2FSK調制與解調電路課程設計資料

1、成績評定表學生姓名*班級學號*專業(yè)通信工程課程設計題目2FSK調制與解調電路評語組長簽字：成績日期20 年 月日課程設計任務書學院信息科學與工程學院專業(yè)通信工程學生姓名*班級學號*課程設計題目2FSK調制與解調電路實踐教學要求與任務：1 .繪制具有一定規(guī)模、一定復雜程度的電路原理圖 *.sch （自選）?？?以涉及模擬、數(shù)字、高頻、單片機等等電路。2 .繪制電路原理圖相應的雙面印刷版圖*.pcb3 .選做：對電路原理圖進行仿真，給出仿真結果（如波形* sdf、數(shù)據(jù)） 并說明是否達到設計意圖。工作計劃與進度安排：第20周：1 .安排任務2 .繪圖仿真設計3 .完成（答辯，提交報告，演示）指導教師

2、：201 年 月日專業(yè)負責人：201 年 月日學院教學副院長：201 年 月日目錄1. 摘要 41.1 關于 Protel 51.2 FSK調制及解調原理介紹 61.2.1 2FSK的調制原理介紹 61.2.2 2FSK信號的解調原理 82. 2FSK的各電路模塊設計 82.1 2FSK的調制單元 82.2 2FSK的解調單元 103. Protel原理圖繪制 103.1 準備畫圖 103.2 定位元件和加載元件庫 123.3 原理圖放置元件 133.4 連接電路 134. PCBfe制作 144.1 生成網(wǎng)絡表 1444.2 創(chuàng)建 PCEJt件 164.3 導入器件 174.4 元件的布局及

3、布線 175心得體會 196參考文獻 201 .摘 要Protel設計系統(tǒng)是世界上第一套將 EDA環(huán)境引入到 Windows環(huán)境中的EDA 開發(fā)工具，是具有強大功能的電子設計 CADB件，它具有原理圖設計、印刷電路 板（PCB、設計層次原理圖設計、報表制作、電路仿真以及邏輯器件設計等功能， 是進行電子設計最有用的軟件之一。在原來Protel 99SE的基礎上，應用最先進的軟件設計方法，率先推出了一 款基于 Windows2000和 WindowsXP操作系統(tǒng)的 EDAS#軟件 Protel DXP Protel DXP在前版本的基礎上增加了許多新的功能。Protel DXP是第一個將所有設計工

4、 具集于和一身的板級設計系統(tǒng)，電子設計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生 產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設計方式實現(xiàn)。Protel DXP運行在優(yōu)化的設計瀏覽器平臺上，并且具備當今所有先進的設計特點，能夠處理各種復雜的PCB設計過程。 通過設計輸入仿真、PC法制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設計輸出 等技術融合，Protel DXP提供了全面的設計解決方案。本次protel課程設計實現(xiàn)函數(shù)信號發(fā)生器的原理圖繪制， PCB板圖制作， 以及電路仿真。運用uA747實現(xiàn)矩形波和三角波的輸出，再經(jīng)差分對管產(chǎn)生正余 弦波形。本次protel課程設計實現(xiàn)FSK的調制與解調的原理圖的繪制，電路仿真和 PC琳圖

5、制作。自激振蕩產(chǎn)生載波信號，利用鍵控完成FSK的調制，使用包絡檢波完成FSK的解調。1.1 關于 Protel早期的Protel主要作為印制板自動布線工具使用， 運行在DO/境，對硬件 的要求很低，在無硬盤286機的1M內存下就能運行，但它的功能也較少，只有 電路原理圖繪制與印制板設計功能， 具印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的 Protel已發(fā)展到DXP 2004,是個龐大的EDA次件，完全安裝有 200多M 它工 作在WINDOWS95境下，是個完整的板級全方位電子設計系統(tǒng)， 它包含了電路原 理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏

