基于Multisim的锁相环解调系统仿真_毕业设计论文

LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题 目 基于Multisim 的锁相环解调系统仿真兰州理工大学毕业设计基于Multisim的锁相环解调系统仿真PLL Demodulation System Simulation Based on Multisim莫伟杰（MoWeijie）09250107摘要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，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。

锁相环其原理是通过鉴相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。

该文首先介绍了锁相环技术发展的现状、方向以及背景，并对PLL的原理进行了阐述。

在以上的基础上，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。

在整个电路设计中，力求要做到电路简单，并完成任务书提到的要求。

关键词：调制；解调；Multisim；锁相环AbstrackThere are many ways to realize frequency wave demodulation, and PLL frequency which has the advantages of stable operation, small distortion, high signal-to-noise ratio and so on is achieved by using modern PLL frequency technology, so it is widely used in communication circuit system. Phase-locked loop through the difference of the phase detection of input signal and the output signal phase, and the detected phase difference signal into output voltage signal, the signal through a low pass filter. After the formation of the voltage control oscillator , the output signal of the oscillator frequency control.This paper first introduces the present situation, development direction, phase-locked loop technology as well as the background, and the principle of PLL is discussed. On the basis of the above, the modulation and demodulation circuit of 2ASK, 2PSK, 2FSK which function is a digital baseband signal is modulated by an analog signal and output were designed, and then useing the PLL demodulation, finally using Multisim software simulation. In the 2ASK, 2FSK, 2PSK demodulation, the output of the low pass filter waveform distortion is relatively large, but finally it can regenerate digital baseband pulse sampling decision circuit after shaping. In the circuit design, and strive to do a simple circuit, and complete the task book mentioned requirements.Keywords：modulate ；modulation ；PLL；Multisim目录第1章绪论 (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2章基本原理 (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3章调制解调电路设计 (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 (12)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 (21)3.4 解调结果分析 (22)总结 (24)参考文献 (25)附录：(外文翻译) (27)致谢 (51)第1章绪论1.1 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。

1 绪论1.1 课题背景与研究意义在现代集成电路中，锁相环（Phase Locked Loop）是一种广泛应用于模拟、数字与数模混合电路系统中的非常重要的电路模块。

该模块用于在通信的接收机中,其作用是对接收到的信号进行处理,并从其中提取某个时钟的相位信息。

或者说,对于接收到的信号,仿制一个时钟信号,使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或者说,相干的）。

其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步，用于完成两个信号相位同步的自动控制，即锁相。

它是一个闭环的自动控制系统，它将自动频率控制和自动相位控制技术融合，它使我们的世界的一部分有序化，它的输出信号能够自动跟踪输入信号的相位变化，也可以将之称为一个相位差自动跟踪系统，它能够自动跟踪两个信号的相位差，并且靠反馈控制来达到自动调节输出信号相位的目的。

其理论原理早在上世纪30年代无线电技术发展的初期就已出现，至今已逐步渗透到各个领域。

伴随着空间技术的出现，锁相技术大力发展起来，其应用范围已大大拓宽，覆盖了从通信、雷达、计算机到家用电器等各领域。

锁相环在通信和数字系统中可以作为时钟恢复电路应用；在电视和无线通信系统中可以用作频率合成器来选择不同的频道；此外，PLL还可应用于频率调制信号的解调。

总之，PLL已经成为许多电子系统的核心部分。

锁相环路种类繁多，大致可分类如下]1[。

1.按输入信号特点分类[1]恒定输入环路：用于稳频、频率合成等系统。

[2]随动输入环路:用于跟踪解调系统。

2.按环路构成特点分类[1]模拟锁相环路：环路部件全部采用模拟电路，其中鉴相器为模拟乘法器，该类型的锁相环也被称作线性锁相环。

[2]混合锁相环路：即由模拟和数字电路构成，鉴相器由数字电路构成，如异或门、JK触发器等，而其他模块由模拟电路构成。

[3]全数字锁相环路：即由纯数字电路构成，该类型的锁相环的模块完全由数字电路构成而且不包括任何无源器件，如电阻和电容。

[4]集成锁相环路：环路全部构成部件做在一片集成电路中。

基于Multisim2001软件的电子密码锁设计标签：Multisim2001 电子密码锁引言电子电路设计常用的方法是试验设计法，一般都包括设计方案提出、方案验证、方案修改3个阶段。

