基于Multisim調(diào)制解調(diào)仿真電路設(shè)計(jì)

1、基于Multisim調(diào)制解調(diào)仿真電路設(shè)計(jì)春芽電子科技春芽ing摘要通信電路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)方法很多,而鎖相環(huán)鑒頻是利用現(xiàn)代鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)鑒頻實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)因?yàn)楣ぷ鞣€(wěn)定、失真度小、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。本課題分別設(shè)計(jì)2ASK、2PSK、2FSK的調(diào)制解調(diào)電路,功能是數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制輸出模擬信號(hào),然后運(yùn)用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)出數(shù)字信號(hào),所以調(diào)制解調(diào)電路都運(yùn)用Multisim軟件進(jìn)行仿真分析。對(duì)2ASK、2FSK、2PSK解調(diào)電路時(shí)低通濾波器輸出的波形失真比較大,經(jīng)過(guò)抽樣判決電路整形后可以再生數(shù)字基帶脈沖。整個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)中,盡量做到電路簡(jiǎn)單實(shí)用,基本達(dá)到功能要求。關(guān)鍵詞:調(diào)制解調(diào),Multisim

2、仿真,鎖相環(huán)AbstractCommunication circuit system to achieve a lot of modulation and demodulation, and the phase-locked loop frequency demodulation is the use of modern technology to achieve phase locked loop demodulation because the work is stable, low distortion, high signal noise ratio is widely used. T

3、his topic design of 2ASK, 2PSK, 2FSK modulation and demodulation circuit function is digital base band signal after the modulation output analog signal, then use the PLL to demodulate the digital signal, so modulation and demodulation circuit use Multisim software simulation analysis. The waveform d

4、istortion of the low pass filter output of 2ASK, 2FSK and 2PSK demodulation circuits is relatively large, and the digital baseband pulse can be regenerated by the sampling decision circuit. Throughout the hardware circuit design, as far as possible to achieve a simple and practical circuit, the basi

5、c requirements to achieve functional.Keywords: Modulation and Demodulation, Multisim Simulation, Phase Locked Loop目錄摘要 (1Abstract (11緒論 (31.1課題研究背景 (31.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 (31.3 課題主要研究?jī)?nèi)容 (32 鎖相環(huán)基本原理 (42.1基本組成 (42.2工作原理 (43 2FSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) (63.1 2FSK調(diào)制電路設(shè)計(jì)原理 (63.2 2FSK調(diào)制單元電路的設(shè)計(jì) (63.3 2FSK解調(diào)單元電路的設(shè)計(jì) (103.4 2FSK解調(diào)電路

6、的整體設(shè)計(jì) (124 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) (134.1 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理 (134.2 2PSK調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真 (145 2ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì). 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.1 2ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理. 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2 2ASK調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真. 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6 調(diào)制解調(diào)仿真分析. 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。7 總結(jié)與展望 (20參考文獻(xiàn) (21致謝 (221緒論1.1課題研究背景通信電路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)頻波解調(diào)的方法有很多,然而鎖相環(huán)鑒頻是利用現(xiàn)代鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)鑒頻實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)方法,具有工作穩(wěn)定、失真度小、信噪比高優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐

7、中。鎖相環(huán)電路的英文全稱是Phase-Locked Loop,英文簡(jiǎn)稱是PLL,主要作用是使電路相位同步。鎖相環(huán)由于可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤,所以鎖相環(huán)電路經(jīng)常應(yīng)用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)電路工作過(guò)程中,當(dāng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí),輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值,也就是輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住,同時(shí)具有載波跟蹤特性。鎖相環(huán)電路作為窄帶跟蹤濾波器,可以提取噪聲中的信號(hào),用高穩(wěn)定的參考振蕩器鎖定,可提供高穩(wěn)定的頻率源,可以進(jìn)行高精度的相位與頻率測(cè)量等。目前鎖相環(huán)解調(diào)器在通信、雷達(dá)、測(cè)量和自動(dòng)化控制等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,隨著電子技術(shù)快速發(fā)展,因此對(duì)鎖相環(huán)解調(diào)的研究和應(yīng)用