6、輯器件設計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操 作等功能，并具有 Client/Server （客戶/服務器）體系結構，同時還兼容一些 其它設計軟件的文件格式，如 ORCADPSPICE EXCELS,其多層印制線路板的 自動布線可實現(xiàn)高密度 PC由勺100%?通率。Protel 99 SE共分5個模塊，分別是原理圖設計、PCB®計（包含信號完整性分 析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD設計。以下介紹一些Protel99SE 的部分最新功能：1）可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡表；2）強大的全局編輯功能，在原理圖中選擇一級器件，PCB中同樣的器件也將被選中；3）同時運行原理圖和

7、PCB在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器 件、引腳、網(wǎng)絡4）既可以進行正向注釋元器件標號（由原理圖到PCB,也可以進行反向注釋（由 PCB到原理圖），以保持電氣原理圖和 PCBft設計上的一致性；5）強大的“規(guī)則驅動”設計環(huán)境，符合在線的和批處理的設計規(guī)則檢查；6）提供大量的工業(yè)化標準電路板作為設計模版；1.2 2FSK調制及解調原理介紹1.2.1 2FSK的調制原理介紹2FSK信號波形圖如1.1圖所示，它是由調制信號去控制載波信號，用載波 的頻率來傳遞數(shù)字信息，即用所傳遞的數(shù)字消息控制載波的頻率。1 0fl圖1.1 2FSK信號波形圖FSK信號的產(chǎn)生有兩種方法：直接調頻法和頻移鍵

8、控法。產(chǎn)生的信號有相位連續(xù)和相許不連續(xù)兩種如圖1.2所示直接調頻法是數(shù)字基帶信號直接奇偶內閣制載波振蕩器的振蕩頻率。雖然方法簡單，但頻率穩(wěn)定度不高，同時轉移速度不能太高。頻移鍵控法有兩個獨立的振蕩器。數(shù)字基帶信號控制開關，選擇不同頻率的高頻振蕩信號，從而產(chǎn)生2FSK調制03）調頻法A(t)2FSK0相位連續(xù)(c)圖1.2 2FSK信號調制方法本設計采用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號，即用一個受基帶脈沖控制的開關電路去選擇兩個獨立頻率源的振蕩作為輸出，如圖1.3:2FSK圖1.3鍵控法產(chǎn)生2FSK信號原理框圖001V/1圖1.4 頻移鍵控法產(chǎn)生波形移頻鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息，而且振幅不變

9、。在 2FSK中，載波的頻率隨二進制基帶信號的頻率在 fl、f2兩個頻點之間變化。故其表達式為：/月8乂叼+以）發(fā)送為時% NC幻發(fā)送為.時 （1.1）2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的振幅鍵控信號之和，因此它的頻帶寬度是 兩倍數(shù)字基帶信號帶寬（B）與 fc2 - fc1之和，即：BW =2B 工 - h =2.Ts 憶-儲本次課程設計采用開關法產(chǎn)生 2FSK信號，則分別由兩個獨立的頻率源產(chǎn)生的信號，故相鄰碼的相位不一定是連續(xù)的，如圖 1.4。1.2.2 2FSK信號的解調原理2FSK信號的解調方法有：非相干解調（包絡檢波法）、相干解調法，還有鑒 頻法、過零檢測法等。本次課程設計采用非相干解

10、調進行FSK的解調。解調的原理就是將2FSK信號分解為上下兩路分別進行解調，然后進行判別, 其原理框圖如下圖1.5所示：圖1.5非相干解調原理框圖2 . 2FSK的各電路模塊設計2.1 2FSK的調制單元要將NRZ碼經(jīng)過2FSK調制成為2FSK信號，我們采用一個受基帶脈沖控制的 開關電路去選擇兩個獨立的頻率源的真的作為輸出。鍵控法產(chǎn)生的FSK信頻率穩(wěn) 定度可以做得很高并且沒有過度頻率，它的轉換速度快，波形好。2.1.1 模擬開關電路輸入的基帶信號由轉換開關分成兩路， 一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng) 倒相去控制f2=16KHz的載頻。當基帶信號為“1”時，模擬開關1打開，模擬開 關2關

