基于Multisim调制解调仿真电路设计综述
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*课程设计报告题目:基于Multisim的SSB的调制与解调电路的仿真分析学生姓名:***学生学号:********系别:电气信息工程系专业:通信工程届别:2014届指导教师:***电气信息工程学院2013年5月基于Multisim 的SSB 的调制与解调电路的仿真分析学生:***指导教师:***电气信息工程学院 通信工程专业1 课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务本课程设计是实现SSB 的调制解调。
在此次课程设计中,我将通过多方搜集资料与分析,来理解SSB 调制解调的具体过程和它在multisim 中的实现方法。
预期通过这个阶段学习,更清晰地认识SSB 的调制解调原理,同时加深对multisim 这款通信仿真软件操作的熟练度,并在使用中去感受multisim 的应用方式与特色。
利用自主的设计过程来锻炼自己独立思考,分析和解决问题的能力,为我今后的自主学习研究提供具有实用性的经验。
1.2 课程设计的要求(1)熟悉multisim 的使用方法,掌握SSB 信号的调制解调原理,以此为基础在软件中画出电路图。
(2)绘制出SSB 信号调制解调前后在时域和频域中的波形,观察两者在解调前后的变化,通过对分析结果来加强对SSB 信号调制解调原理的理解。
(3)在老师的指导下,独立完成课程设计的全部内容,并按要求编写课程设计论文,文中能正确阐述和分析设计和实验结果。
1.3 课程设计的研究基础(设计所用的基础理论)SSB 信号的数学表达式:单边带调制(SSB )信号是由DSB 信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成的。
根据滤除方法的不同,产生SSB 信号的方法有:滤波法和移相法。
单频调制时,c DSB u ku t u Ω=)(SSB 信号的表达式为:取上边带:)t Ucos(t)(u C SSB Ω+=ω取下边带:)t Ucos(t)(u C SSB Ω-=ωC U U U ⨯=Ω从上式看,单频时的SSB 信号仍是等幅波,但它与原载波电压是不同的。
0引言信息化飞速发展的今天,无线电传输信号已经广泛的应用。
其原理是通过天线,将有用信号转换成便于传输的电信号。
由于受天线尺寸的影响,又考虑信息传输的有效性,需要在天线的发送端和接收端之间,选用高频振荡信号为载体,对信号进行调制解调,这样可以实现信号的传输。
AM 调制解调电路简单,便于接收,而且占用频带窄,广泛应用于中波无线电广播中,为我们的生活带来了便利。
但AM 调制解调系统在部分电路设计和参数的选择方面等方面,还可以继续研究完善。
1调幅基本原理普通调幅波也叫标准调幅波,用AM 表示,调制信号以单频信号作例,设单频信号为m(t),载波信号为正弦信号,要求载波信号远大于调制信号频率,由振幅调制的定义,已调信号的振幅随调制信号线性变化。
要使已调波不失真,调制度m 应小于或等于1。
当m 大于1时为过调(应当避免)。
2AM 调制与解调电路要实现AM 调制,核心是实现调制信号与载波相乘;AM 号解调是把调制在高频调幅信号中的原调制信号取出来的过程,又称检波[2]。
包络检波又分为峰值包络检波和平均包络检波[3]。
这里主要研究峰值包络检波。
2.1振幅调制电路按实现调幅电平的高低可分为高电平调幅电路和低电平调幅电路。
高电平调幅是直接产生满足发射机输出功率要求的已调波,它的优点是整机效率高,设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求,通常高电平调幅只能产生普通调幅波,低电平调幅电路是先在低功率电平级进行振幅调制,然后再经过高频功率放大放大到所需要的发射功率,DSB,SSB 均采用这种方式[4]。
设计调制器主要要求是调制效率高,调制线性范围大,失真小等,但对低电平调制而言,由于低电平调幅电路的功率较小,对调幅电路来说,输出功率和效率不是主要指标,重点是调制线性的提高。
2.2二极管峰值包络检波器RC 回路有两个作用:一是产生高频电压,并做作检波器的负载,;二是作为高频电流的旁路作用。
图1检波原理图原理说明:检波过程,输入信号是等幅高频电压(载波状态),加电压前C 上的电荷为零,当输入电压从零开始增大时,C 的高频阻抗很小,电压几乎都加在二极管VD 上,当二极管导通C 被充电,因二极管电阻小,充电电流很大。
摘要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一,数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。
本文首先分析了数字调制系统的几种基本调制解调方法,然后,运用Matlab设计了这几种数字调制解调方法的仿真程序,主要包括PSK,DPSK和16QAM。
通过仿真,分析了这三种调制解调过程中各环节时域和频域的波形,并考虑了信道噪声的影响。
通过仿真更深刻地理解了数字调制解调系统基本原理。
最后,对三种调制解调系统的性能进行了比较。
关键词:数字调制;分析与仿真;Matlab。
