2FSK调制解调电路的设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目：2FSK调制解调电路的设计专业：通信技术班级：通技06-2学号：0620074姓名：官建华指导教师：杨柳谭望春二ΟΟ八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名官建华学号0620074级班通技06-2专业通信技术设计题目2FSK调制解调电路的设计（锁相环NE564）指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注杨柳讲师四川信息职业技术学院电子系0839-2853072谭望春高级工程师四川九洲电子科技股份有限公司13508101878设计（论文）内容：（1）设计指标①设计一个电路能完成2FSK信号的调制。②设计一个电路能完成2FSK信号的解调。（2）设计要求①设计硬件的原理电路图。②元器件型号及参数选择。③完成电路的仿真。进度安排：第5周：任务下达，理解消化任务要求；确定设计方案；第6周~第10周：完成资料的收集；完成硬件设计,即完成单元电路及总电路图的设计和工作原理的叙述，电路性能指标的验算；第11周：中期检查，查找问题，分析解决难点；第12周~第15周：进行调试、仿真，编写报告准备答辩；第16周：答辩。参考文献：[1]张肃文．高频电子线路．北京：人民教育出版社，1979[2]郑应光．模拟电子线路(一)．南京：东南大学出版社，2000[3]阎石．数字电子技术基础．北京：高等教育出版社，2005[4]于安红．简明电子元器件手册．上海：上海交通大学出版社，2005审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。四川信息职业技术学院毕业设计说明书I目录摘要.................................................................1第一章绪论.........................................................2第二章方案设计.......................................................32.1方案比较......................................................32.1.1键控法..................................................32.1.2模拟调制法..............................................42.2方案论证......................................................4第三章硬件设计.......................................................63.1器件介绍......................................................63.1.1NE564介绍...............................................63.1.22CD4016介绍.............................................73.1.3锁相环的基本工作原理....................................83.22FSK调制电路设计..............................................93.32FSK解调器电路设计...........................................10总结................................................................12致谢................................................................13参考文献..............................................................14附录１2FSK调制电路.................................................15附录２2FSK解调电路.................................................16四川信息职业技术学院毕业设计说明书第1页共16页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。本设计首先对本次设计的思路进行的阐述，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fo=5MHz，在Uim≥1V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；NE564四川信息职业技术学院毕业设计说明书第2页共16页第1章绪论“锁相环技术”是近几年来迅速发展起来的一门技术，由于它的环路结构简单，性能良好。在许多新型的电子设备中，特别是在通信系统中，得到广泛的应用。随着通信技术的发展，锁相环技术在调制解调中扮演着越来越重要的角色。锁相环技术所以能得到这么广泛的应用，是由于其独特的优良性能所决定的。本设计用到的锁相环的跟踪特性，可制成高性能的调制器和解调器，它具有低门限特性，可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。在数字通信系统中，由于数字信号具有丰富的低频成分，不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而同模拟调制一样，需要将基带信号进行高频正弦调制，即数字调制。