传统的试验设计法通常采用手工搭接实验电路来完成，往往需要经过试验和修改的反复过程，直到设计出正确的电路。

随着电子和计算机技术的发展，产生了在计算机平台上的EDA(电子设计自动化)技术，这种技术除了具有强大的设计功能外，还具有测试、仿真分析、管理等功能。

在EAD桌面设计环境下用计算机来完成电路的系统综合设计和仿真。

目前常用的EDA技术软件有Muhisim、.Ptotel、Pspice、Orcad等，其中Muhisim软件被誉为计算机中的实验室，具有界面交互好、画面形象直观等特点。

1 Multisim2001软件简介Muhisim2001是加拿大IIT(Interactive Image Tech-nologies)公司研制开发的专门用于电子电路仿真的虚拟EWB(电子工作台)软件，与其他软件相比，该软件有庞大的元件库，提供_r约16 000种元件和模型，特别是有大量与现实元件对应的元件模型，用户可以自定义元器件的属性，还可以建立自己的元件库，便于调用，最大限度降低设计失误，增强仿真电路的实用性;还具有人性化的测试功能，允许多台测试仪表(如失真仪、频谱分析仪、网络分析仪等)与电路图一起放置在同一操作界面上，进行各项测试，允许元件的连线任意走向，可以根据电路图大小，程序自动调整电路窗口尺寸，不需要人为设置。

该软件提供了多种软件仿真器，无论是模拟电路、数字电路、CPLD/FPGA或非常复杂的数字器件(cPu、存储器)，还是复杂的模一数混合电路，都能进行仿真分析并观察到结果。

Multisim2001软件还提供字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪等数字仪器，可以解决数字电路中的信号产生、多路波形观测和时序比较，特别是特有的虚拟仪器、逻辑转换仪可以实现真值表、逻辑表达式和逻辑电路三者之间的相互转换，为数字电路的设计带来极大的方便。

摘要：锁相环（简称PLL）是一种反馈控制系统,也是闭环跟踪系统，其输出信号的频率跟踪输入信号的频率。

本课题主要研究的是有关锁相环电路仿真模型的研究方法，深入探讨了锁相环的组成和工作原理及在各种电路中的应用，通过研究仿真模型及对锁相环的特性的分析，使我进一步掌握了锁相环的原理及在实际工作中的应用。

对锁相环仿真，使用MATLAB来实现是方便快捷的。

本课题介绍了锁相环电路的分类、工作原理、应用现状；建立了仿真锁相环电路捕捉过程的MATLAB模型，并进行了仿真，比较了不同种类锁相环电路的捕捉时间；对锁相环电路各种性能指标如同步带、捕捉带进行了分析，比较了两种锁相环电路的性能；最后提出了锁相环电路的改进方法，并对改进后的环路进行了仿真分析。

关键词：锁相环；鉴相器；滤波器；振荡器；MATLAB仿真Research of phase-locked loop circuit simulation model AbstractThe phase-locked loop (i.e. PLL) is one kind of feedback control system, is also the closed loop tracking system, its output signal frequency track input signal frequency. What this topic main research is the related phase-locked loop circuit simulation model research technique, discussed the phase-locked loop each aspect and the phase-locked loop the composition and the principle of work in depth, By studying the simulation model and analysis of the characteristics of the PLL，I further understand that the principle of phase-locked loop and the application in practical work. For phase-locked loop simulation's realization, use MATLAB to realize is the convenience quickly. Analyzed various performance indicators such as timing belt and capturing belt of the PLL circuit, comparing the performance of two phase-locked loop circuit and proposed the improvement of phase-locked loop circuit, and simulation to the Improved loop circuit.Key words: PLL; phase; filters; oscillators; MATLAB simulation目录1引言............................................ 错误！未定义书签。

