毕业设计（论文）基于protel的2FSK调制器的设计与仿真.doc

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1、基于protel99的2FSK调制器的设计与仿真摘 要随着社会的不断发展,通信对我们来说越来越显的重要，对于通信技术来讲,通信的质量也就显的非常的关键。通信的根本任务是如何保证远距离传输信息的正确性，在这方面数字通信系统具有先天的优势。为了更好地利用通信信道的带宽并使信号能够传送更大的距离，在数字载波通信中，我们采用了三种调制方式： 幅移键控（ASK）频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。调制信号为二进制信号的调制称为二进制数字调制，二进制调制又分为二进制幅移键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）、二进制相移键控（2PSK）和差分二进制相移键控（2DPSK）等多种基本的类型，本课题主要

2、是数字频率调制又称频移键控（FSK）。同时利用PROTEL软件实现对FSK调制系统的仿真，从而通过运用模拟的视觉化的手段来实现达到调制的目的。关键词： 数字通信；FSK信号；protel99仿真Protel99 of 2FSK Based Design and Simulation of the modulatorAuthor:Chen Qi guangTutor:Niu HongAbstractWith the continuous development of communication more and more obvious to us important. For the comm

3、unications technology is concerned, the quality of communication was also very critical. Communication is the fundamental task of how to ensure the accuracy of long-distance transmission of information In this respect digital communication system has inherent advantages. In order to make better use

4、of communication channel bandwidth and to transmit the signal to a greater distance, in the digital power line communication, we use three demodulation mode: amplitude shift keying (ASK) frequency shift keying (FSK) and phase shift keying (PSK). Modulated signal the modulation is called binary binar

5、y digital modulation, binary modulation is divided into a binary amplitude shift keying (2ASK), binary frequency shift keying (2FSK), binary phase shift keying (2PSK) and differential binary phase shift key Control (2DPSK) and other basic types, the main subject of the digital frequency modulation,

6、also known as frequency shift keying (FSK). PROTEL software while taking advantage of the simulation of the FSK system, which through the use of visual simulation to demodulate modulation means to achieve the purpose.Key words: Digital communication,FSK signal,protel simulation 目 录1绪 论11.1课题背景及目的11.

7、2 国内外研究状况11.3 课题研究方法21.4论文构成及研究内容22 FSK调制器的技术分析32.1 2FSK信号的时域表达式32.1.1 2FSK信号的波形32.1.2 2FSK信号的功率谱密度42.2 FSK调制器的模型分析42.2.1 2FSK调制系统设计42.2.2伪随机序列产生原理及作用52.2.3 M序列的性质72.3 FSK信号的解调82.3.1 包络检波法82.3.2 相干检测法92.3.3 过零检测法92.3.4 差分检测法103 PROTEL99软件的简要介绍113.1 PROTEL 99SE软件的组成和特点113.1.1 PROTEL 99SE软件的组成113.1.2

8、PROTEL 99SE软件的主要特点123.2 PROTEL 99SE软件在仿真方面的特点123.3 用PROTEL 99SE软件进行电路设计的基本步骤134 FSK调制器的电路设计与分析164.1 计算模型及主要分析思路164.1.1方波产生电路方案论证164.1.2 方案比较164.2 分频器电路设计184.3 M序列发生器电路设计184.4调制器电路设计194.5 2FSK调制系统总电路原理图194.6基于protel99平台的仿真204.7 PCB板的制作21总 结22致 谢23参考文献241绪 论1.1课题背景及目的数字调制解调技术是现代通信的一个重要的内容，在数字通信系统中,由于基

9、带数字信号包含了丰富的低频部分,如果要远距离传输，特别是在有限带宽的高频信道无线或光纤信道传输时，必须对数字信号进行载波调制，使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上，这就称为数字调制(Digital Modulation) 。它可以分别对载波的幅度、频率、相位进行调制,于是有ASK(移幅键控) 、FSK(移频键控) 、PSK(移相键控) 等调制方式。数字调制同时也是时分复用的基本技术，其中FSK 是利用数字信号去调制载波的频率，是信息传输较早的一种传输方式， 2FSK 在通信系统中应用广泛。了解2FSK调制的基本理论，分析设计一个完整的2FSK发送系统，并对系统进行仿真分析与设计，以此提高自

