基于Multisim的锁相环解调系统仿真毕业论文.doc

兰州理工大学毕业设计 基基于于Multisim的的锁锁相相环环解解调调系系统统仿仿真真毕毕业业论论文文 目目 录录 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 1 研究背景 1 1 2 研究现状 1 1 3 研究内容介绍 2 第第 2 2 章章 基本原理基本原理 3 2 1 Multisim 介绍 3 2 2 锁相环基本原理 5 2 2 1 锁相环的基本组成 5 2 2 2 锁相环的工作原理 5 第第 3 3 章章 调制解调电路设计调制解调电路设计 8 3 1 2FSK 调制解调电路设计 8 3 1 1 2FSK 调制电路设计原理 8 3 1 2 2FSK 调制单元电路的设计 9 3 1 3 2FSK 解调单元电路的设计 13 3 1 4 2FSK 解调电路的整体设计 15 3 2 2PSK 调制解调电路设计 17 3 2 1 2PSK 调制解调电路设计原理 17 3 2 2 2PSK 调制与解调电路的设计与仿真 18 3 3 2ASK 调制解调电路设计 19 3 3 1 2ASK 调制解调电路设计原理 19 3 3 2 2ASK 调制与解调电路的设计与仿真 20 3 4 解调结果分析 22 总结总结 24 参考文献参考文献 25 兰州理工大学毕业设计 附录 附录 外文翻译外文翻译 26 致谢致谢 50 兰州理工大学毕业设计 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 11 1 研究背景研究背景 实现调频波解调的方法有很多 而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来实现鉴频 方法 具有工作稳定失真小 信噪比高等优点 所以被广泛用在通信电路系统中 锁 相环路是一种反馈电路 锁相环的英文全称是 Phase Locked Loop 简称 PLL 其作用 是使得电路相位同步 因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪 所以锁相环通常用于闭环跟踪电路 锁相环在工作的过程中 当输出信号的频率与输 入信号的频率相等时 输出电压与输入电压保持固定的相位差值 即输出电压与输入 电压的相位被锁住 它还具有载波跟踪特性 作为一个窄带跟踪滤波器 可提取淹没 在噪声中的信号 用高稳定的参考振荡器锁定 可提供高稳定的频率源 可进行高精 度的香味与频率测量等等 如今锁相环解调器在通信 雷达 测量和自动化控制等领 域应用极为广泛 随着电子技术的发展 对锁相环解调的研究和应用得到了越来越多 的关注 现在通过分析与研究 加深对锁相环解调方式的理解 并根据它的原理 设计出 2FSK 2PSK 2ASK 的调制电路 并通过锁相环解调出来 1 21 2 研究现状研究现状 锁相环解调技术的发展十分迅速 如今已经在很多领域都应用了锁相环解调的理 论 可用于手机中 SDH 网络中 在汽车 MP3 无线发射器中 测量汽车转速都是十 分典型的应用 调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化 压控振荡器的振 荡频率取决于输入电压的幅度 当载波信号的频率与锁相环的固有振荡频率 0相等 时 压控振荡器输出信号的频率将保持 0不变 若压控振荡器的输入信号除了有锁 相环低通滤波器输出的信号uc外 还有调制信号ui 则压控振荡器输出信号的频率 就是以 0为中心 随调制信号幅度的变化而变化的调频波信号 当然 锁相环的许 多优越性使得锁相环解调技术在很多我们周围都可以见到的物品中发挥着其巨大的功 效 如今 锁相环路理论与研究日臻完善 应用范围遍及整个电子技术领域 随着通 兰州理工大学毕业设计 信及电子系统的飞速发展 促使集成锁相环和数字锁相环突飞猛进 现在品种齐全繁 多 提高系统的工作稳定性和可靠性和小型化 目前仍朝着集成化 数字化 多用化 方向迅速发展 1 31 3 研究内容介绍研究内容介绍 调制和解调电路是通信设备中重要组成部分 用待传输的低频信号去控制高频载 波参数电路称为调制电路 解调是调制的逆过程 从高频已调信号中还原出原调制信 号称为解调电路 该文主要建立了 2ASK 2FSK 2PSK 的调制解调电路 解调电路中使用了锁相 环解调 锁相环路的输出信号频率可以精确地跟踪输入参考信号频率的变化 环路锁定 后输入参考信号和输出参考信号之间的稳态相位误差可以通过增加环路增益被控制在 所需数值范围内 这种输出信号频率随输入参考信号频率变化的特性称为锁相环的跟踪 特性 利用此特性可以做载波跟踪型锁相环及调制跟踪型锁相环 为了实现信息的远距 离传输 收信端接收到信号后必须进行解调才能恢复原信号 所谓的解调就是用携带 信息的输出信号uo来还原载波信号ui的参数 载波信号的参数有幅度 频率和位相 所以 解调有调幅 AM 调频 FM 和调相 PM 三种 调幅波的特点是频率与 载波信号的频率相等 幅度随输入信号幅度的变化而变化 调频波的特点是幅度与载 波信号的幅度相等 频率随输入信号幅度的变化而变化 调相波的特点是幅度与载波 信号的幅度相等 相位随输入信号幅度的变化而变化 该文中调制出 2FSK 2ASK 2PSK 调制时采用的是锁相环解调出来 最后用 Multisim 进行仿真出 效果 在对 2ASK 2FSK 2PSK 解调时 低通滤波器输出的波形失真比较大 不过 