通信原理课程设计任务书2ASK调制解调课设报告

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1、武汉理工大学通信原理课程设计任务书目录摘要1第1章11.1Multisim的简介11.2电容的识别1第2章硬件设计32.12ASK调制电路设计32.1.1LC振荡器32.1.2载波缓冲放大器52.1.3模拟双向开关调制器72.1.42ASK信号缓冲放大器72.22ASK解调电路设计82.2.1带通滤波器92.2.2整流器与低通滤波器102.2.3比较器10第3章系统测试123.1电路仿真图及简要分析123.2焊接实物图15心得体会16参考文献17附录1元件清单18武汉理工大学通信原理课程设计说明书第1章1.1仿真软件Multisim的简单介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的

2、以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 本次课程设计我们使用的是Multisim10.0版本。1.2电容的识

3、别上图举出了一些例子。其中，电解电容有正负之分，其他都没有。电容的容量单位为：法（F）、微法（uf），皮法（pf)。一般我们不用法做单位，因为它太大了。各单位之间的换算关系为：1F=1000000uf 1uf=1000000pf 在使用中，还经常见到单位：nf。1uf=1000nf 1nf=1000pf电容的容量标识的几种方法：一、直接标识：如上图的电解电容，容量47uf，电容耐压25v。二、使用单位nf：如上图的涤纶电容，标称4n7，即4.7nf，转换为pf即为4700pf。还有的例如：10n，即0.01uf；33n，即0.033uf。后面的63是指电容耐压63v.三、数学计数法：如上图瓷介

4、电容，标值104，容量就是：10X10000pf=0.1uf.如果标值473，即为47X1000pf=0.047uf。（后面的4、3，都表示10的多少次方）。又如：332=33X100pf=3300pf。 本次课设，我自己负责的是购买实物及焊接，在焊接过程中我遇到了这个很致命的问题，就是看不懂电容的数值，有了这一部分，应该算比较有用，这些部分很多人都容易把它忽视掉，所以我在这里加进来了以上的部分。 20第2章电路设计2.12ASK调制电路设计调幅电路又称幅度调制电路，是指高频载波信号的幅度随调制信号的规律而变化的调制电路。幅度调制电路有多种电路形式，其中晶体管调制电路是利用晶体二极管、三极管的

5、非线性特性，对输入的信号进行变换而产生新的信号，再利用电路中的LC谐振回路，选出所需的信号成分，从而完成调幅过程。本设计是用集电极调幅电路它是利用三极管的非线性特性实现调幅的。它具有较高的工作效率、调制度深等优点。下面分别介绍各单元电路的设计过程。2.1.1LC振荡器1电路结构及工作原理LC正弦振荡器是以LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器，采用正反馈连接方式实现等幅正弦振荡。本设计中，LC振荡器的作用是产生频率为500kHz、输出幅度大于1V的载波，其电路原理图如图2-1所示。图2-1LC正弦波振荡器电路图在原理图中、和构成并联谐振回路；、和是稳定三极管静态工作点；其中、也是分压式偏置电阻

6、；为基极耦合电容。三极管发射极通过交流接地。2参数计算与元件选择对电路性能的要求可以归纳以下三点：(1)保证振荡器接通电源后能够从无到有建立起具有某一固定频率的正弦波输出。(2)振荡器在进入稳态后能维持一个等幅连续的振荡。(3)当外界因素发生变化时，电路的稳定状态不受到破坏。LC振荡器工作点的选择原则为：在保证起振的条件下，静态工作点电流应尽量小。在本电路中，采用分压式偏置电路，上、下偏置电阻分别为33k和5.1k，发射极偏置电阻为1k，0.9mA.扼流圈Lc选为10mH,集电极电阻为1k，其作用可防止扼流圈与电容形成振荡。振荡回路元件参数的计算较为复杂，下面给予详细讨论。首先，振荡频率（2-

7、1）式中，C为C、C和C串联后的总电容值，满足式。本设计中，kHz。其次，振荡回路特性阻抗为(2-2)考虑到电感地自损耗电阻约为零点几至几欧姆，而回路空载品质因数不宜过低，可选的取值也不能太大，否则，回路地又载品质因数太校，不利于振荡和提高频率稳定度。又上述分析，可得下列二式：Hz(2-3)(2-4)由上述二式可得H，实际取值为H。(2-5)pF(2-6)而C为C、C和C串联后的总电容值，从减少三极管和负载对振荡回路的影响的角度考虑，可选：接入系数,可得pF，实际取值为pF。反馈系数,可得pF，实际取值为pF。由，可得pF，实际取值1800pF。若振荡器频率的实际结果与期望值有误差，可通过调整