1 绪论由于集成电路制造技术的发展日新月异，电子电路的设计日趋复杂。

为了能在设计电路实现之前，了解环境因素对电路的影响，我们可以利用电脑辅助软件进行电路模拟与分析设计，并进行输入与输出信号响应的验证，可以有效地节省产品开发的时间与成本。

因此，本文利用了multisim软件进行了电路仿真。

1.1 课题背景倒计时系统从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

目前，倒计时系统的功能越来越强，且有多种专门的大规模集成电路可供选择。

学会制作倒计时系统，可以进一步的了解各种中小规模集成电路的作用并掌握实用方法和各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

1.2 Multisim软件的应用EDA技术是现代电子工业中不可缺少的一项技术，是电类专业学生就业的基本条件之一。

Multisim软件把实验过程涉及到的电路、仪器以及实验结果等一起展现在使用者面前，在使用过程中就像在实验室中进行，电路参数调整方便，绝不束缚思维想象和电路创新。

Multisim软件可以用于几乎包含电类专业的所有学科的仿真教学，例如：电工基础、电路、低频电路、高频电路、脉冲与数字电路、电视机电路、音响电路、电子测量电路、射频电路、机电电路、模拟电子技术课程设计、数字电路课程设计以及综合课程设计等。

Multisim软件仿真元器件多，大约一万六千多个，其中包含各种信号源库、基本元件库、晶体二极管库、晶体三极管库、运放库、TTL器件库、CMOS器件库、单元逻辑器件库及可编程逻辑器件库、数字模拟混合库、指示元件库、杂散元器件库、数学控制模型库、机电元件库。

仿真仪器仪表使用方便，约束条件少。

在仿真中步骤如下：①根据原理图放置元器件；②连接导线；③单击仿真开关进行仿真；④利用虚拟仪器仪表观察仿真结果[1]。

1.3 倒计时显示系统的应用倒计时显示系统的计时装置广泛用于大型活动场所，成为人们日常生活中不可缺少的显示设备。

其中倒计时数字系统分为两部分，一部分是实现时、分、秒计时的功能的作用，另外一部分是实现日期的倒计，起到倒计时显示功能的作用。

本科毕业设计论文题目锁相环设计与MATLAB仿真_______________________________________专业名称电子科学与技术学生姓名何鹏指导教师李立欣毕业时间2010年6月任务书一、题目《锁相环设计与MATLAB仿真》二、指导思想和目的要求在了解锁相环的基本工作原理的基础上，熟悉其构成及数学模型，在对锁相环有了充分的要了解后，运用MATLAB仿真软件对其进行仿真。