AbstractDigital modulation is one of the most important part in communication system, and the improvement of digital modulation technology is an important way for the improvement of communication system capability. In this paper, some usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation programs are built by using MATLAB, they mainly include PSK,DPSK,16QAM. Through simulation, we analyzed the time and frequency waveform for every part of these three modulations, and also consider the effect of the channel noise. Through the simulation, we understand the basic theory of modulation and demodulation more clearly. At last, the capability of these digital modulations have been compared.Keywords: Digital modulation; analysis; simulation; MATLAB.目录第一章引言 (1)1.1研究背景 (1)1.2通信的发展现状和趋势 (1)1.3研究目的与意义 (2)1.4本文内容安排 (2)第二章数字调制解调相关原理 (3)2.1二进制相移键控(2P S K) (3)2.2二进制差分相移键控(2D P S K) (5)2.3正交振幅调制(Q A M) (8)第三章数字调制解调仿真 (10)3.12PSK调制和解调仿真 (10)3.22DPSK调制和解调仿真 (14)3.316QAM调制和解调仿真 (18)3.4各种调制比较 (24)第四章结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)第一章引言1.1 研究背景随着通信系统复杂性的增加,传统的手工分析与电路板试验等分析设计方法已经不能适应发展的需要,通信系统计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性。
基于Multisim10的MC1596振幅调制器仿真设计摘要Multisim10可设计、测试和演示各种电子电路,为我们提供了一个方便、快捷的仿真环境。
本文在Multisim下创建了MC1596构成的振幅调制电路,对其进行了仿真测试,调制波形清晰准确,并改变电路参数分析了过调制产生的原因。
关键词Multisim10;MC1596;调幅0 引言调制电路和解调电路是通信系统的重要组成部分。
幅度调制反映到频域里就是把调制信号的频谱搬移到载频的左右两旁,而信号的频谱结构不变;反映到时域里则是用一个高频余弦函数去乘调制信号,所以必须使用具有乘法功能的器件。
单片的模拟集成乘法器MC1596由于技术性能高,价格低廉,使用方便,因而广泛用作调制、解调、混频和相位检测电路中。
本文介绍了MC1596的内部结构,并在Multisim10仿真环境下对MC1596构成的振幅调制器进行了仿真测试分析。
1 MC1596内部结构及仿真构建MC1596是以双差分电路为基础的四象限双平衡式模拟乘法器,用以实现两个模拟信号的相乘功能,是调幅电路的核心组成,但Multisim元器件库中没有这个元件,所以我们要创建一个MC1596的内部结构图,连接上输入/输出端符号后,通过编辑设置生成子电路,以便调用。
其内部结构如图1所示:Q1和Q2组成第一对差分放大器,Q5是它的恒流源;Q3和Q4组成第二对差分放大器,Q6是它的恒流源,和Q5组成单差分放大器用以激励Q1~Q4。
Q7和Q8组成的具有负反馈电阻的镜像恒流源,电阻Re1、Re2、Re3为负反馈电阻,用以扩展输入电压的线性动态范围。
其引脚8和10接输入电压,引脚1和4接另一个输入电压,引脚6和12输出电压。
引脚14为负电源端。
引脚2和3接电阻对差分放大器Q5、Q6产生电流负反馈,调节乘法器的信号增益,引脚5外接电阻,用来偏置电流以及镜像电流。
2 振幅调制器的仿真测试用MC1596构成的乘法器电路如图2所示,12端接12V电源,14端接-8V电源,载波信号通过耦合电容C8接至10端,8端外面有Rt2、R12、C1、C3、R1组成的偏置电路,用来滤除加到载波端的直流分量及低频干扰。
课程设计报告题目:基于Multisim 的FM调频电路设计学生姓名:学生学号:系别:信息科学与工程学院专业:通信届别: 2013届指导教师:目录目录1课程设计的任务与要求 (3)1.1 课程设计的任务 (3)1.2 课程设计的要求 (3)1.3 课程设计的研究基础 (3)2基于变容二极管的FM调制系统方案制定 (4)2.1 方案提出 (4)2.2 方案论证 (5)2.2.1调频的概念 (5)2.2.2变容二极管直接调频电路工作原理 (6)3实现FM调频的原理框图 (12)4实验结果与分析 (12)4.1调频仿真 (12)4.2误差分析和单元电路测试: (14)4.3实验结果: (15)5实验特点与实验思考 (17)6总结 (17)附录一参考文献 (18)附录二元件清单 (19)1课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务通过本次课程设计,掌握通信电子电路中利用变容二极管进行FM调制的方法。
在硬件电路上采用变容二极管进行直接调频和基于Mulitisim软件进行仿真和测试,并进行分析。