8、电感和电容参数来消除。2.1.2载波缓冲放大器1电路结构及工作原理载波缓冲放大器将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大，当其工作状态发生变化时（如谐振阻抗变化），会影响振荡器的频率稳定度，使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路。也就是基极分压偏置电路的共集放大电路，信号从基极输入，发射极输出，原理图中为输入的耦合电容。共集放大电路是利用三极管的电流控制作用来实现，其实质上是一种能量转换器。三极管可以通过控制基极的电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的。放大电路就是利用

9、三极管的这种特性来组成放大电路。三极管2N3393必须工作在放大区。图2-2载波缓冲放大器2参数计算及元件选择缓冲放大器就是电压增益约为1倍,以高输入阻抗和低输出阻抗为特征的放大器,从低电压、且电路简单的理由出发,在此决定采用选三极管2N3393构成射极跟随器，作为振荡器输出缓冲放大器。根据图2-2，将的基极电位与发射极电位的中点设定为=6V这是由于从输入侧来看，希望基极电位为，而从输出侧来看，发射极电位为，所以取其中间值。因此，如设为3V，则的基极电位与发射电位如下：V(2-7)V(2-8)的设定：射极跟随器上流过的电流通常选为100A 5mA如设为4000AAk，实际取值为1.0k。(2-

10、9)和的设定：在输入阻抗方面，和越大越好，但太大，则不能略去的基极电流引起的的下降，所以通常选取几十千欧至几百千欧。根据这些条件，在此就取为=10k，=10k。的计算：是输入的耦合电容，如设低频截止频率为500kHz则pF。实际取20pF(2-10)缓冲放大器,选三极管2N3393构成射极跟随器作为振荡器输出缓冲放大器。2.1.3模拟双向开关调制器1模拟双向开关CD4066简介模拟双向开关CD4066的引脚功能如下图2-4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

11、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2-4CD4066的引脚功能2CD4066电路设计图2-3模拟双向开关调制电路2.1.42ASK信号缓冲放大器1电路结构与工作原理2ASK信号缓冲放大器的电路原理图如图2-5所示。图2-52ASK信号缓冲放大器电路2ASK输出缓冲放大器与上述载波缓冲放大器内似，也是采用共集放大电路，信号从基极输入，发射极输出，三极管可以通过控制基极的电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的。放大电路就是利用三极管的这种特性来

12、组成放大电路。极管2N3393必须工作在放大区。2参数计算与元件选择2ASK信号缓冲放大器的参数计算与载波缓冲放大器的参数计算相似。根据上图2-5将的基极电位与发射极电位的中点设定为=6V这是由于从输入侧来看，希望基极电位为，而从输出侧来看，发射极电位为，所以取其中间值。因此，如设为3V，则的基极电位与发射电位如下：V(2-11)V(2-12)的设定：射极跟随器上流过的电流通常选为100A 5mA如设为400AAk，实际取值为10k。(2-13)2.22ASK解调电路设计在解调电路中，不论哪种振幅调制信号，对于同步检波电路而言，都可以实现解调。对于普通调制信号来说，由于载波分量的存在，可以直接

13、采用非线性器件（二极管、三极管）实现相乘作用，得到所需的解调电压，不必另加同步信号，这种检波电路称为包络检波。本设计是用二极管包络检波电路来实现的。下面分别介绍各单元电路的设计过程。2.2.1带通滤波器1电路结构与工作原理2ASK解调电路的带通滤波器电路原理图如图2-6所示。图2-6带通滤波器电路本电路也是采用基极分压偏置电路的共集放大电路，信号从基极输入，发射极输出，原理图中为输入的耦合电容。三极管可以通过控制基极的电流来制集电极的电流，来达到放大的目的。带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。本电路的带通滤波器是利用LC谐振电路，该电路是带放大器的有源滤波电路。LC谐振

14、电路能够起到滤除不需要的杂波、谐波，选出需要的频率的作用。带通滤波器也就是利用这一作用来工作的，在上图2-6中电感具有阻流作用、调谐与选频等作用。2参数计算及元件选择本电路参数同调制器中的振荡回路的参数设计相似，=500kHz(2-14)H，实际取值为H(2-15)pF取1000pF(2-16)考虑到信号带宽的要求以及调制器频率稳定度不是非常高的特点，确定带通滤波器的通频带kHz的有载品质因数：(2-17)可得k(2-18)2.2.2整流器与低通滤波器1电路结构与工作原理整流器与低通滤波器都采用二极管包络检波电路。本电路中是由二极管1N4148和低通滤波器RC相串联而构成的二极管包络检波电路如

