2FSK调制与解调电路课程设计

1成 绩 评 定 表学生姓名 * 班级学号 *专 业 通信工程 课程设计题目 2FSK 调制与解调电路评语组长签字：成绩日期 20 年 月 日2课程设计任务书学 院 信息科学与工程学院 专 业 通信工程学生姓名 * 班级学号 * 课程设计题目 2FSK 调制与解调电路 实践教学要求与任务:1.绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选） 。可以涉及模拟、数字、高频、单片机等等电路。2.绘制电路原理图相应的双面印刷版图*.pcb3.选做：对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图。工作计划与进度安排:第 20 周:1.安排任务2.绘图仿真设计3.完成（答辩，提交报告，演示）指导教师：201 年 月 日专业负责人：201 年 月 日学院教学副院长：201 年 月 日3目录1.摘要 .41.1 关于 Protel.51.2 FSK 调制及解调原理介绍 .61.2.1 2FSK 的调制原理介绍 .61.2.2 2FSK 信号的解调原理 .82. 2FSK 的各电路模块设计 .92.1 2FSK 的调制单元 .92.2 2FSK 的解调单元 .103Protel 原理图绘制 .103.1 准备画图 .103.2 定位元件和加载元件库 .123.3 原理图放置元件 .133.4 连接电路 .134PCB 板制作 .144.1 生成网络表 .144.2 创建 PCB 文件 .164.3 导入器件 .174.4 元件的布局及布线 .175 心得体会 .196 参考文献 .2041.摘 要Protel 设计系统是世界上第一套将 EDA 环境引入到 Windows 环境中的 EDA开发工具，是具有强大功能的电子设计 CAD 软件，它具有原理图设计、印刷电路板（PCB） 、设计层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用的软件之一。在原来 Protel 99SE 的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于 Windows2000 和 Windows XP 操作系统的 EDA 设计软件 Protel DXP。Protel DXP 在前版本的基础上增加了许多新的功能。Protel DXP 是第一个将所有设计工具集于和一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP 运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的 PCB 设计过程。通过设计输入仿真、PCB 绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP 提供了全面的设计解决方案。本次 protel 课程设计实现函数信号发生器的原理图绘制，PCB 板图制作，以及电路仿真。运用 uA747 实现矩形波和三角波的输出，再经差分对管产生正余弦波形。本次 protel 课程设计实现 FSK 的调制与解调的原理图的绘制，电路仿真和PCB 板图制作。自激振荡产生载波信号，利用键控完成 FSK 的调制，使用包络检波完成 FSK 的解调。51.1 关于 Protel早期的 Protel 主要作为印制板自动布线工具使用，运行在 DOS 环境，对硬件的要求很低，在无硬盘 286 机的 1M 内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电路原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的 Protel 已发展到 DXP 2004，是个庞大的 EDA 软件，完全安装有 200 多 M，它工作在 WINDOWS95 环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线） 、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如 ORCAD，PSPICE，EXCEL 等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度 PCB 的 100%布通率。Protel 99 SE 共分 5 个模块，分别是原理图设计、PCB 设计（包含信号完整性分析） 、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD 设计。以下介绍一些Protel99SE 的部分最新功能： 1） 可生成 30 多种格式的电气连接网络表； 2） 强大的全局编辑功能，在原理图中选择一级器件，PCB 中同样的器件也将被选中； 3） 同时运行原理图和 PCB，在打开的原理图和 PCB 图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 4） 既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到 PCB） ，也可以进行反向注释（由 PCB 到原理图） ，以保持电气原理图和 PCB 在设计上的一致性； 5） 强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查； 6） 提供大量的工业化标准电路板作为设计模版；61.2 2FSK 调制及解调原理介绍1.2.1 2FSK 的调制原理介绍2FSK 信号波形图如 1.1 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 1.1 2FSK 信号波形图FSK 信号的产生有两种方法：直接调频法和频移键控法。产生的信号有相位连续和相许不连续两种如图 1.2 所示直接调频法是数字基带信号直接奇偶内阁制载波振荡器的振荡频率。虽然方法简单，但频率稳定度不高，同时转移速度不能太高。频移键控法有两个独立的振荡器。数字基带信号控制开关，选择不同频率的高频振荡信号，从而产生 2FSK 调制。(c)相位连续 (d)相位不连续图 1.2 2FSK 信号调制方法7本设计采用键控法产生 2FSK 信号，即用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出，如图 1.3：图 1.3 键控法产生 2FSK 信号原理框图图 1.4 频移键控法产生波形移频键控是利用载波的频率变化来传递数字信息，而且振幅不变。在 2FSK中，载波的频率随二进制基带信号的频率在 f1、f2 两个频点之间变化。故其表达式为：（1.1） 2FSK 信号可以看成是两个不同载频的振幅键控信号之和，因此它的频带宽度是两倍数字基带信号带宽(B)与 12cf之和，即：12scTfBW本次课程设计采用开关法产生 2FSK 信号，则分别由两个独立的频率源产生的信号，故相邻码的相位不一定是连续的，如图 1.4。81.2.2 2FSK 信号的解调原理2FSK 信号的解调方法有：非相干解调（包络检波法） 、相干解调法，还有鉴频法、过零检测法等。本次课程设计采用非相干解调进行 FSK 的解调。解调的原理就是将 2FSK 信号分解为上下两路分别进行解调，然后进行判别，其原理框图如下图 1.5 所示：图 1.5 非相干解调原理框图2.2FSK的各电路模块设计2.1 2FSK 的调制单元要将 NRZ 码经过 2FSK 调制成为 2FSK 信号，我们采用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立的频率源的真的作为输出。键控法产生的 FSK 信频率稳定度可以做得很高并且没有过度频率，它的转换速度快，波形好。2.1.1 模拟开关电路输入的基带信号由转换开关分成两路，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 2 开通。此时输出 f2=16KHz，于是可在输出端得到 FSK 已调信号。9图 2.1 模拟开关电路 4066 芯片调制电路利用模拟开关 CD4066 如图 2.1，实现输入基波信号控制模拟开关通断，通过模拟开关把不同频率的载波叠加的一起实现调制目的。2.1.2 振荡电路图 2.2 振荡电路电路中的两路载频由内时钟信号发生器产生，经过开关 K901、K902 送入。两路载频分别经射随、LC 选频、射随再送至模拟开关，如图 2.2。LC 选频电路函数： LCf21102.2 2FSK 的解调单元2.2.1 2FSK 的非相干解调介绍2FSK 的非相干解调由带通滤波器、包络检波器、低通滤波器构成，包络检波器直接从已调信号中提取基带信号的数字序列。下图 2.3 为二极管包络检波示意图。图中 C6、R11、R12 组成二极管包络检波器，L2、C8、R10 构成带通滤波器，C2、R12 是低通滤波器。图 2.3 二极管包络检波3 Protel原理图绘制3.1 准备画图1.启动 Protel DXP 2004（1）从 Windows 操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入 Protel DXP 2004 环境。 （2）使用菜单 F