专业综合课程设计报告FSK数字频率调制.doc
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1、目 录摘 要IAbstractII1电路测试11.1 FSK数字频率调制实验11.1.1 实验目的11.1.2 电路工作原理11.1.3 测试项目和方法21.1.4 测试结果和分析21.2 FSK数字频率解调实验41.2.1 实验目的41.2.2 电路工作原理41.2.3 测试项目和方法51.2.4 实验结果和分析51.3 PSK移相键控调制实验61.3.1 实验目的61.3.2 电路工作原理61.3.3实验步骤81.3.4 实验结果及分析81.4 PSK移相键控解调实验91.4.1 实验目的91.4.2 电路工作原理91.4.3 测试项目和方法111.4.4 测试结果和分析121.5 数字同
2、步技术实验121.5.1 实验目的121.5.2 电路工作原理121.5.3测试项目和方法141.5.4测试结果和分析141.6 QPSK调制实验QPSK141.6.1 实验目的141.6.2 电路工作原理141.6.3测试项目和方法151.6.4 测试结果和分析152模拟乘法器同步检波AMDEM1设计及仿真172.1 工作原理172.1.1模拟乘法器同步检波原理172.1.2 模拟乘法器 MC1496182.2 电路调试与仿真202.2.1 Multisim简介202.2.2 模拟乘法器MC1496的创建202.2.3 仿真电路212.2.4 仿真结果233 PCM电路的PCB制作253.1
3、制作软件的简介253.2.1 PCB电路的分类263.2.1 PCB电路设计流程263.3 PCB电路的制作263.3.1 启动软件界面263.3.2 新建PCB工程273.3.3 元件的摆放连接273.3.3 元件参数修改283.3.4 原理图的编译283.3.5生成网络表文件293.3.6 PCB电路的后续处理304 个人总结31参考文献32摘 要FSK1,FSK2,PSK1, PSK2,PSK3,QPSK等原理是通信原理中非常重要的原理,在通信领域内起着非常重要的作用,通过其可以实现通信信息的交流,所以对通信信息领域有着深远的影响。Multisim软件是NI公司的典型仿真软件,结合了直观
4、的捕捉和功能强大的仿真,能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器,能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证,从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成,完善了具有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。Altium designer winter 09 是奥腾公司继Protel99se之后典型产品之一,实现设计环境中集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开、发特别在PCB版图设计、编辑和制造。并集成了现代设计数据管理功 能,使得Altium Designer Winter
5、 09完全满足未来开发需求。本次课设通过对这三个方面进行学习和加强,总结了整个学习过程,并根据自己的学习过程融进自己的观点。关键词:通信理论;Multisim;仿真;Altium designer;PCBAbstractFSK1, FSK2, PSK1, PSK2, PSK3, QPSK and other principles of communication theory is a very important principle in the communications field plays an important role in communication can be achi
6、eved through the exchange of information, so the field of information communication has far-reaching impact.NI Multisim software is typical of the companys simulation software that combines intuitive capture and powerful simulation to quickly, easily and efficiently on the circuit design and verific
7、ation with the help of professional advanced SPICE analysis and virtual instruments, early in the design process rapid circuit design verification, thereby reducing the modeling cycle. NI LabVIEW and SignalExpress software with integration to improve the design process with powerful technology, allo
8、wing more data to achieve with analog modeling measurement.Altium designer winter 09 is following the Protel99se Austrian Proton after one of the typical products, to achieve an integrated design environment in board-and FPGA system design, FPGA-based and discrete processors, embedded software, open