8、也越來(lái)越多關(guān)注。本課題主要通過(guò)分析與研究調(diào)制解調(diào)電路,加深對(duì)鎖相環(huán)解調(diào)方式的理解和運(yùn)用,并設(shè)計(jì)出2FSK、2PSK、2ASK的調(diào)制電路,通過(guò)鎖相環(huán)解調(diào)出來(lái)原信號(hào)1。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀如今鎖相環(huán)解調(diào)技術(shù)的發(fā)展非常迅速,鎖相環(huán)解調(diào)理論已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域,比如手機(jī)、SDH網(wǎng)絡(luò)、汽車電子的無(wú)線發(fā)射器等應(yīng)用。調(diào)頻波信號(hào)特點(diǎn)是頻率隨調(diào)制信號(hào)幅度的變化而變化,壓控振蕩器的振蕩頻率取決于輸入電壓的幅度。當(dāng)載波信號(hào)的頻率與鎖相環(huán)的固有振蕩頻率0相等時(shí),壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率將保持0不變。如果壓控振蕩器的輸入信號(hào)除有鎖相環(huán)低通濾波器輸出的信號(hào)Uc外還有調(diào)制信號(hào)Ui,那么壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率就是以0為中心

9、頻率,隨調(diào)制信號(hào)幅度的變化而變化的調(diào)頻波信號(hào)。當(dāng)然鎖相環(huán)還有許多優(yōu)越性使得鎖相環(huán)解調(diào)技術(shù)在生活中常用的電子設(shè)備中發(fā)揮作用2。目前鎖相環(huán)電路理論研究日漸完善,應(yīng)用范圍涉及到所有電子技術(shù)領(lǐng)域。隨著通信和電子系統(tǒng)的快速發(fā)展,使得集成鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)取得巨大進(jìn)步?，F(xiàn)在鎖相環(huán)的應(yīng)用品種繁多,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是至關(guān)重要的問(wèn)題,現(xiàn)在正向著集成化,數(shù)字化,多用化方面快速進(jìn)軍3。1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容調(diào)制解調(diào)方面的電路設(shè)計(jì)是通信設(shè)備中重要組成部分,用準(zhǔn)備傳輸?shù)牡皖l信號(hào)去控制高頻載波參數(shù)信號(hào)的電路叫做調(diào)制電路設(shè)計(jì),解調(diào)電路是調(diào)制電路的逆過(guò)程,從已調(diào)制的高頻信號(hào)還原出原來(lái)調(diào)制信號(hào)叫做解調(diào)電路設(shè)計(jì)4。本課

10、題主要建立2ASK、2FSK、2PSK的調(diào)制和解調(diào)電路。解調(diào)電路設(shè)計(jì)選用鎖相環(huán)解調(diào)電路。鎖相環(huán)路的輸出信號(hào)頻率可以準(zhǔn)確地跟蹤輸入?yún)⒖夹盘?hào)頻率的變化,環(huán)路鎖定后輸入?yún)⒖夹盘?hào)和輸出參考信號(hào)之間的穩(wěn)態(tài)相位誤差可以通過(guò)增加環(huán)路增益實(shí)現(xiàn)在所需數(shù)值范圍內(nèi)變化。輸出信號(hào)頻率隨輸入?yún)⒖夹盘?hào)頻率變化的這種特性叫做鎖相環(huán)的跟蹤特性,利用這種特性可以設(shè)計(jì)出載波跟蹤型鎖相環(huán)和調(diào)制跟蹤型鎖相環(huán)。要實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸,接收端接收到信號(hào)后必須進(jìn)行解調(diào)才能恢復(fù)原信號(hào)。所謂的解調(diào)就是用攜帶信息的輸出信號(hào)Uo還原出載波信號(hào)Ui的參數(shù),載波信號(hào)的參數(shù)主要是幅度、頻率和相位。因此解調(diào)電路分為調(diào)幅(AM、調(diào)頻(FM和調(diào)相(PM三種。