与模拟调制相比，数字调制并无本质区别，都属于正弦波调制，但是数字调制系统也有自身的特点，其技术要求与模拟调制系统也有不同。一般来说，数字调制技术可分为两种类型：一是利用模拟方法实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；二是利用数字信号的离散取值特点去键控载波，从而实现数字调制，这种方法通常称为键控法。常用的数字调制方式有振幅键控（2ASK）、移频键控（2FSK）、移相键控（2PSK）等。随着科技的发展，电子产品市场运作节奏也进一步加快，涉及诸多领域的现代电子技术已迈入一个全新的阶段，如何把锁相环的强大优势发挥出来，就是目前电路研究发展的方向了。把锁相环技术应用与高频2FSK信号的接收解调中，从而使电路性能得到进一步的改善，这对数字电路来说也算是个不小的突破。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第3页共16页第2章方案设计2.1方案比较2FSK信号波形图如2-1图所示，它是由调制信号去控制载波信号，用载波的频率来传递数字信息，即用所传递的数字消息控制载波的频率。图2-12FSK信号波形图根据设计要求及相关技术指标，可拟定键控法、模拟调制法等两种方案。2.1.1键控法调制器选用图2-2所示方案，采用石英晶体振荡器构成两个不同频率的载波发生器，用模拟双向开关CD4066实现开关1和开关2，最后用集成运放构成加法电路，最终实现2FSK调制。解调器选用图2-3所示方案，以LC谐振回路实现带通滤波，然后用两个模拟乘法器实现相干解调，最后用集成运放构成抽样判决器，实现2FSK信号的解调。图2-22FSK信号键控法产生原理框图四川信息职业技术学院毕业设计说明书第4页共16页图2-32FSK相干解调法原理框图2.1.2模拟调制法采用图2-4、图2-5所示方案实现模拟调制解调，以高频锁相环NE564为主体，辅以适当外围元件即可实现。若要构成适用的发射器及接收器，只需增加合适的发射功放及接收滤波、解调放大电路即可。图2-42FSK信号模拟调制法产生原理框图图2-52FSK模拟解调法原理框图2.2方案论证比较而言，选用模拟调制法更为经济、可靠，它具有低门限特性，可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。而高频模拟锁相环NE564的最高工作频率可达到50MHz，采用+5V单电源供电，特别适用于高速数字通信中2FSK、FM调频信号的调制、解调，无需外接复杂的滤波器。实际上，此法案是几年前流行的一种方案。就目前接收机技术来说，锁相环因为起得天独厚的性能优势，在接收机技术上可以有广阔的发展前景。但是因为发送信号的频率比较高，那么如何能够把这种信号很好的解出来，这成了锁相环技术的一种考验。本文主要就是研究利用锁相环，接收高频信号，并把它解调出来。模拟调制法的设计就是在目前接收解调以及锁相环技术的蓬勃发展下，把锁相环技术运用与接收解调中，抛弃原来的纯分离元器件电路，而是利用高频锁相环集成电路NE564，从而把原始信号更好的还原出来。利用锁相环集成电路不但使电路更加简单，而且性能更好，充分体现了集成电路的优势。在未来的世界，锁相环电路将在通信领域大放光彩。随着集成电路技术的发展，目前市面上已有多类专用四川信息职业技术学院毕业设计说明书第5页共16页2FSK收发芯片，如MicroelectronicIntegratedSystems公司的TH7108、TH71112、MICRF500芯片等。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第6页共16页第3章硬件设计要求使用高频模拟锁相环NE564为基础，设计2FSK的调制解调电路。3.1器件介绍3.1.1NE564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。NE564采用双极性工艺，其外部引脚图和内部组成框图分别如图3-1和图3-2所示。其中，A1为限幅器，可抑制FM调频信号的寄生调幅；相位比较器（鉴相器）PD的内部含有限幅放大器，以提高对AM调幅信号的抗干扰能力；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=100Ω），只需外接一个定时电容Ct就可产生振荡，振荡频率fv与Ct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外接直流电压进行调整，以消除输出信号TTL0的相位抖动。1V+12LGC3PC14LP5LP6RF17BF8GND9VCO0110V+211VCO0212FCL13FCL14AN015HYS16TTL0NE564图3-1NE564的外部四川信息职业技术学院毕业设计说明书第7页共16页图3-2NE564的内部组成框图由图3-1可知，NE564为双列直插16脚封装，各引脚的功能如表3-1所示。表3-1NE564引脚的功能引脚编号英文缩写引脚功能引脚编号英文缩写引脚功能1V+1VCC，接+5V9VCO01VCO输出1，TTL电平2LGC环路增益控制端，电流约为200uA10V+2VCC，接+5V3PC1鉴相器输入端，来自分频器，占空比50%11VCO02VCO输出2，ECL电平4LF环路滤波引出端12FC1振荡频率设置电容引出端5LF环路滤波引出端13FC1振荡频率设置电容引出端6RF1信号输入端，占空比50%14AN0模拟输出端（用于调解输出）7BF偏置滤波输入端15HYS延迟设置端（设置门限值）8GND地端16TTL0TTL电平输出端（调解输出）3.1.22CD4016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