通过仿真看锁相环是否工作正常，参数指标是否合格来判断是否达到了仿真要求。

三、主要技术指标1.锁相环的基本原理2.锁相环工作期间是否经历了失锁、跟踪、捕获、锁定等四个状态。

3.锁定后平率相位是否平稳。

四、进度和要求第3~5 周：查阅和整理资料文献，确定研究模型和研究方向；第6~8 周：分析模型，找出其中的缺陷；第9~11 周：提出更容易实现的结构，对该结构具体分析；第11~13 周：整理资料进行论文撰写、装订并翻译英文文献；第14~15 周：论文评阅，答辩准备，答辩五、主要参考书及参考资料Floyd M．Gardner,锁相环技术（第三版）姚剑清译，人民邮电出版社,2007 Roland E.Best,锁相环设计、仿真与应用（第五版），李永明等译，清华学出版社，2007.4学生___________ 指导教师___________ 系主任___________目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)前言 (6)第一章绪论 (7)1．1 锁相环的发展及国内外研究现状 (7)1．2 本文的主要内容组织 (9)第二章锁相环的基本理论 (10)2.1锁相环的工作原理 (11)2.1.1鉴相器 (11)2.1.2 低通滤波器 (13)2.1.3 压控振荡器 (15)2.2锁相环的工作状态 (15)2.3锁相环的非线性工作性能分析 (17)2.3.1跟踪性能 (18)2.3.2捕获性能 (18)2.3.3失锁状态 (19)2.4锁相环的稳定性 (20)2.5信号流程图 (21)2.6锁相环的优良特性 (21)2.7锁相环的应用 (22)2.7.1锁相环在调制和解调中的应用 (22)2.7.2锁相环在频率合成器中的应用 (23)2.8本章小结 (23)第三章锁相环的噪声分析 (24)。

基于MATLAB的锁相环非线性分析_微分方程法论文导读:：利用MATLAB强大的绘图功能(4):。

基于MATLAB的锁相环非线性分析。

论文关键词：锁相环，微分方程法，非线性，MATLAB引言：锁相环是一种相位反馈的闭环自动控制系统[1]，环路锁定之后，平均稳态频差等于零，稳态相差为固定值，锁相环的这一重要特征使其在电视、通信、雷达、遥测遥感、测量仪表，特别是在人造卫星和宇宙飞船的无线电系统中，得到了广泛应用[2]。

近年来，锁相环路的研究日趋深入，应用更加广泛。

由于鉴相器模型是非线性的，所以锁相环是一个非线性系统[3]，很难用传统的解析方法来分析微分方程法，因而我们求助于仿真。

下面我们使用微分方程法来分析一个二阶锁相环的非线性特性。

1.锁相环模型1.1锁相环框图锁相环基本模型如图1所示[4]。

假设输入信号为（1）而压控振荡器的输出信号表达式假设为（2）锁相环的就是使VCO的相位与输入信号的相位同步，使得他们的相位差很小[5]图1.锁相环框图1.2鉴相器模型开发锁相环模型的第一步就是建立鉴相器的模型。