10、己的分析材料、解决问题和设计产品的能力。1.2 国内外研究状况调制解调技术在通信系统中占据非常重要的地位，它的优劣决定了通信系统的性能，是软件无线电的关键所在。而2FSK调制解调技术不仅可以更加精确的处理信号相位，提高系统频带宽度，而且还可使用数字电路和软件相结合的方法，在数字基带传输系统中应用广泛。二进制频移键控（2FSK）也在电力线载波通信系统中得到了广泛应用，还适用新型铁路信号安全设备的研制开发。2FSK调制解调技术应用广泛，尤其是在数据率较低、数量比较小、短距离传输的无线通信领域。目前，针对FSK信号在这些领域的应用国内外己经有大量的研究成果。1、蓝牙(Bluetooth)通信设备。蓝

11、牙(Bluetooth)是应用FSK调制解调的一个重要领域之一。蓝牙可替代短距离线缆，实现在移动电话、便携式电脑和其他电子装置间的无缝线连接。越来越多的旅馆、邮局、高尔夫球场、飞机场、商场、会议中心和商业领域都在采用蓝牙技术。 2、医学植入微电子器件。2FSK调制解调方式的另外一个前景广阔的应用领域是在医学植入微电子器件领域。现在，越来越多的病人已经受益于可植入微电子器件的先进技术，尤其是在药物或者物理手段不起作用的疾病和身体缺陷治疗方面。2002年第一个永久性微电子视网膜修复植入器件已经在南加利福利亚大学获得成功。3、便携式消费电子低成本、短距离无线系统的快速发展，要求将尽可能多的功能集成到

12、单一片中。使用单一低电源电压的系统，如手机、PDA、3G无线终端等大量的可携设备，其较长工作周期、无持续供电电源等因素，也迫切需要进行低功耗低电的设计。而数字FSK正适用于这些低电压系统，且更容易和其它模拟部分一起被集成到单片芯片中。1.3 课题研究方法分析研究2FSK调制的基本理论，设计一个具体的2FSK发送系统，并对该系统的性能进行分析。相对于其他调制方式，指出2FSK调制系统的优点。 经过大量收集资料，应用protel99软件设计出硬件电路原理图，分析电路，并应用protel99软件对其进行仿真，分析系统性能。1.4论文构成及研究内容本文的结构如下：首先介绍了FSK技术及调制发展背景及现

13、状。并简要说明了FSK技术的应用。其次，介绍了FSK技术的基本原理及其功能结构，通过分析它的优点，使其顺应时代的需要。在此基础上，说明了FSK的主要设备及其简单应用。最后并得出了一些研究意义。然后介绍了调制电路所需要的功能模块电路的说明，包括方波发生器电路、M序列发生器电路、分频器电路。最后主要是基于protel99平台的仿真和PCB板电路图。2 FSK调制器的技术分析2.1 2FSK信号的时域表达式在二进制频移键控（2FSK）中，当传送“1”码时对应于载波频率，传送“0”码时对应于载波频率。即见式2.1所示。 (2.1)其中，为频率为的载波的初始相位，为频率为的载波的初始相位。令为的反码，即

14、 (2.2)则有：当时，；当时，。则2FSK信号可表示为： (2.3)其中，我们在分析中假设为单个矩形脉冲序列，其表达式为： (2.4)相位不连续的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和。2.1.1 2FSK信号的波形2FSK信号波形可看作两个2ASK信号波形的合成。如下图图2.1所示是相位连续的2FSK信号波形。图2.1 2FSK波形2.1.2 2FSK信号的功率谱密度可将2FSK信号表示成两个2ASK信号的和，令： (2.5) (2.6)其中为的反码，则相位不连续的2FSK信号可表示为 (2.7)2.2 FSK调制器的模型分析2.2.1 2FSK调制系统设计 调制系统主要由主载波振

15、荡器、分频器、M序列发生器、调制器、相加器构成。其调制电路的组成框图如图2.2所示。由图可以看出，当信码为“1”时，分频链作4分频，即输出频率为2950Hz载波，信码为“0”时，分频链作8分频，输出频率为1475Hz载波。如此一来，多谐振荡器输出的载波，通过不同次数的分频，就得到了两种不同频率的输出，经相加器后，从而在输出端得到不同频率的已调信号，即FSK信号，完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。三十二分频四分频八分频方波发生器M发生器选通开关选通开关反相器相加器2FSK信号11800Hz图2.2 FSK调制功能框图 2.2.2伪随机序列产生原理及作用随着通信理论的发展，早在20世纪4