最后经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲 兰州理工大学毕业设计 第第 2 2 章章 基本原理基本原理 2 12 1 Multisim 介绍介绍 随着电子技术和计算机技术的发展 电子产品已与计算机紧密相连 电子产品的 智能化日益完善 电路的集成度越来越高 而产品的更新周期却越来越短 Multisim 10 是加拿大 Interactive Image Technologies 公司 2001 年推出的 Multisim 最新版本 可以设计 测试和演示各种电子电路 包括电工电路 模拟电路 数字电路 射频电路及部分微机接口电路等 可以对被仿真的电路中的元器件设置各 种故障 如开路 短路和不同程度的漏电等 从而观察不同故障情况下的电路 它有丰富的元件库 为用户提供元器件模型的扩充和技术 虚拟测试仪器仪表种 类齐全 其操作方法与实际仪器十分相似 具有较为详细的电路分析功能 可以完成 电路的瞬态分析和稳态分析 时域和频域分析 器件的线性和非线性分析 电路的噪 声分析和失真分析 离散傅里叶分析 电路零极点分析 交直流灵敏度分析等 18 种 电路分析方法 提供了多种输入输出接口 Multisim10 可以与国内外流行的印刷电路 板设计自动化软件 Protel 及电路仿真软件 Pspice 之间的文件接口 也能通过 Windows 电路图送往文字处理系统中进行编辑排版 同时还支持 VHDL 和 Verilog HDL 语言的 电路仿真与设计 Multisim 10 把所有的元件分成 13 类库 再加上放置分层模块 总线 登录网站 共同组成元件工具栏 Multisim 10 提供了 18 种仪表 仪表工具栏通常位于电路窗口的右边 也可以用 鼠标将其拖至菜单的下方 呈水平状 Multisim 10 具有以下特点 1 Multisim 10 是一个电路原理设计 电路功能测试的虚拟仿真软件 其元器件库 提供数千种电路元器件供实验选用 同时也可以新建或扩充已有的元器件库 而且建 库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到 因此可以很方便地在工 程设计中使用 2 Multisim 10 的虚拟测试仪器仪表种类齐全 有一般实验用的通用仪器 如万 用表 信号发生器 双通道示波器 直流电源 还有一般实验室少有或没有的仪器 兰州理工大学毕业设计 如波特图示仪 字信号发生器 逻辑分析仪 逻辑转换器 失真度测量仪 频谱分析 仪和网络分析仪等 3 Multisim 10 具有较详细的电路分析功能 可以完成电路的瞬态和稳态分析 时域和频域分析 器件的线性和非线性分析 电路的噪声和失真分析 离散傅里叶分 析 电路零极点分析 交直流灵敏度分析等 以帮助设计人员分析电路的性能 4 Multisim10 可以设计 测试和演示各种电子电路 包括电工电路 模拟电路 数字电路 射频电路及部分微机接口电路等 可以对被仿真的电路中的元器件设置各 种故障 如开路 短路和不同程度的漏电等 从而观察不同故障情况下的电路工作状 况 在进行仿真的过程中还可以存储测试点的所有数据 列出被仿真电路的所有元器 件清单 以及存储测试仪器的工作状态 显示波形和具体数据 Multisim10 是一个电路原理设计 电路功能测试的虚拟仿真软件 它用软件的方 法模拟电子线路元器件和仪器仪表 实现了 软件即元器件 和 软件即仪器 Multisim10 是一个电路原理设计 电路功能测试的虚拟仿真软件 该软件为电子工程 师提供了一个电路设计与仿真平台 不仅与国际著名的模拟电路仿真软件 spice 兼容 而且具有较强的 VHDL 和 Verilog 设计与仿真功能 它具有界面形象 直观易懂 采 用图形方式创建电路的特点 它丰富的元件库中提供了超过 16000 个组件 全部采用 世纪模型 确保了仿真结果的真实性和实用性 它采用开放式的库管理模式 能自动 地生成模拟和数字组件模型 这对新器件的补充十分有利 Multisim10 的虚拟测试仪 器种类齐全 有一般实验用的通用仪器 如万用表 信号发生器 双通道示波器 直 流 交流电源 还有一般实验室少有或没有的仪器 如波特图示仪 字信号发生器 逻辑分析仪 逻辑转换器 失真度测试仪 频谱分析仪和网络分析仪等 Multisim10 具有较为详细的电路分析功能 可以完成电路的瞬态和稳态分析 时 域和频域分析 器件的线性和非线性分析 电路的噪声分析和失真分析 离散傅里叶 分析 电路零极点分析 交直流灵敏度分析等电路分析方法 以帮助设计人员分析电 路的性能 Multisim10 可以设计 测试和演示各种电子电路 包括电工电路 模拟电路 数 字电路 射频电路及微机接口电路等 可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障 如开路 短路和不同程度的漏电等 从而观察不同故障情况下的电路工作状况 在进 行仿真的同时 软件还可以存储测试点的所有数据 列出被仿真电路的所有元器件清 单 以及存储测试仪器的工作状态 显示波形和具体数等 兰州理工大学毕业设计 2 22 2 锁相环基本原理锁相环基本原理 2 2 12 2 1 锁相环的基本组成锁相环的基本组成 许多电子设备要正常工作 通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步 利 用锁相环路就可以实现这个目的 锁相环路是一种反馈控制电路 简称锁相环 PLL 锁相环的特点是 利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位 