9、, made especially in the PCB layout, editing and manufacturing . And the integration of modern design data management capabilities, making Altium Designer Winter 09 fully meet future development needs.The course set by these three aspects of learning and strengthening, summed up the whole learning p
10、rocess, and according to their own learning process and into their own point of view显示对应的拉丁字符的拼音字典Keywords:Communication theory;Multisim;simulation;Altium designer;PCB1电路测试1.1 FSK数字频率调制实验1.1.1 实验目的1学习FSK数字频率调制的工作原理及电路组成。2掌握利用模拟开关实现FSK调制的原理和实现方法。1.1.2 电路工作原理图1-1 FSK调制电原理框图由图1-1可知,输入的基带信号由转换开关J6转接后分成两
11、路,一路控制f1=32KHz的载频,另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时,模拟开关1打开,模拟开关2关闭,此时输出f1=32KHz,当基带信号为“0”时,模拟开关1关闭,模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz,于是可在输出端得到已调的FSK信号。电路中的两路载频(f1、f2)由CLK模板产生,经过J1,J2送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U1:A与U1:B(4066)。图1-2 FSK调制电原理图1.1.3 测试项目和方法 1将CLK模板上的32KHz、16KHz方波输出分别联接到FSK1模板上的J1,J2;将CLK模板上的PN伪码输出联接到
12、FSK1模板上的J6,伪码时钟选择2K。 2测试FSK调制电路TP1TP7各测量点波形,并作详细分析。1.1.4 测试结果和分析1 FSK调制电路TP1TP7各测量点理论波形如下: 图1-3 各节点理论波形2.实际TP1TP7各测量点波形如下: 图1-4(a) TP1波形 图1-4(b) TP2波形 图1-4(c) TP3 波形 图1-4(d) TP4波形 图1-4(e) TP5波形 图1-4(f) TP6波形图1-4(g) TP7波形显然,实验测得的结果与理论结果一致,能够实现信号的幅度调制。1.2 FSK数字频率解调实验1.2.1 实验目的 1学习FSK数字频率解调的工作原理及电路组成。
13、2掌握利用锁相环实现FSK解调的原理和实现方法。1.2.2 电路工作原理FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理简单是十分简单的,只要在设计锁相环时,使它锁定在FSK的一个载频f1上,对应输出高电平,而对另一载频f2失锁,对应输出低电平,那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。解调器电原理框图如图所示。图1-5 FSK解调器的原理框图由图1-5可知,当锁相环锁定时,环路对输入FSK信号中的32KHz载波处于跟踪状态,32KHz载波(正弦波)经输入整形电路后变成矩形载波。此时鉴相器PD输出端(引脚13)为低电平,锁定指示输出(引脚1)为高电平,鉴相器PD输出(引脚2)为低电平,P
14、D输出和锁定指示输出经或非门U2:A(74LS32)和U3:A(74LS04)后输出为低电平,再经积分电路和非门U3:B(74LS04)输出为高电平。再经过U3:C(74LS04)、U3:D(74LS04)整形电路反相后后从输出信号插座J3输出。当输入信号为16KHz时,环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏,鉴相器输入端的两个比较信号存在频差,经鉴相器PDI后输出一串无规则矩形脉冲,而锁定指示(第1引脚)输出为低电平,PDI输出和锁定指示输出经或非门U2A与U3A后,输出仍为无规则矩形脉冲,这些矩形脉冲积分器和非门U3B后输出为低电平。可见,环路对32KHz载频锁定时输出高电平,对16
15、KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数,使它对32KHz锁定,对16KHz失锁,则在解调器输出端的就得到解调输出的基带信号序列。图1-6 FSK解调电路电原理图1.2.3 测试项目和方法 1在FSK调制实验完成的基础上,将FSK1的J7与FSK2的J1用电缆线联接在一起。 2示波器双踪观察CLK的32KHz时钟方波和FSK2的TP2,调节R5,R7使其同步。 3示波器双踪观察CLK的2KPN码和FSK2的TP3,可以观察到FSK解调信号输出。 4测试FSK解调电路TP1TP3各测量点波形,并作详细分析。1.2.4 实验结果和分析1测试FSK解调电路TP1TP3各测量点波形,画在方格