16、0年代，香农就曾指出，在某些情况下，为了实现最有效的通信，应采用具有白噪声的统计特性的信号。另外，为了实现高可靠的保密通信，也希望利用随机噪声。然而，利用随机噪声最大困难是它难以重复产生和处理。直到60年代，伪随机噪声的出现才使这一难题得到解决。伪随机噪声具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。由于它具有随机噪声的优点，又避免了它的缺点，因此获得了日益广泛的应用。目前广泛应用的伪随机序列都是由数字电路产生的周期序列得到的，我们称这种周期序列为伪随机序列。对与伪随机序列有如下几点要求：(1)应具有良好的伪随机性，即应具有和随机序列类似的随机性；(2)应具有良好的自相关、互相关

17、和部分相关特性，即要求自相关峰值尖锐，而互相关和部分相关值接近于零。这是为了接收端准确检测，以减少差错；(3)要求随机序列的数目以保证在码分多址的通信系统中，有足够的地址提供给不同的用户；(4)要求设备简单，易实现，成本低。通常产生伪随机序列的电路为一反馈移存器。它又分为线形反馈移存器和非线形反馈移存器两类。由线形反馈移存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线形反馈移存器，通常称为m序列。由于它的理论比较成熟，实现比较简便，实际应用也比较广泛，故在这里以m序列发生器为例，设计伪随机序列发生器。m序列是由带线形反馈的移存器产生的周期最长的一种序列。线形反馈移位寄存器由时钟控制若干个串接

18、的存储器所组成。在时钟信号的控制下，寄存器的存储信号由上一级向下一级传递。如果让某些寄存器的输出反馈回来进行运算，运算结果作为第一级寄存器的输入，则我们可以得到一个移位寄存器序列。如果移位寄存器的反馈函数和初始状态不同，那么可得到不同的移位寄存器序列。线性移位寄存器的一般形式如图2.3所示，总共有1，2，3,N个寄存器，他们的状态为Xi（i=1,2,3，n），经Ci（I=1,2,3，n）相乘后模2加，再反馈。这里Ci（0,1），且乘法规则是0*0=0*1=1*0=0，1*1=1。实际上Ci=0表示断开，Ci=1表示连接。因此这个N阶移位寄存器的反馈函数为： (2.8)特征多项式是： (2.9)

19、 特征多项式中的Xi(i=0,1,2.n)与移位寄存器的第i个触发器相对应。图2.3线形移位寄存器的一般形式上述的反馈函数是一个线形递归函数。当级数（n）和反馈系数一旦确定，则反馈移位寄存器的输出序列就确定了。反馈移存器的级数n不同，则m序列的反馈系数也不同，表1列出了部分的m序列发生器的反馈系数。表中给出的是八进制数值，经转换成二进制数值后，可求出相应的反馈系数。表1 部分m序列发生器的反馈系数级数（n）序列长度反馈系数37134152353145，67，75663103，147，1557127203，211，217，235，277，313，325，345，3678255435，453，53

20、7，543，545，551，703，74795111021，1055，1131，1157，1167，11751010232011，2033，2157，2443，2745，34711120474005，4445，5023，5263，6211，736312409510123，11417，12515，13505，14124，1505313819120033，23261，30471，32535，37505141638342103，51761，55753，60153，71147，674011532767100003，110003，120265，133663，142305，1647051665536210

21、013，233303，307572，311405，347433，37521317131071400011，411335，444257，527427，646775，714303182621431000201，1002241，1025711，1703601195242872000047，2020471，2227023，2331067，2570103，36103532010485754000011，4001151，4004515，6000031伪随机信号在雷达、遥控、遥测、通信加密和无线电测量系统领域有着广泛的应用。利用VHDL语言进行软件编程，通过EDA设计软件对程序编译、优化、综合、仿真、适配，

