模拟通信系统课程设计.doc

摘要：本次课程设计的题目为模拟通信系统的设计与实现，本设计主要完成以下模块：信号源产生模块（语音低频信号）、载波信号产生模块（载波）、调制器、解调器。其中信号产生模块采用的实现方法为RC振荡器，调制器有两种实现方法，方案一为AM调制器，采用的实现方法为模拟相乘器，方案二为FM调制器采用的实现方法为变容二极管调频器。解调器也有两种实现方法，方案一为AM解调，采用的实现方法为二极管峰值包络检波器，方案二FM解调，采用的实现方法为相位鉴频器。采用的硬件平台有：高频实验箱（GP-4）、通信电路综合实验箱（ZH5006）高频实验台XSGZ-1。软件平台work bench仿真；MaxplusII进行EPLD设计；Protel原理图设计；单片机开发装置。关键词：RC振荡器、AM调制器、FM调制器、AM解调、FM解调相位鉴频器。中文摘要I目 录II第1章 标 题11.1 标题11.2 标题11.2.1 标题11.2.2 标题11.3 标题1第2章 标 题32.1 标题32.2 标题32.3 标题3第3章 标 题43.1 标题43.2 标题43.3 标题4第4章 标 题54.1 标题54.2 标题54.2.1 标题54.2.2 标题5第5章 结 论7参考文献9附 录11附录A: 附加图、表11附录B: 主要源程序12附录C: 软件使用说明书14 现代通信电路课程设计一设计目的 1将学生专业知识（信号与系统、现代通信电路及通信原理）、专业技能（数电、模电、电工电子）及常用开发工具（EDA、DSP、单片机技术）相结合，在实际中进行综合运用。2培养学生从零开始自己动手进行电路设计的能力，同时一般要求在进行综合设计时具有较高的成功率，。这是学生第一次动手设计自己的作品，是今后毕业工作的起点、浓缩、简化版，同时增强学生的信心也是综合设计的一个重要任务。 二设计内容1.题目： AM传输系统的设计1.1包含项目: 图1模拟通信系统框图a. 信号源产生模块（语音低频信号）b. 载波信号产生模块（载波）c. AM调制器：平衡调制器d. AM解调器：解调AM信号2.题目：FM传输系统的设计c. 信号源产生模块（语音低频信号）d. 载波信号产生模块（载波）c. FM调制器：变容二极管调频器d. FM解调器：鉴频器3设计要求3.1设计准备明确系统的设计要求；明确模块的设计要求；画出模块设计电路的原理图。在进入实验室进行实际操作前，提交准备报告：包括综合设计概况、主要技术指标、相应模块的实现方法；提交模块的电路原理图；提交采用的器件资料。实验操作可在XSGZ-1综合设计实验台上进行。要求自行安装语音信号产生模块，其他模块采用标准模块。在进入实验室进行实际操作后，提交课程设计报告。报告格式参照中原工学院课程设计指导手册。3.2安装调试要求低频信号产生模块独立设计、调试；其他模块在实验平台调试；实现系统调试。4分组安排：实验操作分两组进行：一组进行电路安装、调试，一组进行设计电路原理图、软件仿真。然后再对调工作。5时间安排：（1） 第1天：布置任务，讲解设计方法，进行预设计；（2） 第2-3天：第一组进行电路安装、调试，第二组进行设计电路原理图、软件仿真。（3） 第3-4天：第二组进行电路安装、调试，第一组进行设计电路原理图、软件仿真。（4） 第5天：撰写设计报告。二：设计流程明确系统设计要求 明确模块设计要求 明确模块设计方案 明确模块实现途径 电路图的绘制与仿真 元器件、工具、仪器的准备工作 电路的调试 模块的验收 系统的联调 系统的验收AM传输系统设计框图： AM调制器模块 AM解调器模块信号源产生模块 载频信号产生模块FM调制器模块 FM解调器模块信号源产生模块 载频信号产生模块三、课程设计详细内容及步骤 3.1信号产生模块实现方法：RC振荡器振荡频率f=1/2，要求f=1.5kHz。电路图：仿真图：调制信号波形：注意事项：（1）正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。因此电路设计时要注意其振荡条件，即振幅平衡条件和相位平衡条件。（2）此电路可在通用模块上实现，注意与其他模块之间要有相同的标准。（3）要求输出频率稳定，可调。（4）学会处理常见电路故障及各种波失真的方法。3.2载频信号产生模块实现方法：LC振荡器。