15、图所示，检波电路是对已调幅信号进行处理的电路。图2-7二极管包络检波电路2参数计算及元件选择在图2-7中，设k则C的选择应满足下述要求：msmsms，则nF在二极管包络检波电路中二极管（整流器）选用1N4148，该管为高速开关二极管。2.2.3比较器1电路结构与工作原理检波以后的信号是模拟信号，需要经过比较器与判决门限比较，才能还原为数字基带信号，本设计中使用的比较器电路如图2-8所示。图2-8比较器电路比较器实际上是工作在开环状态下的运算放大器，它是用来比较两个电压大小的器件，其传输特性如图2-9所示。图2-9比较器传输特性比较器的工作原理比较简单，当稍高于时，输入端的电压差-经过具有很大电

16、压增益的集成运放进行放大，输出时达到高电平饱和状态；当稍低于时，输入经过具有很大电压增益的集成运放进行放大，输出时达到高电平饱和状态。饱和输出电压和分别接近于正电源电压和负载电源。当时，对应的区域称为转换区域，它是输出电压不在任何一个饱和状态的区域。若集成运放的开环增益为，两个输出饱和状态电压之差为10V，则该转换区域的宽度为mV即转换区域内输入差模电压的范围是很小的在此电路中忽略这一转换区域。2参数计算及元件选择比较器采用单电源运算放大器LM258做比较，比较电平可由2ASK信号峰植检波并分压而得到，显然分压系数应为0.5。峰值检波器参数应满足：RC10/F=10ms。第3章系统测试3.12

17、ASK调制解调电路仿真测试 图3-1 整体电路图 图3-3 载波信号图3-4 调试出来的2ASK信号从这里我们可以发现电路调试出来的2ASK信号是比较好的，这说明本次仿真的2ASK信号的调制部分已经完成得比较好了。图3-5解调部分整流后的信号 图3-6 解调完成后的信号 通过将图3-6与图3-2进行比较，可以解调后的信号波形上基本与最初的基带信号波形是一致的，这充分说明我们在仿真这一部分已经基本达到了设计的目的。3.2焊接实物图 焊接这一部分是由我来做的，这一部分在实际操作上有一些部分与仿真电路图有一些出入，主要的就是一些电容、电感买不到对应数值的，所以到最后都是用其他的串并联来实现，所以实际

18、数值上难免有不可忽略的误差，然后就是在焊接时没有事先画出实物布置图，所以到最后出现了三根飞线。最后调试的时候出的结果不是特别理想，但基本还是实现了2ASK的数字传输系统的设计的要求。心得体会本次课设的题目是“2ASK数字传输系统”的设计。在实际生活中，整体上，它由三部分组成，2ASK信号的调制信道传输2ASK信号的解调，而在本次课设中，我们只需要做出调制和解调两部分就可以了。我们小组共有四个人，四个人分别负责设计、仿真、焊接以及最后的调试，我负责做的那一部分是去购买元件，来焊接。首先，在购买实物的过程中我就遇到了一些困难，仿真的时候直接是从软件的元件库里找合适的，因为现在用的那些软件都比较成熟

19、，所以元件库里的元件也都比较齐全，而我在实际购买的时候，发现不仅那些芯片很有可能没有，连某些数值的电容电感也买不到。当时做的事情就是联系下同组的同学对相应元件进行修改，或者干错换一个方案。之后就是做的两手准备，跑了几家，最后买了两套方案的东西，都有个别的不全。后来回去后，几个人一起想办法，恍然大悟之下，想到买不到的数值的电容电感完全可以用数值相近的串并联而成。至于那些芯片倒是找了几个功能相近、可替代的，最主要的一点是常用的，从这时候我们感觉到以前的基础太薄弱了，课本上的系统框图中的各种功能的“器”，完全是对应了某些芯片的功能，真的是基础不过关，不然也不会搞得这么波折。从这次课设中，我学到了很多

20、，特别是对2ASK调制解调这部分有了比较深刻的了解，2ASK信号的两种实现方法，键控法，模拟乘法器调制法，2ASK信号的解调，包络检波法和同步检波法。除了这些之外，我发现还是得活学活用，不然怎么搞都是非常麻烦的，而且，由于我做的是实物焊接模块，这次我是搞懂了小电容的数值的读法。总之，感觉还是学到了蛮多的。参考文献1青木英彦，周南生模拟电路设计与制作北京：科学出版社，20052吴援明，唐军模拟电路分析与设计基础北京：科学出版社，20063申功迈，钮文良高频电子线路西安：电子科技大学出版社，20064张会生现代通信系统原理北京：高等教育出版社，20035郑应光模拟电子线路南京：东南大学出版社，20046 陈永泰，刘泉.通信电子线路原理与应用.北京：高等教育出版社，2011附录1元件清单标号型号属性R2，R4，R7，R91K电阻R3，R10，R115.1K电阻R5，R6，R810K电阻R133K电阻C520pF电容C41.8nF电容C2，C35.6nF电容C850nF电容C1，C60.1F电容C747F电容L110mH电感L20.4mH电感U1CD4066模拟双向开关U2LM258运算放大器D11N4148二极管Q1，Q2，Q3S8050三极管