22、最后将生成的网表文件配置于制定的目标芯片中，可以实现不同序列长度的伪随机信号发生器。图2.4所示是n=7的结构模型。输出1234567图2.4 n=7的反馈移位寄存器的结构模型2.2.3 M序列的性质1、均衡性m序列在一个周期内“1”和“0”的个数基本相等。具体来说，m序列的一个周期中的“0”的个数比“1”的个数少一个。2、游程分布我们把伪随机序列中取值（“0”或“1”）相同的一段码位称为一个游程。在一个游程中包含的位数称为游程长度。把取值为“0”的游程称为“0”游程，取值为“1”的游程为“1”游程。在m序列中的一个周期内，游程的总个数等于2n-1，而且“0”游程的数目与“1”游程的数目相等，

23、即各占一半。一般来说，在m序列中，长度为1的游程占游程总数的一半；长度为2的游程占游程总数的2-k，其中1k(n-2)，而且“0”和“1”的游程各占一半。长为n-1的游程只有一个，且为“0”游程，长为“1”。2.3 FSK信号的解调数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。 2.3.1 包络检波法包络检波法可视为由两路2ASK解调电路组成。这里，两个带通滤波器（带宽相同，皆为相应的2ASK信号带宽；中心频率不同,分别为（、）起分路作用，用以分开两路2ASK信号，上支路对应 ，下支路对应，经包络检测后分别取出它们的包络s(t)及；抽样判决器起比较器作

24、用，把两路包络信号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。若上、下支路s(t)及 的抽样值分别用表示，则抽样判决器的判决准则为： 图2.5 包络检波法原理框图2.3.2 相干检测法 相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图2.6所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决（判决规则同于包络检波法），即可还原出基带数字信号。图2.6 相干检测法原理框图2.3.3 过零检测法单位时间内信号经过零点的

25、次数多少，可以用来衡量频率的高低。数字调频波的过零点数随不同载频而异，故检出过零点数可以得到关于频率的差异，这就是过零检测法的基本思想。2FSK输入信号经放大限幅后产生矩形脉冲序列，经微分及全波整流形成与频率变化相应的尖脉冲序列，这个序列就代表着调频波的过零点。尖脉冲触发一宽脉冲发生器，变换成具有一定宽度的矩形波，该矩形波的直流分量便代表着信号的频率，脉冲越密，直流分量越大，反映着输入信号的频率越高。经低通滤波器就可得到脉冲波的直流分量。这样就完成了频率幅度变换，从而再根据直流分量幅度上的区别还原出数字信号“1”和“0”。 图2.7 过零检测法原理框图2.3.4 差分检测法差分检波法基于输入信

26、号与其延迟的信号相比较，信道上的失真将同时影响相邻信号，故不影响最终鉴频结果。实践表明，当延迟失真为0时，这种方法的检测性能不如普通鉴频法，但当信道有较严重延迟失真时，其检测性能优于鉴频法。3 Protel99软件的简要介绍Protel是Protel公司在80年代末推出的一款功能强大的电路CAD软件。其所设计的电子电路的产品，涵盖了从小型的电子产品，一直到复杂的电子计算机是目前国内电子行业使用最为广泛的电路设计软件。我所应用的PROTEL 99SE是Protel公司推出的最新版本应用于电路原理图设计，电路板设计等，是EDA行业的主流产品。它不仅在绘制原理图，PCB版布局布线等方面功能更加完善，

27、而且为用户提供了功能强大，使用方便的仿真器，它可以对所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设计周期都可以仿真查看和分析其性能指标，以及便时的发现设计中存在的问题并加以修正，从而更好的完成电路设计。Protel基于Windows环境，功能强大，人机界面友好，能让人们在具有在完整的功能环境下，提升设计上的品质和效率。3.1 PROTEL 99SE软件的组成和特点3.1.1 PROTEL 99SE软件的组成Protel 99se由五大系统构成：(1)原理图设计系统-原理图设计系统是用于原理图设计的Advanced Schematic系统。这部分包括用于设计原理图的原理图编辑器Sch以及用于修

28、改生成零件的零件库编辑器SCHLib。(2)印刷电路板设计系统-印刷电路板设计系统使用于电路板设计的Advanced PCB。这部分包括用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改，生成零件封装的零件封装编辑器PCBLib。(3)信号模拟仿真系统-信号模拟仿真系统是用于原理图上进行信号模拟仿真的SPICE 3f5系统。(4)可编程逻辑设计系统-可编程逻辑设计系统是基于CUPL的集成于原理图设计系统的PLD设计系统。(5)Protel 99se内置编辑器-这部分包括用于显示，编辑文本的文本编辑器Text和用于显示，编辑电子表格的电子表格编辑器Spread。3.1.2 PROTEL 99SE软件

