通信原理fsk.docx

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通信原理fsk

课程名称通信原理课程设计

课题名称2FSK解调电路的研究与设计

设计内容与设计要求

一、设计内容：

设计一个2FSK信号的解调电路，（可从包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法中任选一种），。

1、设计方框图以及各单元电路图；

2、应用SystemVIEW软件对电路系统进行仿真。

3、研究下列问题：

设信息代码为1001101，2FSK的两个载频分别为码速率的四倍和两倍，根据实验观察得到的规律，画出2FSK过零检测解调器输入的2FSK波形及FD、LPF、BS、AK波形（设低通滤波器及整形电路都无倒相作用）。

二、设计要求

1、设计思路清晰，给出系统框图以及各单元电路图；

2、给出SystemVIEW仿真结果；

3、撰写设计说明书。

主要设计条件

电脑一台（已装有SystemVIEW软件）；

通信原理实验箱一个；

说明书格式

1.课程设计封面；

2.任务书；

3.说明书目录；

4.设计基本原理与系统框图。

5.各单元电路设计；

6.SystemVIEW仿真结果；

7.总结与体会；

8.附录；

9.参考文献。

10.评分标准

进度安排

3月5日：

下达设计任务书，介绍课题内容与要求；

3月6日—11日：

查找资料，设计系统框图、各单元电路、SystemVIEW仿真；

3月12日—15日：

：

编写并打印设计报告；

3月16日：

答辩。

参考文献

1、樊昌信主编，通信原理，国防工业出版社。

2、SystemVIEW使用手册。

3、通信原理实验指导书。

目录

前言…………………………………………………………………

一、总体设计原理与系统框图…………………………………………

1.1总体原理………………………………………………………

1.2系统框图………………………………………………………

二、各单元电路设计………………………………………………

2.1整形单元……………………………………………………

2.2单稳单元……………………………………………………

2.3低通滤波单元………………………………………………

2.4抽样单元…………………………………………………

2.5总电路图……………………………………………………

三、SystemView仿真………………….……………………………

3.1仿真器件图………………………………………………

3.2仿真波形…………………………………………………

四、2FSK相关问题的研究…………………………………………

五、总结与体会……………………………………………………

六、参考文献…………………………………………………….

前言

随着科学技术的不断发展，人类已经进入了信息时代。

通信技术经过多年的发展，以微电子、通信和计算机为代表的信息产业的发展引起了社会经济乃至人们生活方式的深刻变化。

而数字通信的发展，使时分复用数字通信系统得到了广泛的应用。

由于数字信号传输一般为二进制码，所以可以使用计算机对数字信号进行处理。

为了提高信道利用率，数字信号在传输过程中一般都采用时分复用（TDM）方式。

时分复用是将传输时间划分为若干个互不重叠的时隙，互相独立的多路信号顺序地占用各自的时隙，合路成为一个复用信号，在信道中传输，接受端则按相同的规律将其分开。

同步技术在数字通信系统中具有相当重要的地位，信息的传输经常是以同步方式进行的，同步可分为载波同步、位同步、帧同步、网同步几大类。

位同步的目的是确定数字通信中的各个码元的抽样时刻，群同步的任务是为了保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号，因而又称为帧同步。

在时分复用多路传输系统中，收发端都需要帧同步。

一、总体设计原理与系统框图

1.总体设计原理

一个理想信道时分复用的2FSK通信系统是由数字信源、数字终端、数字调制、2FSK解调、位同步及帧同步六个模快构成的。

2FSK信号的解调又称数字调频信号的解调。

2FSK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。

在这个课程设计里我们采用过零检测法。

过零检测法单位时间内信号经过零点的次数多少，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”。

2．系统框图

2FSK过零检测解调的方框图

图1.1过零检测解调的方框图

二、各单元电路设计

1.整形单元设计

整形电路的主要任务是将输入正弦信号转变成方波信号。

其中反相器74HC04的功能主要是：

高速CMOS--六反相器、对称的传输延迟和转换时间。

该电路的构成一个施密特触发器，把边沿变化缓慢的周期信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。

设计电路如图1.2

图1.2整形电路

2.单稳单元设计

单稳单元的主要功能是对2FSK信号进行微分、整流处理并且控制脉冲宽度。

芯片74LS123内有两组多谐振荡器。

这个直流触发多谐振荡器的特点是由三种方法控制脉冲宽度，最基本的是选取外部的RC值来控制。

IC内部已经有一个定时脉电阻。

（内部时间选择电阻器只在LS122上），因此允许只外接定时电阻使用。

其功能特点：

清零终止输出脉冲；为VCC和温度变化补偿；直流触发是高电平或电平逻辑输入。

74LS123管脚图如下：

图1.374LS123管脚图

设计单稳电路1、2如下：

图1.4单稳电路1

图1.5单稳电路2

单稳1、单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器一起共同对TTL电平的2FSK信号进行微分、整流处理。