1.2 课程设计的要求本课程设计主要研究FM调制系统的理论设计和基于Mulitisim软件仿真。
(1)设计要求:用变容二极管设计一FM调频电路,其中变容二极管两端电压 Vq=4V时,Cq=75pF,Q处的斜率为12.5pF/V。
(2)主要技术指标:中心频率10.7MHz 调制信号:1KHz,频偏:20KHz 1.3 课程设计的研究基础《通信电子电路》中第七章的主要学习内容是,无线电通信系统中发射和接收设备中单元电路的形式及工作原理等。
在无线电发射机中,如果需要发射低频调制信号(如由语音信号转换而来的电信号),都要经过调制才能进行发送传输。
所谓调制是指用低频调制信号去改变高频振荡波,使其随低频调制信号的变化规律(幅度、频率或相位)相应变化的过程。
由这些经过调制后的已调波携带低频信号的信息到空间进行传输,完成信号的发射。
从频谱的角度来看,调制是将低频调制信号的频谱从低频端搬到高频端的过程。
基于Multisim的调幅电路仿真研究陈东东(安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011)指导老师:李强摘要: 调幅电路用途十分广泛,在高频电子线路中的幅度调制可视为两个信号相乘或包含相乘的过程,目前在无线电通信、广播电视等方面得到广泛应用。
而Multisim软件是应用广泛的仿真软件之一,在实验教学、故障分析等方面具有很大的优越性。
本论文介绍了在Multisim10仿真平台中构建调幅电路的方法,并基于Multisim10仿真软件对两种常用调幅电路进行仿真分析,观察调幅波的波形变化规律,并分析电路的性能。
关键词: Multisim,调幅,仿真1 引言信号调制可以将信号的频谱搬移到任意位置,从而有利于信号的传送,并且使频谱资源得到充分利用。
调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别附加于不同频率的载波上,接收机就可以分离出所需的频率信号,不致相互干扰,而要还原出被调制的信号就需要解调电路。
调制与解调在高频通信领域有着广泛的应用,同时也是信号处理应用的重要问题之一,系统的仿真和分析是设计过程中的重要步骤和必要的保证。
本文利用Multisim10 软件仿真平台,综述了在现代通信系统中常用的AM ,DSB调制的基本技术,并分别在时域讨论振幅调制的基本原理, 以及介绍分析有关电路组成。
对两种调幅电路进行软件仿真,并分析比较测试结果。
Multisim 是一个功能强大的仿真软件,它能进行电路原理设计、对电路功能进行测试分析。
而且更适合于对模拟电路、高频电子线路等进行仿真与测试。
它的元器件库提供了众多的电路元器件,其中虚拟测试仪器仪表也是种类繁多,用它创建的电路原理图和所仿真的结果,具有直观、方便、实用和安全的优点。
2 调幅电路的基本原理由消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱分量,这种低频信号在许多信道中不宜传输。
因此,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,同时在接受端则需要有解调过程从而还原出调制信号。
基于MATLAB的调制解调系统仿真设计吴承启(726000 商洛职业技术学院 陕西 商洛)【摘 要】原始待传输信号往往具有频率较低的频谱分量,因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。
它需要经过适当的调制,使之转换成适于信道传输或便于信道多路复用的已调信号,而在接收时再采用相应解调器以恢复原始信号。
MATLAB是集数学计算、图形处理、系统控制和程序设计语言于一体的软件,已广泛应用于现代科学技术研究和工程设计的各个领域。
利用MATLAB 信号处理工具箱提供的有关函数,可以很方便地实现对信号的调制与解调。
本论文首先分析了目前常用的调制与解调方式,介绍了利用MATLAB进行调制与解调仿真的过程,并给出仿真实例。
这使我们更好地理解了调制与解调的原理与过程,并对不同调制方式的优缺点有了更加直观的认识。
【关键词】MATLAB 调制/解调 频谱分析 仿真Simulative Design of Modem System Based on MATLABWu cheng qi(Shangluo Vocational and Technical College,shaanxi shangluo,726000) Abstract:Usually,there is low frequencies spectrum component in the primitive transmitted signal. so this signal is unadvisable to be transmitted directly in many channels. It requires proper modulation, to change it to the modulated signal , and to be convenient for transmitting and multiplexing in a channel.MATLAB is one kind of softwares which is having mathematical calculation,graphics manipulation,control system and programming language,it is widely used in many areas of modern science and technology research and