29、的主要特点(1)PROTEL 99SE系统针对WindowsNT4/9X作了纯32位代码优化，使得PROTEL 99SE设计系统运行稳定而高效。(2)SmartTool(智能工具)技术将所有的设计工具集成在单一的设计环境中：SmartDoc(智能文档)技术将所有的设计数据文件存储在单一的设计数据库中，有设计管理器来统一管理；SmartTeam（智能工作组）技术能让通过网络安全地对同一设计进行单独设计，再通过工作组管理功能将各个部分集成到设计管理器中。(3)对电路印刷版设计时的自动布局采用不同的两种布局方式，即组群式和基于统计方式，新增加了自动布局规则设计功能；增强的交互式布局和布线模式。(4)

30、电路板信号完整性规则设计和检查功能可以检测出潜在的阻抗匹配，信号传播延时和信号过载等问题：广泛的集成向导功能引导设计人员完成复杂的工作。(5)原理图到印刷电路板的更新功能加强了Sch和PCB之间的联系；可以用标准或用户自定义模板来生成新的原理图文件；集成的原理图设计系统收集了超过6000个元器件。 (6)通过完整的SPICE 3f5仿真系统可以在原理图中直接进行信号仿真；可以选择超过60种工业标准计算机电路板布线模块，或者用户可以自己生成一个电路板模块。3.2 PROTEL 99SE软件在仿真方面的特点PROTEL 99SE提供了高级数模器件混合仿真器，它可以精确地仿真各种器件构成的电路，在仿

31、真方面的特点有：1、强大的分析功能用户可以根据PROTEL 99SE电路仿真器提供的功能，分析设计电路的各个方面的性能，如电路的交直流特性，温度漂移，噪声，失真，容差，最坏情况等特性。2、丰富的信号源其中包括基本的信号源:直流源，正旋源，脉冲源，指数源，单频调频源，分段线性源，同时还提供了丰富的线性和非线性源。3、充分的模型仿真库PROTEL 99SE提供了20多个数字和模拟仿真元件库，共包含6000多个常用元器件。这组库中包括常用的二极管，三极管，单结晶体管，变压器，晶闸管，双向双晶闸管等分立组件，还有大量的数字器件和其它电路器件。4、友好的操作界面(1)无需手工编写电路网表文件。系统将根据

32、所画的电路图自动生成网表文件并进行仿真。(2)通过对话框完成电路分析各参数设置。(3)方便的观察波形信号。可同时显示多个波形，也可单独显示某个波形；对波形进行多次局部放大，也可将两个波形放置与同一个单元格内进行显示并分析比较两者的差别。(4)强大的波形信号后处理，可利用各数字函数对波形进行各种分析运算并创建一个新的波形。(5)方便的测量输出波形。PROTEL 99SE提供了两个测量光标，打开它们可测量波形数据。3.3 用PROTEL 99SE软件进行电路设计的基本步骤1、设计电路原理图电路原理图的设计是整个电路设计的基础，因此电路原理图要设计好，以免影响后面的设计工作。电路原理图的的设计一般有

33、以下几个步骤：(1)设置原理图设计环境；(2)放置元件；(3)原理图布线；(4)编辑和整理；(5)检查原理图(6)生成网络表。2、印刷电路板的设计电路设计的最终目的是为了出设计电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板实现的。PROTEL 99SE为设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。应用PROTEL 99SE设计印刷电路板的过程如下：(1)启动印刷电路板设计服务器执行菜单File/New命令，从框中选择PCB设计服务器（PCB Document）图标，建立PCB设计文档。双击文档图标，进入PCB设计服务器界面。如图2.5所示：图3.1 创建PCB文档图标(2)规

34、划电路板根据要设计的电路确定电路板大小。选取Keep Out Layer复选框，执行菜单命令Place/Keepout/Track，绘制电路班的边框。执行菜单Design/Options，在“Singal Lager”中选择Bottom Lager，把电路板定义为单面板。(3)设置参数参数设置是电路板设计非常重要的步骤，执行菜单命令Design/Rules，左键单击Routing按钮，根据设计要求，在规则类中（Rules Class）设计参数。(4)装入元件封装库 执行菜单命令Design/Add/Remove library，在“添加/删除元件库”对话框中，选取所有元件对应的元件封装库。(6