11、調(diào)幅載波的特征是頻率與載波信號(hào)的頻率相等,幅度隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化;調(diào)頻載波的特征是幅度與載波信號(hào)的幅度相等,頻率隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化;調(diào)相載波的特征是幅度與載波信號(hào)的幅度相等,相位隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化。本課題主要是調(diào)制出2FSK 、2ASK 、2PSK ,調(diào)制電路采用的是鎖相環(huán)解調(diào)出來(lái),最后運(yùn)用Multisim 仿真軟件進(jìn)行仿真出效果。特別是對(duì)2ASK 、2FSK 、2PSK 進(jìn)行解調(diào)電路設(shè)計(jì)時(shí),低通濾波器的輸出波形失真度比較大,但是最終經(jīng)過(guò)抽樣判決電路整形以后便再生出數(shù)字基帶脈沖波形5。2 鎖相環(huán)基本原理2.1基本組成如今的很多電子設(shè)備都需要外部的輸入信號(hào)與內(nèi)部的振蕩信號(hào)

12、同步才能正常工作,運(yùn)用鎖相環(huán)路就便可以實(shí)現(xiàn)這樣目的。鎖相環(huán)路是種反饋型控制電路,簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)PLL 。鎖相環(huán)的特征是利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率自動(dòng)跟蹤于輸入信號(hào)的頻率,因此鎖相環(huán)電路通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)工作過(guò)程中,當(dāng)輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí),輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值,即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住,這也是鎖相環(huán)名稱的由來(lái)8。鎖相環(huán)一般是由鑒相器(PD 、環(huán)路濾波器(LF 和壓控振蕩器(VCO 三個(gè)部分組成,鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖2.1所示。 LF VCOPD圖2.1 鎖相環(huán)基本組成鎖相環(huán)電路的鑒相器又叫

13、做相位比較器,作用是檢測(cè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的相位差,并將檢測(cè)出的相位差信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出,該信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓,對(duì)振蕩器輸出信號(hào)的頻率實(shí)施控制。2.2工作原理鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成,利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖2.2所示。Ui (t Uo U圖2.2 乘法器鑒相器的工作原理是:設(shè)外界輸入的信號(hào)電壓和壓控振蕩器輸出的信號(hào)電壓分別為:(sin i m i i u t U t t =+ (2-1(cos o om o o u t U t t =+ (2-2式中的0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或?yàn)橹绷麟妷簳r(shí)的振蕩角頻率,稱為電路的固有振蕩角頻率。則

14、模擬乘法器的輸出電壓U D 為:sin(cos(D m om i i o o U KU U t t t t =+ (2-311sin(cos(sin(cos(22D m om i i o o m om i i o o U KU U t t t t KU U t t t t =+-+ (2-4用低通濾波器LF 將上式中的和頻分量濾掉,剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓(c U t 。即(c U t 為:1(sin(2c m om i i o o U t KU U t t t t =+-+ (2-6 sin(dm i o i o U t t t t =-+- (2-7式中的i 為輸入信號(hào)的

15、瞬時(shí)振蕩角頻率,(i t 和(o t 分別為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的瞬時(shí)位相,根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)位相的關(guān)系為:即(do t t dt =+ (2-9則,瞬時(shí)相位差d 為(d i o i o t t t t =-+- (2-10(d t t dt= (2-11 對(duì)兩邊求微分,可得頻差的關(guān)系式為(d i o i o d d t t d t t dt dt dt-=+ (2-12 上式等于零,說(shuō)明鎖相環(huán)進(jìn)入相位鎖定的狀態(tài),此時(shí)輸出和輸入信號(hào)的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài),(c U t 為恒定值。當(dāng)上式不等于零時(shí),說(shuō)明鎖相環(huán)的相位還未鎖定,輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻率不等,(c U t 隨時(shí)間而