engineering design. Using the functions of the MATLAB software,we can easily realize the modulation and demodulation of a signal. First of all,this paper analyzed commonly used modulation and demodulation methods, introduced the use of MATLAB to carry out modulation and demodulation process of simulation,and give us an example of simulation. This give us a better understanding of the principle of modulation and demodulation with the process, and give us a better understanding of advantages and disadvantages of different forms of modulation .Keywords: MATLAB; Modulation; Demodulation; Spectral analysis; Simulation一、引言从消息变换过来的原始信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量(例如语音信号),如果将这种信号直接在信道中进行传输,则会严重影响信息传送的有效性和可靠性,因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。
基于Multisim的调频电路设计与仿真摘要:由于一般的低频信号无法进行远距离传输,所以得经过调频搬到高频信号上传输,这个过程就是我们常说的调频。
而解调则是调频的逆过程,目的是还原出原信号波形。
本课程设计的内容是基于Multisim的调频电路设计与仿真。
频率的调制与解调电路用Multisim软件进行仿真分析,得出相应的合适的仿真波形图,实现相应的功能。
关键词:调频与解调;Multisim;仿真分析目录第一章前言 (3)第二章调制技术 (1)2。
1调制和解调的概念 (1)2.2 调制的分类 (1)(1)模拟调制 (2)(2)数字调制 (2)第三章调频技术 (1)3。
1调频与鉴频的概念 (1)3.2 间接调频电路 (1)3.3 变容二极管直接调频电路 (2)(1)。
变容二极管作为振荡回路的总电容 (4)(2)。
变容二极管部分接入振荡回路 (5)第四章基于Multisim的调频电路设计与仿真 (7)4—1 Multisim软件介绍 (7)4-2实现调频的电路元件 (10)4-3实现解调的电路元件 (12)第五章总结 (1)参考文献 (2)第一章前言《通信电子线路》主要的学习内容是无线电通信系统中发射和接收设备中单元电路的形式及工作原理等.在无线电发射机中,需要发射的低频调制信号(如由语音信号转换而来的电信号)都要经过调制才能发送传输.所谓调制是指用低频调制信号去改变高频振荡波,使其随低频调制信号的变化规律(幅度、频率或相位)相应变化的过程.由这些经过调制后的已调波携带低频信号的信息到空间进行传输,完成信号的发射.从频谱的角度来看,调制是将低频调制信号的频谱从低频端搬到高频端的过程。
而在无线电接收机中,从接收到的已调波信号中恢复出原低频调制信号的过程称之为解调。
从频谱的角度来看,解调则是将信号的频谱从高频端搬回到低频端的过程.上述提到的载波、已调波、调制(包括调幅、调频、调相)和解调等概念很抽象枯燥,学生感到不好理解,犹如在听“天书”。
课程设计报告题目:基于Multisim的FM调频与鉴频电路设计与仿真学生姓名:**学生学号:********系别:电气信息工程学院专业:通信工程届别:2014届指导教师:***电气信息工程学院制2013年3月目录1课程设计的任务与要求 (4)1.1 课程设计的任务 (4)1.2 课程设计的要求 (4)1.3 课程设计的研究基础 (4)2基于锁相环FM调制与解调系统方案制定 (5)2.1 方案提出 (5)2.2 方案论证 (5)2.2.1调频与鉴频的概念 (5)2.2.2 间接调频电路 (6)2.2.3变容二极管直接调频电路 (7)3 Multisim软件介绍 (13)4实现FM调频与鉴频的电路元件 (14)4.1FM的调制 (14)4.2FM的解调 (15)5实验结果与分析 (16)5.1调频仿真 (16)5.2鉴频仿真 (17)6总结 (18)参考文献 (20)基于Multisim的FM调频与鉴频电路设计与仿真学生:**指导教师:***电气信息工程学院通信工程专业摘要:频率的调制和解调是通信电子线路中非常重要且比较关键的一部分,调频电路在通信电子线路中运用非常广泛且作用很大,如何学好此部分对我们来说非常重要。
本课程设计的内容是学习基于Multisim的调频电路设计与仿真。
用Multisim仿真软件进行调频电路调频和解调,得到仿真结果。
调制信号的仿真结果是弹簧波形图,解调信号的仿真结果是调制信号波形图。
从仿真结果中更好地理解频率的调制和解调。