11、閉，此時輸出f1=32KHz,當基帶彳S號為“ 0”時，模擬開關2開通。此時 輸出f2=16KHz,于是可在卒&出端得到FSK已調信號。4066BD 10VU771 一 “二 a 一'rrIT*sp 4 n 上J.JO 二 dTCCNT 手o 二 o - D CrcN rdN1 o AD"E 圖2.1 模擬開關電路 4066芯片調制電路利用模擬開關 CD406及口圖2.1 ,實現(xiàn)輸入基波信號控制模擬開關通斷, 通過模擬開關把不同頻率的載波疊加的一起實現(xiàn)調制目的。2.1.2 振蕩電路2N2219A6-SmHR451.50312Sm&eC11TF4.7pF2H22

12、19AC1011十R3C1=5.1 nF*22kQ附 47jiF £b20Q圖2.2振蕩電路電路中的兩路載頻由內時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)過開關K901、K902送入。兩路載頻分別經(jīng)射隨、LC選頻、射隨再送至卞K擬開關，如圖 2.2。LC選頻電路函數(shù)：f =1,2nJLC2.2 2FSK的解調單元2.2.1 2FSKB非相干解調介紹2FSK勺非相干解調由帶通濾波器、 包絡檢波器、低通濾波器構成,包絡檢波 器直接從已調信號中提取基帶信號的數(shù)字序列。下圖2.3為二極管包絡檢波示意 圖。圖中C& R11、R12組成二極管包絡檢波器，L2、C& R10構成帶通濾波器， C2、R1

13、2是低通濾波器。圖2.3二極管包絡檢波3 Protel原理圖繪制3.1 準備畫圖1 .啟動 Protel DXP 2004(1)從Windows操作系統(tǒng)的開始菜單或桌面快捷圖標進入Protel DXP 2004環(huán)境。(2)使用菜單File/New/PCBproject 建立新工程文件。在側欄中可對其save as 并且重命名為hanshu.PCBprj。(3)使用菜單File/New ,在下拉菜單選擇Schematic ,建立新原理圖文件。(4) 一個名為Sheet1.SchDoc的原理圖圖紙出現(xiàn)在設計窗口中，并且原理圖文 件夾也自動地添加(連接)到項目。這個原理圖圖紙現(xiàn)在列表在Project

14、s標簽10中的緊挨著項目名下的 Schematic Sheets文件夾下。同樣方法重命名為hanshu.schdoc 。設置畫圖環(huán)境 使用菜單Design/Document Option ,在如圖3.1所示的窗口中設置圖紙尺寸、柵格等內容。圖 3.1 Document Option 對話框原理圖參數(shù)設置:1、從菜單選擇Tools ? Preferences打開原理圖參數(shù)對話框。這個對話框允許你設置全部參數(shù)，這些將應用到你將繼續(xù)工作的所有原理圖圖紙。2、點擊Default Primitives 標簽以使其為當前，勾選 Permanent。點擊OK® 鈕關閉對話框。3、在你開始繪制原理圖

15、之前，保存這個原理圖圖紙，因此選擇 File ? Save 。Dunr'ig PlacefKier-ilFnmarySecoridaf ISlmt Siz0 .口 .Eng Ar.A411 li KOrrtl n 76001£32.1 mm m 1 33 NeeDel-auP:»I empMe iNd Dwf-auk T HnipIfllM Filnmll三翁 PEOGC島<國。口口 區(qū)日昌福松3 一二Sc hem atic General匣口"=Oi”兇S聞Ml 口的舊工匕WrM« Hw匕卡5牢 Cl#1nakila In-Fbcv Ed

16、itinyV CTRL*DQUbfe d。口ww SheetNmwinr:口 AlphdNuTrWMPkn W dgtM-anw J4| N i#nber g|Def-aUt Power Dbte-ol N*<nos1 Ccmzt! DixpLa3 Ciaxx-D wrx囪 *1 D<«eiiOr-|MlEnirji 口hoc*冏；f | PrT 口-ir-Fn1皆佬 T.Rww Qrrx<>dBND |SiQnaJSG HDEvlhEARTHIncLida irfilh CSpboMid .nd PrintiVI NodERC!3 Piwietef Sets