因 锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪 所以锁相环通常用于闭环 跟踪电路 锁相环在工作的过程中 当输出信号的频率与输入信号的频率相等时 输 出电压与输入电压保持固定的相位差值 即输出电压与输入电压的相位被锁住 这就 是锁相环名称的由来 锁相环通常由鉴相器 PD 环路滤波器 LF 和压控振荡器 VCO 三部分组 成 锁相环组成的原理框图如图 2 1 所示 LFVCOPD 图2 1 锁相环基本组成 锁相环中的鉴相器又称为相位比较器 它的作用是检测输入信号和输出信号的相 位差 并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出 该信号经低通滤波器滤波后形 成压控振荡器的控制电压 对振荡器输出信号的频率实施控制 2 2 22 2 2 锁相环的工作原理锁相环的工作原理 锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成 利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如 图 2 2 所示 Ui t UoU 图2 2 乘法器 鉴相器的工作原理是 设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别 兰州理工大学毕业设计 为 2 1 sin imii u tUtt 2 2 cos oomoo utUtt 式中的 0为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率 称 为电路的固有振荡角频率 则模拟乘法器的输出电压uD为 2 3 sin cos Dmomiioo UKU Utttt 2 4 11 sin cos sin cos 22 Dmomiioomomiioo UKU UttttKU Utttt 用低通滤波器 LF 将上式中的和频分量滤掉 剩下的差频分量作为压控振荡器的输 入控制电压 即为 c U t c U t 2 6 1 sin 2 cmomiioo U tKU Utttt 2 7 sin dmioio Utttt 式中的 i为输入信号的瞬时振荡角频率 和分别为输入信号和输出信 i t o t 号的瞬时位相 根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为 即 2 9 do tt dt 则 瞬时相位差 d d为 2 10 dioio tttt 2 11 dt t dt 对两边求微分 可得频差的关系式为 2 12 dioio ddttdtt dtdtdt 兰州理工大学毕业设计 上式等于零 说明锁相环进入相位锁定的状态 此时输出和输入信号的频率和相 位保持恒定不变的状态 为恒定值 当上式不等于零时 说明锁相环的相位还未 c U t 锁定 输入信号和输出信号的频率不等 随时间而变化 c U t 因压控振荡器的压控特性如图 2 3 所示 该特性说明压控振荡器的振荡频率 u 以 0为中心 随输入信号电压的变化而变化 该特性的表达式为 c U t 2 13 0 uoc tK u t 图2 3 压控特性 上式说明当随时间而变时 压控振荡器的振荡频率 u也随时间而变 锁相 c U t 环进入 频率牵引 自动跟踪捕捉输入信号的频率 使锁相环进入锁定的状态 并保 持 0 0 i i的状态不变 兰州理工大学毕业设计 第第 3 章章 调制解调电路设计调制解调电路设计 3 13 1 2FSK 调制解调电路设计调制解调电路设计 3 1 13 1 1 2FSK 调制电路设计原理调制电路设计原理 2FSK 即叫做二进制移频键控或二进制频移键控 2FSK 信号产生的方法一般有两种 一种叫直接调频法 另一种叫频移键控法 1 模拟调频法 即直接利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得 如 图 3 1 所示 模模拟拟调调频频器器S S t t 2 2F FS SK K 图3 1 模拟调频法 直接调频法是频移键控通信方式早期采用的实现方法 其优点是调制方便 设备 简单 得出的是 2FSK 信号 相位连续 2 键控法 即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进 行选通 如图 3 2 所示 f f 1 1振振荡荡器器 反反相相器器 f2振振荡荡器器 选选通通开开关关 选选通通开开关关 相相加加器器 e e t t 图 3 2 键控法 2FSK 键控法的特点是转换速度快 波形好 稳定度高且易于实现 故应用广泛 但设备要复杂些 得出的是 2FSK 信号 相位不连续 该文采用键控法产生 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 设计原理图如图 3 3 所示 兰州理工大学毕业设计 开开关关 4 40 06 66 6B BD D 基带 信号 脉脉冲冲信信号号f f 1 1 双双D D触触发发器器2 2f f 1 1 变变频频电电路路 产产生生正正 弦弦波波 变变频频电电路路 产产生生正正 弦弦波波 2FSK 图 3 3 2FSK调制原理图 3 1 23 1 2 2FSK 调制单元电路的设计调制单元电路的设计 要将时钟脉冲信号经过 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作为输出 