电位器R43和R44决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度（应基本相等）。

3.低通滤波器的设计

低通滤波采用的是二阶有源低通滤波。

它是一个选频回路，功能是使频率较低的信号通过，而抑制频率较高的信号。

下图为简单的二阶有源低通滤波模型及其特性。

（1）通带增益

当f=0,或频率很低时，各电容器可视为开路，通带内的增益为

（2）二阶低通有源滤波器传递函数

通常有C1=C2=C，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数

（3）通带截止频率

将s换成jω，令

可得

当

p时，上式分母的模

解得截止频率

根据以上公式，设计电路图如下：

图1.7低通滤波电路

R48可以调节滤波器的频率特性及LPF信号幅度，LPF不是TTL电平信号且不是标准的非归零码，必须进行抽样判决处理。

反相器74HC04对抽样判决输出信号进行整形。

4.抽样器的设计

抽样器的功能是将低通滤波后的信号还原为2FSK调制前的信号。

主要是由双D触发器74LS74和两个反相器74HC04构成。

芯片74LS74是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发D触发器电路模块。

设计电路为：

图1.8抽样器电路

5.总电路图

图1.9总体电路图

此电路通过反向器进行反相，使之成为一系列的脉冲信号，将整形后的信号通过单稳态触发器并相加，以完成2FSK的过零检测。

信号在通过一系列的电容、电阻滤除掉高次谐波并将校信号放大，而此时，运算放大器LM318相当于一个低通滤波器。

因为此时检测到的信号是通过反向之后的信号，所以需要再通过一次整形将其还原后才能进行抽样。

为了让输入的信号的每一位都与输入的信号同步，因而将位同步信号作为时钟信号输入D触发器，由此才能得到解调后的输出信号。

三、SystemView仿真与结果

1.系统仿真

SystemView是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态系统分析工具，它能满足从信号处理、滤波器设计，直到复杂的通信系统数学模型的建立等不同层次的设计、仿真需要。

在此用它对2FSK通信系统仿真。

图1.10仿真器件图

在仿真里我们输入一个方波信号，采用2FSK解制后送入键控开关，2FSK解调我们采用过零检测法，先通过整形后送入单稳后相加。

低通滤波后再次整形得到解调后的输出信号。

经抽样判决后就可以看到解调后的波形。

2、仿真波形

输入的方波波形如图

2FSK调制后的波形图

BS—in波形图

2FSK解调后的波形图

四、2FSK相关问题的研究

设信息代码为1001101，2FSK的两个载频分别为码速率的四倍和两倍，设“1”码载频等于码速率的四倍，“0”码载频等于码速率的两倍。

根据实验观察得到的规律，画出2FSK过零检测解调器输入的2FSK波形及FD、LPF、BS、AK波形（设低通滤波器及整形电路都无倒相作用）。

如图：

图1.112FSK过零检测解调器输入信号波形及FD、LPF、BS、AK波形

五、总结与体会

通过这次通信原理课程设计，我对自己的专业有了更为详尽而深刻的了解。

从这次实习中，我体会到了实际的工作与书本上的知识是有一定距离的，并且需要进一步的再学习。

对于本次设计我们通过翻阅大量有关资料，终于完成了设计。

它使课本上的知识在实际中得到了很好的运用，从而对课本上的知识有了更深刻的认识，更系统的了解。

在这个星期的磨练和思考中，我学到了很多东西。

以前在书本上学到的东西终于能够灵活的运用到实际生活当中，这让我感到非常的高兴。

因为它不仅培养和锻炼了我们的动手动脑的能力，也拓宽了我们的视野。

从这次实习中，我体会到，如果将我们在大学里所学的知识与更多的实践结合在一起，用实践来检验真理，使一个本科生具备较强的处理基本实务的能力与比较系统的专业知识，这才是我们学习与实习的真正目的。

最后还要感谢这两周以来浣喜明等老师的悉心指导和帮助，才能顺利的完成此次课程设计。

六、参考文献

1、浣喜明，《通信原理实验》，湖南工程学院

2、SystemVIEW使用手册

3、樊昌信主编，通信原理，国防工业出版社

4、阎石主编，数字电子技术基础

5、沈瑞琴，《通信原理》，上海交通大学出版社

电气与信息工程系课程设计评分表

项目

评价

设计方案的合理性与创造性

硬件制作或软件编程完成情况*

硬件制作测试或软件调试结果*

设计说明书质量

设计图纸质量

答辩汇报的条理性和独特见解

答辩中对所提问题的回答情况

完成任务情况

独立工作能力

组织纪律性（出勤率）

综合评分

指导教师签名：

________________

日期：

________________

注：

表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：

封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。