17、D ocumanl ncapw lai Ikl-annQ nd nlacbDnCZuinanl' 口口Eumanl' |圖 3.2 Preferences 對話框113.2 定位元件和加載元件庫1、點擊Libraries 標簽顯示庫工作區(qū)面板。2、在庫面板中按下 Search按鈕，或選擇 Tools? Find Component 0這將打開查 找?guī)鞂υ捒颉?、確認Scope被設置為Libraries on Path ,并且Path區(qū)含有指向你的庫的正確路徑。 如果你接受安裝過程中的默認目錄，路徑中會顯示C:Program。確認Include Subdirectories未被選

18、擇（未被勾選）。圖3.3元件查找對話框5、點擊Search按鈕開始查找。當查找進行時Results標簽將顯示。如果你輸入的規(guī)則正確，一個庫將被找到 并顯示在查找?guī)鞂υ捒颉?、點擊 Miscellaneous Devices.IntLib庫以選擇它。7、點擊Install Library按鈕使這個庫在你的原理圖中可用。8、關閉 Search Libraries對話框。添加的庫將顯示在庫面板的頂總。如果你點擊上面列表 中的庫名，庫中的元件會在下面列表。面板中的元件過 濾器可以用來在一個庫內快速定位一個元件。同樣方法 找出所需元件。123.3 原理圖放置元件1、電容、電阻等常用元件也在 Miscel

19、laneousDevices.IntLib 庫里，該應該已 經(jīng)在Libraries 面板中被選擇。2、在Libraries 面板的元件過濾器欄鍵入cap或res。3、在元件列表中點擊元件選擇它，然后點擊Place按鈕。現(xiàn)在在你的光標上懸浮著一個電容符號。4、按TAB鍵編輯電容的屬性。在 Component Properties對話框的Properties 單元，設置Designator ,檢查PCBM裝模型。5、規(guī)則欄的設置將顯示在原理圖中。點擊規(guī)則列表中的Add顯示ParameterProperties 對話框。輸入名稱 Value以及值20n。確認String作為規(guī)則類型被 選擇，并且va

20、lue的Visible 框被勾選。點擊 OK6、在對話框的Properties 單元，點擊Commen欄并從下拉列表中選擇=Value, 將Visible關閉。點擊OK®鈕返回放置模式。右擊或按 ESC!出放置模式。3.4 連接電路連線起著在你的電路中的各種元件之間建立連接的作用。1、從菜單選擇 Place ?Wire或從 Wiring Tools 工具欄點擊 Wire工具進入連線 模式。光標將變?yōu)槭中螤睢?、將光標放在元件一端。當你放對位置時，一個紅色的連接標記會出現(xiàn)在光標 處。這表示光標在元件的一個電氣連接點上。3、左擊或按ENTER0定第一個導線點。移動光標你會看見一根導線從

21、光標處延 伸到固定點。4、將光標稱到 Q1的基極上，你會看見光標變?yōu)橐粋€紅色連接標記。左擊或按 ENTER1接至IJ Q1的基極。5、完成這部分導線的放置。注意光標仍然為十字形狀，表示你準備放置其它導 線。要完全退出放置模式恢復箭頭光標，你應該再一次右擊或按ESC6.完成后的整體電路圖如圖3.4所示。13jj r I-圖3.4整體電路原理圖4 PCB板制作4.1 生成網(wǎng)絡表選擇菜單 Design/Netlist For Project/Protel 命令，如圖 4.1 所示。隨后在 project 欄會多出一項 Generated Protel Netlist ,展開后有一個 "NE

22、T"，這就是生成的網(wǎng)絡表，如圖 3-2所示。網(wǎng)絡表中主要內容分為兩部分，一部分是各元件的屬性參數(shù)，以方括號作為開頭 和結尾；一部分是各元件引腳的電氣連接信息， 以圓括號作為開頭和結尾，如圖 4.2所示。14ProjectsWtfksparel.DsrWik*WoikspaceHAHSHUfRJPCBPqect學麻%州SiruteEdh閽*r«|HANSHU.PRJPCD" 直 _E-i Sokcs DocumentsWhanshmPcbDochanshu sim.SchDx1Eu GenefatedFl J AdvancedSimNetfst Filesd Fte

