線路.北京郵電大學出版社.20003 沈琴.非線性電子線路.高等教育出版社.20044 謝嘉奎,馮軍. 電子線路線性部分. 北京: 高等教育出版社,2010 .5 許杰. 模

11、擬電子線路. 北京: 國防工業出版社,2006.6 張肅文. 高頻電子線路. 北京:高等教育出版社,2009. 7 美Jack R Smith.現代通信電路.人民郵電出版社，2006.8 黃智偉.射頻電路設計.北京：電子工業出版社，200069 張肅文. 高頻電子線路M . 北京：高等教育出版社,199310 曾興雯.高頻電路原理與分析M. 西安：西安電子科技大學出版社，2002 四、設計總結 本次課程設計的目的是讓我們掌握電子系統的一般設計方法，掌握2FSK調制器的調制原理以及2FSK調制器的設計方法，同時也讓我們鞏固了本學期所學的理論知識并能夠指導實踐。 通過這次課程設計，我們學到了很多在

12、課本上學習不到的知識，也讓我們收獲了很多。還記得剛拿到任務書的時候，我們幾乎是集體到圖書館去借書，但是到了那里我們才發現不知道該拿哪一本才能對我們的幫助最大化。直到以后的幾天里，我們才對這此設計的內容及任務有了明確的認識，以至于在以后的設計過程中，我們順利的完成了此次設計。 這次設計我們還用了軟件的仿真，仿真過程告訴我們，當需要的東西沒有給出時一定要學會利用網絡或其他途徑去獲取，同時仿真過程也是一個考驗我們耐心與細心的過程，在仿真的過程中我們遇到了許多困難，也出現了不少的錯誤，但是經過我們分析思考、請教老師以及小組討論，這些問題都一一解決了，在這個過程中，我們學會了使用Multisim這款實用軟件。 總之，這次設計是收獲豐富的，我們不僅學到了新知識，培養了興趣，開闊了視野，激發了思維，同時也看到了自身的缺陷，所以這次設計也是快樂的，我想在以后的日子里，我們會繼續努力的。附件1：各元件引腳圖：1、74LS04非門芯片引腳圖2、CD4066多路復用開