16、變化9。因壓控振蕩器的壓控特性如圖2.3所示,該特性說(shuō)明壓控振蕩器的振蕩頻率u 以0為中心,隨輸入信號(hào)電壓(c U t 的變化而變化。該特性的表達(dá)式為0(u o c t K u t =+ (2-13 圖2.3 壓控特性上式說(shuō)明當(dāng)(c U t 隨時(shí)間而變時(shí),壓控振蕩器的振蕩頻率u 也隨時(shí)間而變,鎖相環(huán)進(jìn)入“頻率牽引”,自動(dòng)跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率,使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài),并保持0=i 的狀態(tài)不變。3 2FSK 調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)3.1 2FSK 調(diào)制電路設(shè)計(jì)原理2FSK 叫做二進(jìn)制移頻鍵控或二進(jìn)制頻移鍵控。2FSK 信號(hào)產(chǎn)生的方法一般有兩種:一種叫直接調(diào)頻法,另一種叫頻移鍵控法。(1模擬調(diào)頻法:即直

17、接利用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得。如圖3.1所示: 模擬調(diào)頻器S(t 2FSK圖3.1 模擬調(diào)頻法直接調(diào)頻法是頻移鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)制方便,設(shè)備簡(jiǎn)單,得出的是2FSK 信號(hào),相位連續(xù)。(2鍵控法:即利用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。如圖3.2所示: f 1振蕩器反相器f2振蕩器選通開(kāi)關(guān)選通開(kāi)關(guān)相加器e (t 圖3.2 鍵控法2FSK 鍵控法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn),故應(yīng)用廣泛,但設(shè)備要復(fù)雜些,得出的是2FSK 信號(hào),相位不連續(xù)10。該文采用鍵控法產(chǎn)生2FSK 信號(hào),即用一個(gè)受基帶脈沖控制的開(kāi)關(guān)電路去選擇兩

18、個(gè)獨(dú)立頻率源的振蕩作為輸出。調(diào)制原理圖設(shè)計(jì)如圖3.3所示。開(kāi)關(guān)4066BD基帶信號(hào)脈沖信號(hào)f 1雙D 觸發(fā)器2f 1變頻電路(產(chǎn)生正弦波變頻電路(產(chǎn)生正弦波2FSK圖3.3 2FSK 調(diào)制原理圖3.2 2FSK 調(diào)制單元電路的設(shè)計(jì)要將時(shí)鐘脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)2FSK 調(diào)制成為2FSK 信號(hào),我們采用一個(gè)受基帶脈沖控制的開(kāi)關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立的頻率源作為輸出。鍵控法產(chǎn)生的2FSK 信號(hào)頻率穩(wěn)定度可以做得很高并且沒(méi)有過(guò)度頻率,它的轉(zhuǎn)換速度快,波形好。(1四雙向模擬開(kāi)關(guān)CD4066CD4066的引腳功能如圖3.4所示。每個(gè)封裝內(nèi)部有4個(gè)獨(dú)立的模擬開(kāi)關(guān),每個(gè)模擬開(kāi)關(guān)有輸入、輸出、控制三個(gè)端子,其中輸入端和輸出

19、端可互換。當(dāng)控制端加高電平時(shí),開(kāi)關(guān)導(dǎo)通;當(dāng)控制端加低電平時(shí)開(kāi)關(guān)截止。模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí),導(dǎo)通電阻為幾十歐姆;模擬開(kāi)關(guān)截止時(shí),呈現(xiàn)很高的阻抗,可以看成為開(kāi)路。模擬開(kāi)關(guān)可傳輸數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào),可傳輸?shù)哪M信號(hào)的上限頻率為40MHz 。各開(kāi)關(guān)間的串?dāng)_很小,典型值為-50dB 。 圖3.4 四雙向模擬開(kāi)關(guān)CD4066輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分成兩路,一路控制f1=32KHz 的載頻,另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz 的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí),模擬開(kāi)關(guān)1打開(kāi),模擬開(kāi)關(guān)2關(guān)閉,此時(shí)輸出f1=32KHz ,當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí),模擬開(kāi)關(guān)2開(kāi)通。此時(shí)輸出f2=16KHz ,于是可在輸出端得到2FSK 已調(diào)