鉴相器的特性在很大程度上决定着锁相环的工作特性[6]。

有许多种不同类型的鉴相器，而选择在特定环境下所使用的鉴相器模型取决于具体的应用。

最常见的鉴相器模型就是正弦鉴相器，它的输出与输入信号的相位差的正弦成正比。

正弦鉴相器可以看成是有一个乘法器和一个低通滤波器组成的[7]，则鉴相器输出信号为（3）其中，称为相位差论文开题报告范文。

我们希望VCO的输出相位是输入相位的一个估计，因此，锁相环正常工作要求相位差趋于零。

在稳态时，相位差是否为零取决于输入信号和环路滤波器[8] 。

使用传递函数为F(s)而单位冲击响应为f(t) 的环路滤波器，对鉴相器输出进行滤波。

这样，VCO的输入为（4）由定义，VCO的输出频率偏差与VCO的输入信号成正比，这样（5）式中，是VCO常数，单位。

带入上面式子可得到（6）式中。

1.3非线性相位模型从6式可以看出，与之间的关系与载波频率完全没有关系，因此仿真模型中不需要考虑载波频率。

本科生毕业设计（申请学士学位）论文题目基于Matlab的数字锁相环的仿真设计作者姓名专业名称电子信息工程指导教师2014年5月学生：（签字）学号：答辩日期：2014 年 5 月24 日指导教师：（签字）目录摘要 (1)Abstract (1)1 绪论 (2)1.1 本文研究背景 (2)1.2 本文研究意义 (2)1.3 锁相环和仿真方式 (2)1.3.1 锁相环 (2)1.3.2 仿真方式 (2)1.4 本文研究内容 (3)2 模拟锁相环Matlab仿真 (3)2.1 模拟锁相环方案 (3)2.1.1 模拟鉴相器 (3)2.1.2 模拟低通滤波器 (6)2.1.3 模拟压控振荡器 (7)2.2 模拟锁相环仿真 (8)2.3 本章小结 (9)3 数字锁相环Matlab仿真 (10)3.1 数字锁相环方案 (10)3.1.1 数字鉴相器 (10)3.1.2 数字滤波器 (12)3.1.3 数字压控振荡器 (13)3.2 数字锁相环仿真 (14)3.3 本章小结 (15)4 总结与展望 (15)参考文献 (16)致谢 (18)基于Matlab的数字锁相环的仿真设计摘要：锁相环是一种能够自动跟踪信号相位并达到锁频目的的闭环负反馈系统。

数字锁相环在无线电领域得到较广泛的应用和发展。

而且已经成为雷达、通信、导航等各类电子信号产品不可替代的元器件之一。

锁相环的窄带跟踪性能使其得到较广泛应用。

因为锁相技术在实际应用中较为复杂，所以锁相环的设计通常采用仿真设计这种方式。

本次设计采用Matlab这一软件进行辅助仿真设计，完全能达到设计预期的目标。

Matlab中的Simulink仿真软件,具有很强的灵活性和直观性。

本次设计所采用的方法是在simulink中搭建模拟锁相的模型，并对模拟锁相环的组成、结构、设计进行不断的分析和改进。

然后根据模拟锁相环的原理进行改进，并搭建数字锁相环。

关键词：锁相环；自动跟踪；matlab；simulinkSimulative design of digital phase-locked loop based on MatlabAbstract:PLL is the automatic tracking system of close loop atracking signal phase. It is widely used in various fields of radio. It has become an irreplaceable part of radar, communication, navigation and all kinds of electronicsignal device. PLL is able to be widely used. Because, it has unique narrow-band tracking performance. However, because of the complexity of phase lock technique, for the design of PLL have brought great difficulty. This design uses Matlab, the simulative software for design assistance, can completely meet the design expectations. Simulink simulative software on Matlab, has strong flexibility and intuitive. Methods used by this project is to build the analog phase locked in the Simulink model, and the composition, structure, design of analog phase-locked loop of continuous improvement and analysis. It improved according to the principle of analog PLL, build digital phase-locked loop in Simulink, and then reach the simulation design of digitalphase-locked loop based on Matlab the design objective .Key words: PLL, Automatic tracking, Matlab, simulink1 绪论1.1 本文研究背景19世纪30年代法国H.de Bellescize首次提出同步检波这一概念，并且设计出锁相环电路这一划时代的研究成果 [1]。

基于VisSim的锁相环性能仿真摘要锁相环技术(PLL)是一门能够时相位不需要外界条件而自行控制刚兴起的技术。

锁相也叫相位锁定,我们也可称之为自动相位控制(APC),能使相位自行调整，能让两个信号相位同步。

上面的功能锁相环都能实现，同时其为进行负反馈的控制性系统。

由于锁相环具有捕获，跟踪和窄带滤波的作用；因此，被应用在通信、微处理器、以及卫星等许多领域。

在通信电路里，锁相环是一个重要部分，广泛应用于时钟系统设计中，包括相位同步等的。

本论文首先介绍锁相环历史发展和现在的研究进度，接着论文首先介绍了模拟锁相环，因为它是我们要进行后续研究的基石，于是它的工作原理就显得非常重要。

同时简单介绍了鉴相器、压控振荡器、环路滤波器工作原理等。

着重分析了锁相环的跟踪特性、捕获特性等各种特性。

我们进行了锁相环的数学模型的分析并且推导了环路方程，得到了需要的结论。

在分析和设计的过程中，同时本论文中主要通过对VisSi m/comm软件的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对锁相环原理知识的掌握对电路进行仿真。