可以用西勒电路，也可用克拉泼电路电路图：仿真图：载波信号波形：3.3调制器AM调制器实现方法：模拟相乘器模拟相乘器实现两信号（调制信号与载频）的相乘，从而产生差频与和频，从而实现频谱的线性搬移，它产生无用频率分量少，是调制AM实现的最好方法。本设计AM调制采用模拟相乘器MC1496。相加相乘基带信号AM信号载波直流电路图：仿真图：调幅波形图：注意事项：UF01,2：乘法器；UF03：运算放大器TL084;JF01：电源连接插座；JF02：信号连接插座；WF01:电位器（可选择0到50K之间的阻值），用于调节载波泄漏。输入信号TPF06只有测试孔，其信号与测试双排针之间没有信号连接线。运算模块：实现两信号相加、减以及单个信号的反相。两信号相加：信号电路板右排插针JA02的引脚1、5输入，结果从引脚9输出。两信号相减：被减信号从JA02的引脚14输入，减信号从引脚18输入，结果从引脚10输出。单个信号的反相：信号从JA02的引脚13输入，反相信号从引脚17输出。其中，U101：运算放大器TL084；JA01：电源连接插座；JA02：信号连接插座；WAXX：电位器。3.4 解调器AM解调实现方法：二极管峰值包络检波器 适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现的特点，本实验如图6-1所示主要由二极管D及RC低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波，所以RC时间常数选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真，RC时间常数过小，高频分量会滤不干净，综合考虑要求满足下式： 1/foRC其中：m为条幅系数，fo为载波频率，为调制信号角频率。电路图：仿真图：调制波形： FM调制器实现方法：变容二极管调频器电路图：调制波形：实现方法：相位鉴频器电路图:波形图:protel原理图：四、设计平台4.1硬件平台：(1) 高频实验箱（GP-4）（2）通信电路综合实验箱（ZH5006）ZH5006实验箱中提供了很多标准化模块：可变加法器、可变减法器、可变相乘器、乘法器、低通滤波器、EPLD模块、80C3模块，DA模块等。本次设计用压控振荡器模块，乘法器模块，滤波器模块，和两片通用模块： 一个通用模块用作RC振荡器，另一个用作二极管检波器。(3) 高频实验台XSGZ-1。 4.2 软件平台：（1） work bench仿真；（2） MaxplusII进行EPLD设计；（3） Protel原理图设计；（4） 单片机开发装置。本设计采用work bench进行正弦振荡器、调制电路、检波电路等部分的仿真，采用Protel进行原理图绘制。附图一GP-4实验板模块分布图附图2（a）调幅发射机实验组成原理框图附图2 （b）调幅接收机实验组成原理框图五：遇到的问题及解决办法在仿真方面遇到一些问题，最主要的就是参数的搭配选择。首先，在信号源产生模块我们使用的是RC振荡器，它的优点就是起振容易，波形好，频率合适，当然前提条件就是要选择合适的参数。前面的仿真分析时就说过，只有当Rf2R1时电路才能起振，而我们Rf取的是10K，在仿真过程中R1的值我们开始一直在4.5K左右徘徊,但是总得不到理想的波形，最后还是在老师的指导下又从4.5K一直到5K，寻找比较合适的波形，最后确定了R1=4.95K。波形不稳，可能是干扰信号的影响波形时振时停，出现了间歇震荡现象。可能是因为回路Q值低或者是自生反偏电压的时间常数过大改变RC的值。检波部分，根据电路图调出来的波形有点失真，开始不知道，以为出了问题，最后还是老师告诉因为没有加滤波部分所以这个仿真会有失真，只需要得到正确的波形形状即可。因为老师具体讲的比较清楚，所以在连线部分没有什么大的问题，然后就打开电源接到示波器上开始调试，虽然遇到些困难，但是经过一番努力就按着顺序把六个波形图都调了出来。本次的课程设计总体来说不是很难，一是指导书上的内容和电路图给的比较详细，二是老师补充讲解的也比较透彻。我们一大组一共六名成员，大家各自分工。大家先是一起商量把各个模块所使用的方法确定下来，然后再分为两个小组，一组负责用EWB仿真振荡器和检波部分，另一小组负责用Protel把整体的电路图制作下来，然后再互相讲解。我们整个过程完成的都比较顺利，也比较快，我想这不仅得益于我们的分工明确，更是大家用心，团结协作的成