20、信號(hào)。四雙向模擬開(kāi)關(guān)仿真如圖3.5所示。 圖3.5 四雙向模擬開(kāi)關(guān)(2變頻電路變頻電路是將輸入的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)控制載頻轉(zhuǎn)換成已調(diào)信號(hào),即2FSK 調(diào)制信號(hào)。兩路載頻分別經(jīng)射隨、LC 選頻、射隨再送至模擬開(kāi)關(guān)。其中LC 選頻電路函數(shù): ,選頻網(wǎng)絡(luò)如圖3.6所示。12f LC = 圖3.6 變頻電路圖(32FSK調(diào)制的整體電路圖的設(shè)計(jì) 圖3.7 2FSK的Multisim調(diào)制仿真電路圖(42FSK調(diào)制電路的仿真 圖3.8 脈沖信號(hào)輸出波形 圖3.9 變頻電路輸出波形 圖3.10 2FSK 的仿真效果圖3.3 2FSK 解調(diào)單元電路的設(shè)計(jì)鎖相環(huán)通常由鑒相器(PD 、環(huán)路濾波器(LF 和壓控振

21、蕩器(VCO 三部分組成,該文鎖相環(huán)解調(diào)原理框圖如圖3.11所示。 壓控振蕩器抽樣判決模擬乘法器低通濾波器調(diào)制信號(hào)基帶信號(hào)定時(shí)脈沖圖3.11 2FSK 解調(diào)原理框圖(1鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成,利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖3.12所示。Ui (t UoU圖3.12 乘法器(2低通濾波器如圖3.13所示。用低通濾波器LF 將和頻分量濾掉,剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓u C (t 。 圖3.13 環(huán)路濾波器(3壓控振蕩器的壓控特性如圖3.14所示,該特性說(shuō)明壓控振蕩器的振蕩頻率u以0為中心,隨輸入信號(hào)電壓u c (t 的變化而變化。該特性的表達(dá)式為0(u o c t

22、 K u t =+ (3-1 圖3.14 壓控特性上式說(shuō)明當(dāng)u c (t 隨時(shí)間而變時(shí),壓控振蕩器的振蕩頻率u 也隨時(shí)間而變,鎖相環(huán)進(jìn)入“頻率牽引”,自動(dòng)跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率,使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài),并保持0=i 的狀態(tài)不變。壓控振蕩器的電路圖如圖3.15所示: 圖3.15壓控振蕩器(4抽樣判決電路LM311工作原理:LM311是當(dāng)2腳電壓高于3腳電壓時(shí)輸出高電平,反之則輸出低電平。引腳功能如下。1腳GROUND/GND 接地 2腳INPUT+ 正向輸入端3腳INPUT- 反相輸入端7腳OUTPUT 輸出端5腳BALANCE 平衡6腳BALANCE/STROBE 平衡/選通8腳V+ 電源+4

23、腳V- 電源- 圖3.16 LM311引腳圖 圖3.17 抽樣判決電路圖3.4 2FSK解調(diào)電路的整體設(shè)計(jì)2FSK解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào),2FSK信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)。2FSK基于Multisim仿真的解調(diào)電路的整體電路設(shè)計(jì)圖如圖3.18所示。 圖3.18 2FSK的Multisim的解調(diào)仿真電路 圖3.19 2FSK的Multisim解調(diào)電路的仿真4 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)4.1 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理PSK分為二進(jìn)制相位鍵控(2PSK和多進(jìn)制相位鍵控(MPSK。該文主要介紹2PSK 的調(diào)制與解調(diào)。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中,當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離

24、散變化時(shí),則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK信號(hào)。通常用已調(diào)信號(hào)載波的0和180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的調(diào)制原理圖如下所示。其中圖4.1是采用模擬調(diào)頻的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào),圖4.2是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào)。本設(shè)計(jì)調(diào)制2PSK 時(shí)采用的是鍵控法11。碼型變換乘法器(s t 2(psk e t cos c t雙極性不歸零圖4.1 模擬調(diào)頻法2(psk e t cos c t0180移相(s t 開(kāi)關(guān)電路圖4.2 鍵控法2PSK 信號(hào)的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào),該文的解調(diào)器原理圖如圖4.3與2FSK 解調(diào)原理相同。壓控振蕩器抽樣判決模擬乘法器低通濾波器調(diào)制信