后将学习总结出的相应理论与VisSim/comm中丰富的模块相结合实现仿真系统的建模,并且调整参数观察仿真波形输出，观察效果，最终对设计结论进行总结。

因VisSim/comm主要实现的就实通信系统的仿真，我们用其来实现锁相环性能的仿真，因此本论文主要介绍了用VisSim/comm来实现输入为复信号的锁相环的线性跟踪。

和调频信号的解调，BPSK的载波同步的仿真实现等等。

关键词：锁相环技术；VisSim软件；仿真；跟踪AbstractThe technology of phase locked loop (PLL) is a new technology for automatic phase contr ol. Phase locked is locking phase, we can also call it automatic phase control (APC), and the phase synchronization of two signals can be obtained by the method of phase automatic adju stment .The phase lock loop is the phase negative feedback control system for the task. Beca use of the capture, tracking and narrow band filtering, the phase lock loop is applied in many fields such as communication, microprocessor and satellite and so on. In the communication circuit, the PLL is an important part of the clock system designing, including the phase sync hronization and so on.Firstly this paper introduces the history of the PLL and the progress of the research. Then, the basic principle of PLL is introduced based on the structure of the traditional analog PLL. At the same time, the working principle of the phase detector, the voltage controlled oscillat or and the loop filter are simply introduced. The performance of the phase locked loop and th e performance of the PLL are analyzed. We analyze the mathematical model of the phase loc ked loop and deduce the loop equation, and get the conclusions. In the process of analysis an d design. At the same time in this paper mainly through the learning and use of software Vis Sim/comm,. To make the circuit simulation ,we use the PLL principle knowledge we learn w hen we are masters and make use of the rich templates and undergraduate. And then combini ng the theory summed up we learnt with the abundance modules of VisSim/comm to realize t he simulation system modeling, and adjust the parameters of the simulation waveform output observation, observation effect, the final conclusion of the design were summarized in this p aper. Because of VisSim/comm is mainly to achieve the real communication system simulati on, we used to realize the simulation of phase-locked loop performance, so this paper mainly introduces the VisSim/comm to realize input for a complex signal of the PLL linear tracking, input for income of complex signal and real signal tracking performance in comparison. An d demodulation of FM signal and BPSK carrier synchronization simulation and so on.Keywords: Phase Locked Loop technology;VisSim/comm software; simulation; tracke d目录第1章绪论 (1)1.1锁相环的历史发展 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3综述与分析 (3)第2章锁相环的介绍 (5)2.1锁相环的基本构成及琐相的概念 (5)2.2锁相环的数学模型 (6)2.3锁相环的特性 (11)2.3.1锁相环路的线性跟踪性能 (11)2.3.1.1 环路对典型输入相位的跟踪性能 (11)2.3.2锁相环路的稳定性 (14)2.3.3锁相环路的捕获特性 (15)2.4锁相环的应用 (16)2.4.1在调制与解调技术中的应用 (16)2.4.2在载波提取、跟踪与位同步技术中的应用 (16)2.4.3在测速与测距技术中的应用 (16)2.5本章小结 (17)第3章VisSim/Comm仿真 (17)3.1 VisSim/Comm的基本介绍 (17)3.2 VisSim/Comm的功能介绍 (18)3.2.1 如何使用VisSim (18)3.2.2 comm模块集 (19)3.3 本章小结 (28)第4章用VisSim/Comm对锁相环的仿真 (28)4.1对锁相环的性能的仿真 (28)4.2 锁相环应用的仿真 (31)4.2.1锁相环的鉴频 (31)4.2.2锁相环的BPSK载波跟踪 (35)4.3 本章小结 (37)结论 (37)参考文献基于visSim的锁相环性能仿真第1章绪论1.1 锁相环的历史发展自动相位制和控自动率频控制的融合叫做锁相环(PLL-Phase Locked L00P)。