Abstract: frequency modulation and demodulation is a part of communication electronic circuit is very important and key, frequency modulation circuit is widely applied and plays a great role in the communication electronic circuit, how to learn this part is very important for us. The content of the curriculum design is the study of design and Simulation of frequency modulation circuit based on Multisim. FM frequency modulation and demodulation, using Multisim simulation software, the simulation results are obtained. Simulation of modulation signal is the result of spring waveform, simulation of signal demodulation results are modulated waveform. From the simulation results in better understanding of frequency modulation and demodulation.关键词:调制与解调;Multisim;仿真分析Keywords: modulation and demodulation; Multisim; simulation analysis and demodulation1课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务通过本次课程设计,掌握通信原理中模拟基带信号通过FM的调制与解调。
课程设计班级:*********姓名:*****学号:*********指导教师:***成绩:电子与信息工程学院信息与通信工程系目录1.概述 (2)1.1标准调幅(AM) (2)1.2双边带调幅(DSB) (4)2.硬件设计 (6)2.1MC1596内部结构 (6)2.2乘法器调制器电路 (7)3.软件仿真 (8)3.1标准调幅(AM) (8)3.2双边带调幅(DSB) (9)4.结论 (11)4.1仿真分析 (11)4.2心得体会 (11);;基于Multisim10的AM 和DSB 振幅调制器仿真设计1.概述振幅调制的主要功能就是将低频调制信号通过高频载波信号进行频率的提升,产生高频的已调波,以使携带信息的电信号更适合在信道中传输。
所谓调制,就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上,再由天线发射出去。
这里高频振荡波就是携带信号的运载工具,也叫载波。
振幅调制,就是由调制信号去控制高频载波的振幅,直至随调制信号做线性变化。
在线性调制系列中,最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅,简称为调幅(AM )。
为了提高传输的效率,还有载波受到抑制的双边带调幅波(DSB )和单边带调幅波(SSB )。
在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移;在时域中,已调波包络与调制信号波形呈线性关系。
1.1标准调幅(AM )振幅调制就是使载波信号的振幅随调制信号的变化规律而变化的技术。
通常载波信号为高频信号,调制信号为低频信号。
设载波信号的表达式为:()t U u c cm c ωcos =,调制信号的表达式为t V t u cm Ω=Ωcos )(则调制信号的表达式为:t t m V u c cm ωcos )cos 1(0Ω+==t mV t t mV t V c cm c cm c cm )cos(21)cos(21cos Ω-+Ω++ωωω式中,m 为调幅系数,m=cm m V V /Ω;t V c cm ωcos 为载波信号;;t mVc cm )cos(21Ω+ω为上边带信号;t mV c cm )cos(21Ω-ω为下边带信号。
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。
5.1 2ASK调制解调电路设计原理........................................................ 错误!未定义书签。
5.2 2ASK调制与解调电路的设计与仿真............................................ 错误!未定义书签。
6 调制解调仿真分析..................................................................................... 错误!未定义书签。
7 总结与展望 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1绪论1.1课题研究背景通信电路系统中实现调频波解调的方法有很多,然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方法,具有工作稳定、失真度小、信噪比高优点,目前已经广泛应用于工程实践中。
锁相环电路的英文全称是Phase-Locked Loop,英文简称是PLL,主要作用是使电路相位同步。
锁相环由于可以实现输出信号对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环电路经常应用于闭环跟踪电路。