键控法产生的 2FSK 信号频率稳定 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 1 四双向模拟开关 CD4066 CD4066 的引脚功能如图 3 4 所示 每个封装内部有 4 个独立的模拟开关 每个模 拟开关有输入 输出 控制三个端子 其中输入端和输出端可互换 当控制端加高电 平时 开关导通 当控制端加低电平时开关截止 模拟开关导通时 导通电阻为几十 欧姆 模拟开关截止时 呈现很高的阻抗 可以看成为开路 模拟开关可传输数字信 号和模拟信号 可传输的模拟信号的上限频率为 40MHz 各开关间的串扰很小 典型 值为 50dB 图 3 4 四双向模拟开关CD4066 兰州理工大学毕业设计 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 2FSK 已调信号 如图 3 5 所示 图 3 5 模拟开关 2 变频电路 变频电路是将输入的二进制数字基带信号通过控制载频转换成已调信号 即 2FSK 调制信号 两路载频分别经射随 LC 选频 射随再送至模拟开关 其中 LC 选频 电路函数 选频网络如图 3 6 所示 图3 6 变频电路图 3 2FSK 调制的整体电路图的设计 1 2 fLC 兰州理工大学毕业设计 图3 7 2FSK的Multisim调制仿真电路图 4 2FSK 调制电路的仿真 图3 8 脉冲信号输出波形 兰州理工大学毕业设计 图3 9 变频电路输出波形 图3 10 2FSK的仿真效果图 兰州理工大学毕业设计 3 1 33 1 3 2FSK2FSK 解调单元电路的设计解调单元电路的设计 锁相环通常由鉴相器 PD 环路滤波器 LF 和压控振荡器 VCO 三部分组 成 该文锁相环解调原理框图如图 3 11 所示 压 压控 控振 振荡 荡器 器 抽 抽样 样判 判决 决模 模拟 拟乘 乘法 法器 器低 低通 通滤 滤波 波器 器 调 调制 制信 信号 号 基 基带 带信 信号 号 定 定时 时脉 脉冲 冲 图 3 11 2FSK 解调原理框图 1 锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成 利用模拟乘法器组成的鉴相器电路 如图 3 12 所示 Ui t UoU 图3 12 乘法器 2 低通滤波器如图 3 13 所示 用低通滤波器 LF 将和频分量滤掉 剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制 电压 uC t 兰州理工大学毕业设计 图3 13 环路滤波器 3 压控振荡器的压控特性如图 3 14 所示 该特性说明压控振荡器的振荡频率 u以 0为中心 随输入信号电压uc t 的变化而变化 该特性的表达式为 3 1 0 uoc tK u t 图3 14 压控特性 上式说明当uc t 随时间而变时 压控振荡器的振荡频率 u也随时间而变 锁 相环进入 频率牵引 自动跟踪捕捉输入信号的频率 使锁相环进入锁定的状态 并保持 0 i的状态不变 压控振荡器的电路图如图 3 15 所示 图3 15压控振荡器 兰州理工大学毕业设计 4 抽样判决电路 LM311 工作原理 LM311是当2脚电压高于3脚电压时输出高电平 反之则输出低电平 引 脚功能如下 1脚 GROUND GND 接地 2脚 INPUT 正向输入端 3脚 INPUT 反相输入端 7脚 OUTPUT 输出端 5脚 BALANCE 平衡 6脚 BALANCE STROBE 平衡 选通 8脚 V 电源 4脚 V 电源 图3 16 LM311引脚图 图3 17 抽样判决电路图 3 1 43 1 4 2FSK2FSK 解调电路的整体设计解调电路的整体设计 2FSK 解调电路的设计是采用锁相环进行解调 2FSK 信号通过锁相环最终解调出 数字基带信号 2FSK 基于 Multisim 仿真的解调电路的整体电路设计图如图 3 18 所示 兰州理工大学毕业设计 图3 18 2FSK的Multisim的解调仿真电路 图3 19 2FSK的Multisim解调电路的仿真 兰州理工大学毕业设计 3 23 2 2PSK 调制解调电路设计调制解调电路设计 3 2 13 2 1 2PSK 调制解调电路设计原理调制解调电路设计原理 PSK 分为二进制相位键控 2PSK 和多进制相位键控 MPSK 该文主要介绍 2PSK 的调制与解调 在二进制数字调制中 当正弦载波的相位随二进制数字基带信号 离散变化时 则产生二进制移相键控 2PSK 信号 通常用已调信号载波的 0 和 180 分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0 二进制移相键控信号的调制原理图如下所示 其中图 3 20 是采用模拟调频的方法 产生 2PSK 信号 图 3 21 是采用数字键控的方法产生 2PSK 信号 本设计调制 2PSK 时 采用的是键控法 码码型型变变 换换 乘乘法法器器 st 2 psk et cos ct 双双极极性性 不不归归零零 图 3 20 模拟调频法 2 psk et cos ct 0 0 180移相 s t 开开关关电电路路 图 3 21 键控法 2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调 该文的解调器原理图如图 3 22 与 2FSK 解调原理相同 兰州理工大学毕业设计 压压控控振振荡荡器器 抽抽样样判判决决模模拟拟乘乘法法器器低低通通滤滤波波器器 