基于Matlab的数字锁相环的仿真设计摘要：锁相环是一个能够跟踪输入信号相位变化的闭环自动跟踪系统。

它广泛应用于无线电的各个领域，并且，现在已成为通信、雷达、导航、电子仪器等设备中不可缺少的一部分。

然而由于锁相环设计的复杂性，用SPICE对锁相环进行仿真，数据量大，仿真时间长，而且需进行多次仿真以提取设计参数，设计周期长。

本文借助于Matlab中Simulink仿真软件的灵活性、直观性，在Simulink 中利用仿真模块搭建了全数字锁相环的仿真模型。

先借助模拟锁相环直观形象、易于理解的特点，通过锁相环在频率合成方面的应用，先对模拟锁相环进行了仿真，对锁相环的工作原理进行了形象的说明。

在模拟锁相环的基础上，重新利用仿真模块搭建了全数字锁相环的仿真模型，通过仿真达到了设计的目的，验证了此全数字锁相环完全能达到模拟锁相环的各项功能要求。

关键词：锁相环，压控振荡器，锁定，Simulink，频率合成，仿真模块1引言1932年法国的H.de Bellescize提出同步捡波的理论，首次公开发表了对锁相环路的描述。

到1947年，锁相环路第一次应用于电视接收机的水平和垂直扫描的同步。

到70年代，随着集成电路技术的发展，逐渐出现集成的环路部件、通用单片集成锁相环路以及多种专用集成锁相环路，锁相环路逐渐变成了一个成本低、使用简便的多功能组件，为锁相技术在更广泛的领域应用提供了条件。

锁相环独特的优良性能使其得到了广泛的应用，其被普遍应用于调制解调、频率合成、电视机彩色副载波提取、FM立体声解码等。

随着数字技术的发展，相应出现了各种数字锁相环，它们在数字信号传输的载波同步、位同步、相干解调等方面发挥了重要的作用。

而Matlab强大的数据处理和图形显示功能以及简单易学的语言形式使Matlab在工程领域得到了非常广泛的应用，特别是在系统建模与仿真方面，Matlab已成为应用最广泛的动态系统仿真软件。

利用MATLAB建模可以快速地对锁相环进行仿真进而缩短开发时间。

毕业论文设计基于Matlab的数字锁相环的仿真设计摘要：锁相环是一个能够跟踪输入信号相位变化的闭环自动跟踪系统。

它广泛应用于无线电的各个领域，并且，现在已成为通信、雷达、导航、电子仪器等设备中不可缺少的一部分。

然而由于锁相环设计的复杂性，用SPICE对锁相环进行仿真，数据量大，仿真时间长，而且需进行多次仿真以提取设计参数，设计周期长。

本文借助于Matlab中Simulink仿真软件的灵活性、直观性，在Simulink中利用仿真模块搭建了全数字锁相环的仿真模型。

先借助模拟锁相环直观形象、易于理解的特点，通过锁相环在频率合成方面的应用，先对模拟锁相环进行了仿真，对锁相环的工作原理进行了形象的说明。

在模拟锁相环的基础上，重新利用仿真模块搭建了全数字锁相环的仿真模型，通过仿真达到了设计的目的，验证了此全数字锁相环完全能达到模拟锁相环的各项功能要求。

关键词：锁相环，压控振荡器，锁定，Simulink，频率合成，仿真模块1引言1932年法国的H.de Bellescize提出同步捡波的理论，首次公开发表了对锁相环路的描述。

到1947年，锁相环路第一次应用于电视接收机的水平和垂直扫描的同步。

到70年代，随着集成电路技术的发展，逐渐出现集成的环路部件、通用单片集成锁相环路以及多种专用集成锁相环路，锁相环路逐渐变成了一个成本低、使用简便的多功能组件，为锁相技术在更广泛的领域应用提供了条件。