16、纸上,同时与FSK调制电路的测试结果作比较。FSK解调电路TP1TP3各测量点理论波形如下:图1-7 FSK解调TP1TP3各点波形2.实际TP1TP7各测量点波形如下: 图1-8(a) TP1波形 图1-8(b) TP2波形图1-8(c) TP3波形1.3 PSK移相键控调制实验1.3.1 实验目的1掌握二相BPSK(DPSK)调制的工作原理及电路组成。2了解载频信号的产生方法。3掌握二相绝对码与相对码的码型变换方法。1.3.2 电路工作原理在本实验中,绝对移相键控(PSK)是采用直接调相法来实现,也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。图1-15是它的电原理图。在
17、本实验中,绝对移相键控(PSK)是采用直接调相法来实现,也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。图1-9是二相PSK(DPSK)调制器电路框图,图1-10是它的电原理图。图1-9 二相PSK(DPSK)调制器电路框图数字相位调制又称为移相键控。它是利用载波相位的变化来传递数字信息的。通常又可把它分成绝对移相与相对移相两种方式。绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。那么,怎样才能让载波不同相位的绝对值来传递数字信息呢?如果让所需传输的数字基带信号控制载波相位改变,而载波的振幅和频率都不变,那么就得到载波的相位发生变化的已调信号,我们把这种调制方式称为数字相位调
18、制。即移相键控PSK调制。PSK在数字通信系统中是一种极重要的调制方式,它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此,PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。当传送消息为一随机序列时,例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号,则传送的调相信号也相应的为一随机的振荡序列,其相位与传送消息相对应。图1-10 PSK移相键控调制实验电原理图图1-11 二相PSK调制信号波形1.3.3实验步骤 本实验需要准备“时钟与三级伪码发生实验”(CLK)模块。(一)二相PSK调制器1用内载波发生器产生的1.024MHz信号作输入载波信号来观察TP6TP11各测
19、量点的波形。2用内载波信号发生器产生的512KHz信号作输入载波信号来观察TP6TP11各测量点的波形。(二)二相DPSK调制器,加入差分编码器电路来传输二相DPSK信号,重做上1.3.4 实验结果及分析1根据实验测试记录(波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系)依次画出调制器各测量点的工作波形,并给以必要的说明。TP1TP7各测量点理论波形如下:图1-12 TP1TP7各测量点理论波形2.实际测试:经过检测,发现调制器电路板开关K2坏了,同时CLK不正常工作。1.4 PSK移相键控解调实验1.4.1 实验目的1掌握二相(PSK、DPSK)解调器的工作原理与系统电路组成。2熟悉二相相对移相与绝
20、对移相的转换方法。3掌握二相(PSK、DPSK)系统的主要性能指标的测试方法。1.4.2 电路工作原理二相PSK(DPSK)的载波为1.024MHz,数字基带信号的码元速率为32bit/s。图1-13 解调器总方框图从图1-13可见,该解调器由三部分组成:载波提取电路、位定时恢复电路与信码再生整形电路。载波恢复和位定时提取,是数字载波传输系统必不可少的重要组成部分。载波恢复的具体实现方案是和发送端的调制方式有关,以相位键控为例,有:N次方环、科斯塔斯环(Constas)、逆调图1-14 同相正交环提取载波电原理方框图图1-15 PSK移相键控解调实验电原理图(一)二相(PSK、DPSK)信号输
21、入电路电路见图1-15所示,由BG1(9013)组成射随器电路,对发送端送来的二相(PSK、DPSK)信号进行前后级隔离,由U1(LM311)组成模拟信号放大电路,进一步对输入小信号前二相(PSK、DPSK)信号进行放大后送外鉴相器与鉴相器分别进行鉴相。图1-16 二相(PSK、DPSK)信号输入电路(二)同相正交环锁相环提取载波电路从图1-14电原理方框图中可知,在这种环路里,误码信号是由两个鉴相器提供的。VCO压控振荡器给出两路互相正交的载波信号分别送至两鉴相器,输入的二相(PSK、DPSK)信号经过两个鉴相器分别鉴相后,由低通滤波器滤除载波频率以上的高频分量,分别送入两判决器后得到基带信
22、号Ud1与Ud2,其中Ud1中包含着码元信息,但无法对VCO压控振荡器进行控制。只有将Ud1、Ud2 经过基带模拟相乘器相乘后,就可以去掉码元信息,得到反映VCO输出信号与输入载波间的相位差的误码控制电压,从而实验现了对VCO压控振荡器的控制。它们的实际电路见图1-15所示。包括鉴相器1,鉴相器2,低通滤波器1,低通滤波器2,比较判决器1,比较判决器2,相乘器,环路滤波器,VCO压控振荡器,数字分频移相器等电路组成。图1-17是同相载波与正交载波波形。图1-17 同相载波与正交载波波形图1-18是同相正交解调环各点波形图。图1-18 同相正交解调环各点波形图当解调环路中解调的数字信息与发端的数
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- 专业 综合 课程设计 报告 FSK 数字 频率 调制
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