调调制制信信号号 基基带带信信号号 定定时时脉脉冲冲 图 3 22 2PSK 解调原理框图 3 2 23 2 2 2PSK 调制与解调电路的设计与仿真调制与解调电路的设计与仿真 2PSK 调制电路采用键控法调制 而解调电路的设计是采用锁相环进行解调 2PSK 信号通过锁相环最终解调出数字基带信号 2PSK 基于 multisim 仿真的调制解调 电路的整体电路设计图如图 3 23 所示 图3 23 2PSK调制解调电路图 2PSK 调制仿真图与解调后的仿真图如图 3 24 兰州理工大学毕业设计 图3 24 2PSK调制解调电路图仿真结果 3 33 3 2ASK 调制解调电路设计调制解调电路设计 3 3 13 3 1 2ASK 调制解调电路设计原理调制解调电路设计原理 在二进制数字振幅调制中 载波的幅度随着调制信号的变化而变化 实现这种调 制的方式有两种 1 模拟相乘法 通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出 信号 这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为模拟相乘法 其电路如图 3 25 所示 在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输入到相乘器中完 成调制 2 数字键控法 用开关电路控制输出调制信号 当开关接载波就有信号输 出 当开关接地就没信号输出 其电路如图 3 26 所示 乘乘法法器器 st cos ct 2 ask et cos ct s t 开开关关电电路路 2 ASK et 图 3 25 模拟相乘法 图 3 26 数字键控法 兰州理工大学毕业设计 2ASK OOK 信号有两种基本的解调方法 非相干解调 包络检波法 和相干解调 同步检测法 相应的接收系统如图 3 27 图 3 28 所示 图 3 27 非相干解调方式 图 3 28 相干解调方式 该文 2ASK 的调制方法采用的是模拟相乘法 而调制则采用的是相干解调 该文 的 2ASK 解调原理框图 3 29 如下 压 压控 控振 振荡 荡器 器 抽 抽样 样判 判决 决模 模拟 拟乘 乘法 法器 器低 低通 通滤 滤波 波器 器 调 调制 制信 信号 号 基 基带 带信 信号 号 定 定时 时脉 脉冲 冲 图 3 29 2ASK 解调原理框图 3 3 23 3 2 2ASK 调制与解调电路的设计与仿真调制与解调电路的设计与仿真 2ASK 调制电路采用键控法调制 而解调电路的设计是采用锁相环进行解调 2ASK 信号通过锁相环最终解调出数字基带信号 2ASK 基于 Multisim 仿真的调制解 调电路的整体电路设计图如图 3 30 所示 兰州理工大学毕业设计 图3 30 2ASK调制解调电路图 图 3 31 2ASK 调制解调仿真图 兰州理工大学毕业设计 3 43 4 解调结果分析解调结果分析 由于在解调 2ASK 2FSK 2PSK 时的数字基带信号都为 1KHZ 而在解调时压控震 荡器的中心频率都为 1KHZ 所以该文中三个信号的解调电路都是一样的 锁相环鉴频 电路环路输入频率跟随输出频率变化 即跟踪 实现环路锁定困难 会出现毛刺 低 通滤波器输出的波形失真比较大 不过最后经过抽样判决电路整形后可以很好的解调 出数字基带脉冲 在解调设计选取参数时 发现低通滤波器中 C2 的值最影响波形的输出 以 2FSK 解调为例 一开始我在 C2 设为 10nF 出来的波形如下图 3 32 图 3 32 C2 10nF 时的波形 可见解调出来的基带信号出现严重失真 后经过不断的尝试改变 C2 的值 最 终把 C2 的值设为 100nF 终于解调出很好的数字基带信号如下图 3 33 兰州理工大学毕业设计 图 3 33 C2 100nF 时的波形 兰州理工大学毕业设计 总结总结 该文分别设计了 2ASK 2PSK 2FSK 的调制解调电路 其功能为数字基带信号 经过调制输出一个模拟信号 然后用锁相环进行解调 最后采用 Multisim 软件进行仿 真 在对 2ASK 2FSK 2PSK 解调时 低通滤波器输出的波形失真比较大 不过最 后经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲 经过一个学期的时间 终于完成这次基于 Multisim 的锁相解调系统设计的毕业设 计任务 我首先查阅了大量的书本资料 接着又上网搜集了许多有用信息 有时候为 了找到一个合适的电路而苦恼 有时候又为取得一点成功而由衷的高兴 当最终的电 路方案设计出来以后 我请教了我的指导老师何老师及学的比较好的同学 他们的一 个小小指点就给我们很大启示和灵感 对我的电路图提出了很多有价值的建议 在此 对热心帮助我的老师和同学表示衷心感谢 在此次毕业设计中 我充分体会到了熟练运用相关软件的重要性 不像以前做的 课程设计 并没有多少工作在计算机里实现的 就仅仅画出了电路图之后用元器件在 面包板上搭电路就行了 本次毕业设计都高度依赖计算机 从仿真到绘制原理图 再 到参数调节 可以说每一步都很艰难 每一步都是我一步一个脚印结结实实踩下去的 通过毕业设计 我增强了对通信电子技术的理解 学会查寻资料 比较方案 学会通 信电路的设计 计算 进一步提高分析解决实际问题的能力 创造一个动脑动手 独 立开展电路实验的机会 锻炼分析 解决通信电子电路问题的实际本领 真正实现由 课本知识向实际能力的转化 通过典型电路的设计与仿真加深对基本原理的了解 增 