锁相环独特的优良性能使其得到了广泛的应用，其被普遍应用于调制解调、频率合成、电视机彩色副载波提取、FM立体声解码等。

随着数字技术的发展，相应出现了各种数字锁相环，它们在数字信号传输的载波同步、位同步、相干解调等方面发挥了重要的作用。

而Matlab强大的数据处理和图形显示功能以及简单易学的语言形式使Matlab在工程领域得到了非常广泛的应用，特别是在系统建模与仿真方面，Matlab已成为应用最广泛的动态系统仿真软件。

利用MATLAB建模可以快速地对锁相环进行仿真进而缩短开发时间。

基于Multisim调制解调仿真电路设计春芽电子科技春芽ing摘要通信电路系统中实现调制解调方法很多，而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来鉴频实现调制解调因为工作稳定、失真度小、信噪比高等优点被广泛应用。

本课题分别设计2ASK、2PSK、2FSK的调制解调电路，功能是数字基带信号经过调制输出模拟信号，然后运用锁相环进行解调出数字信号，所以调制解调电路都运用Multisim软件进行仿真分析。

对2ASK、2FSK、2PSK解调电路时低通滤波器输出的波形失真比较大，经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲。

整个硬件电路设计中，尽量做到电路简单实用，基本达到功能要求。

关键词：调制解调，Multisim仿真，锁相环AbstractCommunication circuit system to achieve a lot of modulation and demodulation, and the phase-locked loop frequency demodulation is the use of modern technology to achieve phase locked loop demodulation because the work is stable, low distortion, high signal noise ratio is widely used. This topic design of 2ASK, 2PSK, 2FSK modulation and demodulation circuit function is digital base band signal after the modulation output analog signal, then use the PLL to demodulate the digital signal, so modulation and demodulation circuit use Multisim software simulation analysis. The waveform distortion of the low pass filter output of 2ASK, 2FSK and 2PSK demodulation circuits is relatively large, and the digital baseband pulse can be regenerated by the sampling decision circuit. Throughout the hardware circuit design, as far as possible to achieve a simple and practical circuit, the basic requirements to achieve functional.Keywords: Modulation and Demodulation, Multisim Simulation, Phase Locked Loop目录摘要 (1)Abstract (1)1绪论 (3)1.1课题研究背景 (3)1.2 国内外发展现状 (3)1.3 课题主要研究内容 (3)2 锁相环基本原理 (4)2.1基本组成 (4)2.2工作原理 (4)3 2FSK调制解调电路设计 (6)3.1 2FSK调制电路设计原理 (6)3.2 2FSK调制单元电路的设计 (6)3.3 2FSK解调单元电路的设计 (10)3.4 2FSK解调电路的整体设计 (12)4 2PSK调制解调电路设计 (13)4.1 2PSK调制解调电路设计原理 (13)4.2 2PSK调制与解调电路的设计与仿真 (14)5 2ASK调制解调电路设计.............................................................................. 错误!未定义书签。

锁相环仿真1.锁相环的理论分析1．1 锁相环的基本组成锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（ PLL,Phase-Locked Loop ）。

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,Phase Detector ）、环路滤波器（ LF,Loop Filter ）和压控振荡器（ VCO,Voltage Controlled Oscillator ）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图示：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 u D（t ）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 u C（t ），对振荡器输出信号的频率实施控制。

1．2 锁相环的工作原理1.2.1 鉴相器锁相环中的鉴相器（PD）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示：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为：式中的ω0 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 u D为：低通滤波器低通滤波器（LF）的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 u C（t ）。

即 u C（t ）为：式中的ωi 为输入信号的瞬时振荡角频率，θ i （t）和θ O（t）分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为：即则，瞬时相位差θ d为对两边求微分，可得频差的关系式为上式等于零，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， u c（t ）为恒定值。

基于Multisim的锁相环解调系统仿真毕业论文目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究现状 (1)1.3 研究容介绍 (2)第2章基本原理 (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3章调制解调电路设计 (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 (24)参考文献 (25)附录：(外文翻译) (26)致谢 (51)第1章绪论1.1 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。