35、)状如网络表执行菜单Design/Load Nets命令，然后在弹出的窗口单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表文件（扩展名为NET），如果没有错误，单击Execute。若出现错误，必须更改错误。(7)元器件布局PROTEL 99SE既可以进行自动布局，也可以进行手动布局，执行菜单Tool/Auto Placement/Auto Placer可以自动布局。布局是布线关键性的一步，为了布局更加合理，做好采用手工布局方式。(8)自动布线PROTEL 99SE采用世界最先进的无网络，基于形状的对角线自动布线技术。执行菜单命令Auto Routing/All，并在弹出的窗

36、口中单击Route All按钮，程序即对电路印刷板进行自动布线。只要设置有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率是100%的。(9)手工调成自动布线结束后可能存在一些令人不满意的地方，可以手工调整，把电路板设计的尽善尽美。(10)打印输出电路印刷板图执行菜单File/Print/Preview，形成扩展名为PPC的文件，在执行菜单命令File/Print job就可以打印输出印刷板电路图。4 FSK调制器的电路设计与分析4.1 计算模型及主要分析思路4.1.1方波产生电路方案论证方案一：采用由积分器，施密特触发器，四模拟电子开关和反相放大器等组成的可产生四种波形的多波形发生器。电路的转换系数约

37、为2KHZ/V，如果改变输出的波形的频率，可通过改变积分电容来实现，因为Vin的大小决定输出波形的频率。方案二：采用ICL8038单片压控函数发生器，ICL8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变ICL8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz300KHz。方案三：采用由运算放大器A1、A2，基本R-S触发器F1、F2、反向器F3、放电晶体管VT1、分压电阻R1R3构成的555集成块来构成一个函数信号发生器。4.1.2 方案比较方案一：电路中IC1、IC2、采用单BIMOS运放CA3130，前者与RC元件组成积分器，后者为1：1反相放大器。IC3（555）接成施密特触

38、发器。四模拟电子开关CD4066由IC3的输出控制，使K1K4通、断。IC1积分器输出三角波V01，当其值超过2/3VDD时，555的3脚输出低电平，使K1、K3、K4断开，而K2接通；当积分电压V01降至1/3VDD时，K2断开，K1、K3、K4接通。IC2运放是11反相放大器。本电路的转换系数约为2KHZ/V，如果改变输出的波形的频率，可通过改变积分电容来实现，因为Vin的大小决定输出波形的频率。此电路复杂，调试时有点困难且产生波形的频率不好把握。方案二：函数发生器ICL8038的电路结构共有五个组成部分。两个电流源的电流分别为IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；两个电压比较器和的

39、阈值电压分别为2.5V和7.5V，它们的输入电压等于电容两端的电压Uc，输出电压分别控制RS触发器的S端和R端；RS触发器的状态输出端Q和用来控制开关S，实现对电容C的充、放电；充点电流Is1、Is2的大小由外接电阻决定。当Is1=Is2时，输出三角波，否则为矩齿波。两个缓冲放大器用于隔离波形发生电路和负载，使三角波和矩形波输出端的输出电阻足够低，以增强带负载能力；三角波变正弦波电路用于获得正弦波电压。方案三：由555组成的函数信号发生器，555定时器接成多谐振荡器工作形式，C6为定时电容。此电路结构简单，调试方便且所需元件易见。综合以上三种方案的初步比较与介绍，本设计选择三号方案。主要提供2

40、FSK的载波和信码的定时信号，本设计使用集成电路（555）构成多谐振荡器，产生的振荡频率为11800Hz载波，其电路如图4.1所示。图4.1 555函数发生器电路已知由（UA555）构成多谐振荡器的振荡频率为： (4.1)则 R1=1KR2=20K（可调） C=0.001uf4.2 分频器电路设计将主载波按设计要求，用D触发器构成适当的分频电路，获得载频f1、f2和M序列所需的时钟信号，因一级D触发器可实现二分频（选用74LS74），所以2FSK系统所需的四、八及32分频器电路如图4.2所示：图4.2 分频器电路4.3 M序列发生器电路设计实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试的方便，一般