强了实践能力 兰州理工大学毕业设计 参考文献参考文献 1 熊伟 候传教 Multisim7 电路设计及仿真应用 M 清华大学出版社 2005 2 阳昌汉 高频电子线路 M 高等教育出版社 2006 3 吴运昌 模拟集成电路原理与应用 M 华南理工大学出版社 2000 4 沈伟慈 通信电路 M 西安电子科技大学出版社 2004 5 李争 低噪声电荷泵锁相电路设计理论与技术 北京交通大学 硕士学位论文 2007 6 郑继禹 张厥盛 万心平 锁相环原理与应用 M 人民邮电出版社 1984 7 Floyd M Gardner Phase lock Techniques Second Edition Publication New York John Wiley 1979 8 Roland E Best Phase locked Loops Design Simulation and Application 清华大学出版社 2003 9 张辉 曹丽娜 现代通信原理与技术 M 西安电子科技大学出版社 2002 10 郑继禹 张厥盛 万心平 锁相技术 M 西安电子科技大学出版社 1994 11 谢自美 电子线路综合设计 华中科技大学出版社 2006 6 12 Best Roland E Phase Looked Loop Theory Design and Applications McGRAW Hill 1984 13 沈伟慈 通信电路 西安电子科技大学出版社 2004 兰州理工大学毕业设计 附录 附录 外文翻译外文翻译 Bridging the Gap between the Analog and Digital Worlds Most applications require the co existence of analog and digital functionality and the benefits of combining this functionality on a single chip are significant Such mixed signal integration however also presents significant challenges Furthermore digital and analog developments tend to evolve at differing rates yet mixed signal solutions for markets such as industrial automotive and medical must remain available over significant time periods The latest mixed signal semiconductor processes are helping to address some of these issues and this article will look at some of the issues designers should consider when specifying integrated mixed signal solutions Mixed signal solution for the real world System designers often partition the digital portion from the analog section of a given design for a variety of reasons the availability of mixing components for the two technologies the complexity of the digital design or again because of the existence of pure digital processing parts as standard products Placing the analog elements in an integrated circuit definitively allows the system designer to optimize the costs of its entire module This integration approach is usually difficult for advanced markets such as telecommunications or computers but makes sense for more mature or conservative markets such as automotive medical and industrial For most of these mature market s applications digital functions are finding their way onto what once were pure analog designs Adding digital functions to an analog design is helped in part by the development of new process technologies that can handle both short channel fast switching