锁相环电路工作过程中,当输出信号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,也就是输出电压与输入电压的相位被锁住,同时具有载波跟踪特性。
锁相环电路作为窄带跟踪滤波器,可以提取噪声中的信号,用高稳定的参考振荡器锁定,可提供高稳定的频率源,可以进行高精度的相位与频率测量等。
目前锁相环解调器在通信、雷达、测量和自动化控制等领域应用非常广泛,随着电子技术快速发展,因此对锁相环解调的研究和应用也越来越多关注。
本课题主要通过分析与研究调制解调电路,加深对锁相环解调方式的理解和运用,并设计出2FSK、2PSK、2ASK的调制电路,通过锁相环解调出来原信号[1]。
1.2 国内外发展现状如今锁相环解调技术的发展非常迅速,锁相环解调理论已经应用到很多领域,比如手机、SDH网络、汽车电子的无线发射器等应用。
调频波信号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ω0相等时,压控振荡器输出信号的频率将保持ω0不变。
如果压控振荡器的输入信号除有锁相环低通滤波器输出的信号Uc外还有调制信号Ui,那么压控振荡器输出信号的频率就是以ω0为中心频率,随调制信号幅度的变化而变化的调频波信号。
当然锁相环还有许多优越性使得锁相环解调技术在生活中常用的电子设备中发挥作用[2]。
目前锁相环电路理论研究日渐完善,应用范围涉及到所有电子技术领域。
随着通信和电子系统的快速发展,使得集成锁相环和数字锁相环取得巨大进步。
现在锁相环的应用品种繁多,提高系统的稳定性和可靠性是至关重要的问题,现在正向着集成化,数字化,多用化方面快速进军[3]。
1.3 课题主要研究内容调制解调方面的电路设计是通信设备中重要组成部分,用准备传输的低频信号去控制高频载波参数信号的电路叫做调制电路设计,解调电路是调制电路的逆过程,从已调制的高频信号还原出原来调制信号叫做解调电路设计[4]。
本课题主要建立2ASK、2FSK、2PSK的调制和解调电路。
解调电路设计选用锁相环解调电路。
锁相环路的输出信号频率可以准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实现在所需数值范围内变化。
输出信号频率随输入参考信号频率变化的这种特性叫做锁相环的跟踪特性,利用这种特性可以设计出载波跟踪型锁相环和调制跟踪型锁相环。
要实现信息的远距离传输,接收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还原出载波信号Ui的参数,载波信号的参数主要是幅度、频率和相位。
因此解调电路分为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)三种。
调幅载波的特征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;调频载波的特征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;调相载波的特征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。
本课题主要是调制出2FSK 、2ASK 、2PSK ,调制电路采用的是锁相环解调出来,最后运用Multisim 仿真软件进行仿真出效果。
特别是对2ASK 、2FSK 、2PSK 进行解调电路设计时,低通滤波器的输出波形失真度比较大,但是最终经过抽样判决电路整形以后便再生出数字基带脉冲波形[5]。
2 锁相环基本原理2.1基本组成如今的很多电子设备都需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步才能正常工作,运用锁相环路就便可以实现这样目的。
锁相环路是种反馈型控制电路,简称锁相环PLL 。
锁相环的特征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自动跟踪于输入信号的频率,因此锁相环电路通常用于闭环跟踪电路。
锁相环工作过程中,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,这也是锁相环名称的由来[8]。
锁相环一般是由鉴相器(PD )、环路滤波器(LF )和压控振荡器(VCO )三个部分组成,锁相环组成的原理框图如图2.1所示。
LF VCOPD图2.1 锁相环基本组成锁相环电路的鉴相器又叫做相位比较器,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 )Uo U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为:()()sin i m i i u t U t t ωθ=+⎡⎤⎣⎦ (2-1)()()cos o om o o u t U t t ωθ=+⎡⎤⎣⎦ (2-2)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:sin[()]cos[()]D m om i i o o U KU U t t t t ωθωθ=++ (2-3)11{sin[()]cos[()]}{sin[()]cos[()]}22D m om i i o o m om i i o o U KU U t t t t KU U t t t t ωθωθωθωθ=+++++-+ (2-4)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()c U t 。