25、號(hào)基帶信號(hào)定時(shí)脈沖圖4.3 2PSK 解調(diào)原理框圖4.2 2PSK 調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真2PSK 調(diào)制電路采用鍵控法調(diào)制,而解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào),2PSK 信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)。2PSK 基于Multisim 仿真的調(diào)制解調(diào)電路的整體電路設(shè)計(jì)圖如圖4.4所示。 圖4.4 2PSK調(diào)制解調(diào)電路圖2PSK調(diào)制仿真圖與解調(diào)后的仿真圖如圖4.5所示。 圖4.5 2PSK調(diào)制解調(diào)電路圖仿真結(jié)果5 2ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)5.1 2ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理在二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制中,載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化,實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種:(1模擬相乘法:通過(guò)相乘器直

26、接將載波和數(shù)字信號(hào)相乘得到輸出信號(hào),這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的振幅來(lái)調(diào)制正弦載波的方式稱為模擬相乘法,電路設(shè)計(jì)如圖5.1所示。在該電路中載波信號(hào)和二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)同時(shí)輸入到相乘器中完成調(diào)制。(2數(shù)字鍵控法:用開(kāi)關(guān)電路控制輸出調(diào)制信號(hào),當(dāng)開(kāi)關(guān)接載波就有信號(hào)輸出,當(dāng)開(kāi)關(guān)接地就沒(méi)信號(hào)輸出,其電路如圖5.2所示12。乘法器(s t cos c t2(ask e t圖5.1模擬相乘法cos c t (s t 開(kāi)關(guān)電路2(A SK e t圖5.2數(shù)字鍵控法2ASK/OOK 圖5.3非相干解調(diào)方式圖5.4 相干解調(diào)方式該文2ASK 的調(diào)制方法采用的是模擬相乘法,而調(diào)制則采用的是相干解調(diào)。該文的2ASK 解調(diào)

27、原理框圖5.5如下所示。壓控振蕩器抽樣判決 模擬乘法器低通濾波器調(diào)制信號(hào)基帶信號(hào)定時(shí)脈沖圖5.5 2ASK 解調(diào)原理框圖5.2 2ASK 調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真2ASK 調(diào)制電路采用鍵控法調(diào)制,而解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào),2ASK 信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)13。2ASK 基于Multisim 仿真的調(diào)制解調(diào)電路的整體電路設(shè)計(jì)圖如圖5.6所示。圖5.6 2ASK 調(diào)制解調(diào)電路圖 圖5.7 2ASK調(diào)制解調(diào)仿真圖6 調(diào)制解調(diào)仿真分析由于在解調(diào)2ASK、2FSK、2PSK時(shí)的數(shù)字基帶信號(hào)都為1KHz,而在解調(diào)時(shí)壓控震蕩器的中心頻率都為1KHz,所以本涉及中三個(gè)信號(hào)的解調(diào)電路

28、都是一樣的。鎖相環(huán)鑒頻電路環(huán)路輸入頻率跟隨輸出頻率變化,即跟蹤,實(shí)現(xiàn)環(huán)路鎖定困難,會(huì)出現(xiàn)毛刺。低通濾波器輸出的波形失真比較大,不過(guò)最后經(jīng)過(guò)抽樣判決電路整形后可以很好的解調(diào)出數(shù)字基帶脈沖14。在解調(diào)設(shè)計(jì)選取參數(shù)時(shí),發(fā)現(xiàn)低通濾波器中C2的值最影響波形的輸出,以2FSK解調(diào)為例,一開(kāi)始我在C2設(shè)為10nF,出來(lái)的波形如圖6.1所示。 圖6.1 C2=10nF時(shí)的波形可見(jiàn)解調(diào)出來(lái)的基帶信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重失真。后經(jīng)過(guò)不斷的嘗試改變C2的值,最終把C2的值設(shè)為100nF,終于解調(diào)出很好的數(shù)字基帶信號(hào)如圖6.2所示。 圖6.2 C2=100nF時(shí)的波形7 總結(jié)與展望本設(shè)計(jì)首先介紹鎖相環(huán)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀、方向以及背景,并對(duì)PLL的原理進(jìn)行闡述。在此基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)2ASK、2PSK、2FSK的調(diào)制解調(diào)電路,其功能為數(shù)字基帶信