digital transistors as well as high voltage analog transistors For example AMI Semiconductor s latest mixed signal technology offers digital and analog integration capabilities on the same design platform The I3T technology family is based on standard CMOS 0 35 m limiting the maximum gate voltage to 3 3 V Some consider this technology outdated from a pure digital designer s point of view but it is at the forefront for the automotive industrial and medical markets 兰州理工大学毕业设计 This list of optional features that enables the design of real SoCs includes high voltage interfacing up to 80 V microprocessing capabilities up to 32 bits wireless capabilities up to 2 8 GHz and dense logic design up to 15 K gates mm2 Beside these capabilities NVM integration is possible E2PROM up to 4 Kbytes Flash memory up to half a megabit or On Time Programmable OTP cells for application calibrations The ability to integrate all these features on a chip gives the customer the possibility to be independent from the obsolescence of the stand alone NVM market which is more or less driven by the computer market This advantage is quite relevant when we consider the cost of re qualifying a module for the OEMs in automotive for instance It also makes sense when considering the long lifespan of the applications embedded into cars the industrial environment or medical self treatment devices where patient cost is an important consideration Nevertheless bridging the gap from digital to analog on a single chip does not occur without issues Clocking noise from high speed digital circuits for instance often interferes with noise sensitive analog functions In addition switching currents from high power analog functions can interfere with low voltage digital processors The goal is to protect low voltage transistors from the electric field effects of voltages that are 10 to 30 times higher These important issues are not without solutions For example one of the latest releases in the I3T family the I3T50 DTI uses a deep trench isolation technique This technique uses a series of isolating trenches that bury deep into the IC substrate effectively creating on chip pockets where noise and power supply parameters are carefully controlled On top of its protection skills the deep trench technology also helps to minimize die area by allowing dense packing of high