41、都用M 序列产生器产生的伪随机序列来充当数字基带信号。本次设计采用三级线性移位寄存器（选用74LS74），形成长度为23-1=7位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s，如图4.3所示：输出的信码为：1110010图4.3 M序列发生器电路4.4调制器电路设计本次设计的2FSK调制器采用LM358实现，其电路图如图4.4所示图4.4 LM358电路4.5 2FSK调制系统总电路原理图 根据以上各单元电路的设计，得总电路如图4.5所示图4.5 FSK调制器整体电路4.6基于protel99平台的仿真(1)多谐振荡器输出的载波信号(2) 四分频器输出信号与波形变换输出信号(3) 八分频器输出

42、信号与波形变换输出信号(4) 32分频器输出信号(5) M序列输出信号 （1110010）(6) FSK调制输出信号的检测“全1”码，调制器的输出信号波形(f=2950HZ)“全0”码，调制器的输出信号波形(f=1475HZ)M序列调制器的输出信号波形(2FSK)4.7 PCB板的制作在仿真原理图上添加上相应元器件的封装，其中74LSxx系列的封装为DIP-14无极性电容封装为0603，添加完封装后，生成PCB板，然后进行电路板的规划和元器件的布局，设置好布线规则后，运行自动布线产生的PCB图：总 结本文首先对FSK调制器原理做出理论上的分析，然后在此基础上进行可实现原理图的设计，根据原理图设

43、计出了可实现的FSK调制电路。最后利用PROTEL99绘制了FSK调制电路，并利用其自带的仿真功能进行了仿真，得出仿真结果，加深了对FSK调制器调制过程的认识与理解。仿真的运用提高了电路设计的可靠性和合理性，也减少了搭试电路时可能出现的问题，这一方法可广泛应用于数字传输系统的研究中。在设计的整个过程中遇到很多的问题，首先是方波电路的选择上，对于电路元器件的取值上和电路的合理性上花费了不少时间。在借鉴别人电路的基础上选择出了适合自己的电路，对各个电路模块的整体组合电路的整体性能上遇到不少问题，通过多次的反复测试和同学的帮助下实现了电路的仿真，完成了本设计的预期目标。通过本次设计学会了很多东西，掌

44、握了遇到问题如何解决的方法。致 谢此次毕业设计为期近两个月，每个阶段的工作都得到了指导老师的悉心指导，她的敬业精神，谆谆教导都给我留下了深刻的印象，老师治学严谨，学识渊博，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，使我不仅接受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。我无法用准确的语言来表达感谢之情，在此，我忠心地对牛虹老师表示真诚地感谢与祝福。当然毕业设计和学位论文撰写过程中，也得到了多位老师、同学、朋友的关心、指导和帮助。入学以来，各位老师一直以来的辛勤工作和教诲使我能顺利地度过这难忘的四年，使我在

45、综合素质提高、专业理论知识学习和实践工作能力等各方面受益匪浅。感谢四年以来众多同学和朋友的帮助，大家一起在紧张的学习之余度过了许多愉快的时光。我的周围是一群风华正茂的有志青年，偶尔沉溺于学术，终日游历于山水。与之朝夕相处，不由然不为之动容，意气风发而高扬起青春的旗帜，生活的风帆。乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海，他们永远是我高歌猛进的力量之源。谢谢你们，我亲爱的兄弟姐妹，希望你们的人生在这四年之后更加精彩纷呈。 参考文献1 樊昌信，徐炳祥等.通信原理.北京：国防工业出版社，2005.2 黎洪松，张卫刚等.数字通信原理.西安：西安电子科技大学出版社，2005.3 达新宇，陈树新等.通信原理教程.北京：北京邮电大学出版社，2005.4 樊昌信.通信原理教程.北京：电子工业出版社，2004.5 江思敏等.protel99se电路设计与仿真教程.北京：机械工业出版社，2004. 6 姚四改等.Protel99se电子线路设计教程上海交通大学出版社，2003.7 娄 莉. GMSK数字调制的仿真与分析. 现代电子技术. 2004年第18期总第185期：P66P68.8 李蕾，杜岩. 基于MATLAB的数字基带传输系统仿真实验设计.山东：山东工业大学学报. 2001年2月第31