23、shanshuNErE司KB3CY那1+1 J Simulatiori DocumentsJ hansbu sm.SchD&c *: HANSHU.sdf1 向 hnshu HETi12WV3RC 四況VSRC L ci RM-C,3圖4.1網(wǎng)絡表的生成X 口即訃加加施由 ©血奴， HANSHUMPClliceffiedto AG齡陽口 Tools群pofb如Mow盟口update KB Docimtnl hanshdAbOxIhjNH*稠wHAN5HUFRJPC81P»wj。陶依rSliufMEg/ ij rttHANSHUPHJPCB1 r SunDocuimh

24、WhamhuP(WwJCmAled*的謝城m才剛.汴也一M州Fiei©國麗曬QmCfVtm+ -JStTdatonOwnwiIfmpUte卜酬 kt ftx Project,£DIF for ®堆H祜Fqi次umvnt卜Multi Wirejimuldle卜Bud for PCS口理他 Sh«( From Symboltun曜附CrpaJPtiDL Fm iymbd卜帷iCreate Sheet SyirboJ From £3：yHDL File。制lg Component From 砧例t窗*tSynchronise $地1E5竹洞 Pons

25、add用切x觸加岬.” 明修女憧r黨僅Libr町 Mike Integrated Ubrjr/Documfni iJptiws,圖4.2生成的網(wǎng)絡表154.2 創(chuàng)建PCB文件使用菜單File/New/PCB建立PCBt件。在側欄中可對其save as并且重命名為hanshu.PCBdoa 如圖 4.3 所示。Q hanshu sinn ScliDoc *Workspacel. DsnWrk'WoikspaceHANSHU PRJPCBProjectProjects。File View Structure Editor三 屆 日畫面正產(chǎn)三五二豆OilvcuVHH1ELjTSoiiroe_

26、L _f Compile PCB Project HANSHU.PRJPCB昌堂hanshharnshi-l G enerate 田 口 Advar 日。Netlist就）FianE _l PCB3E 國口 SimukAdd New to ProjectAdd Existing to Project.Save ProjectSave Project As.Make Active ProjectOpen Project DocumentsHide All In ProjectClose Project DocumentsClose ProjectExploreH HAMSHU.sdf * |就所

27、Other匚1 r+NSch erratic般 PCBRSScherratic LibraryPCB LibraryCAM DocumentOutput Job FileDatabase Link FileText Document圖4.3新建PCBt件圖4.4 PCB置線在PC戲件中，place/line 畫下方框，如圖4.4。164.3 導入器件1 .菜單 Degsin/Import Changes From .2 .彈出的對話框下方的 看空吐吧整J按鈕，則在Status欄的Check列中可以查 看裝入的元件是否正確，如果正確的話，會有©標志，確定所有元件封裝和網(wǎng)絡 都正確以后，

28、單擊lEKecUeChans&s按鈕，再單擊按鈕，這時網(wǎng)絡表和元 件已經(jīng)裝載到PCBi件中。裝好元件和網(wǎng)絡表后，既要開始元件的布局工作，在DXP下可以有手動和自動兩 種方式來布局，這里先采用自動布局，然后手動調整的方式。完成布局工作，就 要開始自動布線。選擇 Auto Route/All命令，彈出如圖4.5所示的對話框。Project Place Design Tools Auto Route Reports Window Help邛巾,Update 岫削她 in HANSHLPRJPCB * ' fT Qx Import Changes From HANSHU.PRJPC0 曠目間圖4.5元件導入4.4元件的布局及布線對元器件進行布局，布局的準則：面積盡量小，元器件不能互相覆蓋。在元 器件布局完成后，繪制PCBO勺邊緣線。首先繪制KeepOutLayer層，再在此邊 緣外繪制TopLayer層邊緣線，最后17UI2L20 m06 PlEl3g0對布局完成的電路板進行布線。布局完成后的PCB®圖如圖4,6所示圖4.5 PCB雙面板圖