voltage analog pockets with low voltage regions You can obtain improvements in die area of 10 to 60 percent over designs that use standard junction isolation techniques As mentioned earlier the reason that system designers are using deep sub micron technologies in those markets is often linked to the availability of devices in those technologies not the complexity of the application itself The complexity can be handled in many cases by an 8 bit microcontroller or 32 bit for high end applications Products such as 兰州理工大学毕业设计 the 0 35 m I3T are able to manage the integration at a reasonable cost A typical application diagram of a real mixed signal SoC is shown in Figure 1 9 Basically the chip integrates the system functionality from the sensor to the actuator going through some digital processing Conventional mixed signal technology allows analog control and signal processing functions such as amplifiers analog to digital converters ADCs and filters to be combined with digital functionality such as microcontrollers memory timers and logic control functions on a single customized chip All signals that process an algorithm or arithmetic calculation are digital so conversion of analog to digital signals is mandatory when submitting data for comparison or processing by via a microcontroller while conversion from digital output signals to analog high voltage signals is required to drive an actuator or a load The most recent mixed signal technology AMIS developed significantly simplifies the implementation of such driver functionality by allowing much higher voltage functionality to be integrated into an IC alongside the relatively low voltages required for conventional mixed signal functions This high voltage mixed signal technology is particularly relevant to automotive electronics applications where higher voltage outputs to drive a motor or actuate a relay need to be combined with analog signal conditioning functions and complex digital processing A growing trend in mixed signal circuit design is to add some type of central processing circuit to the analog circuits For many applications the suitable choice of processing intelligence is an 8 bit microcontroller core such as an 8051 or 6502 8 bits remains the most popular choice as this type of SoC is not intended to replace complex high end central microcontrollers but more d