[论文精品] 基于Multisim的真二进制相移键控(2PSK)调制电路设计和仿.doc

前 言相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。传统的2PSK（二进制相位键控）调制可采用直接调相法即双极性数字基带信号与载波直接相乘的方法，也可以采用相位选择法即由振荡器和反相器电路来实现调制的方法。对数字信息进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。相移键控在数据传输中,尤其是在中速和中高速的数传机中得到了广泛的应用。相移键控有很好的抗干扰性,在有衰落的信道中也能获得很好的效果。二进制移相键控(2PSK)方式是载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式，和模拟调制不同的是，由于数字基带信号具有离散取值的特点，所以调制后的载波参量只有有限的几个数值，因而数字调制在实现的过程中常采用键控的方法，就像用数字信息去控制开关一样，根据数字基带信号的两个电平，使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方式。当两个载波相位相差180度时，此时称为反向键控，也称为绝对相移方式。本次设计实验旨在将理论和实践地结合。依据所学知识，利用Multisim软件进行实验电路设计和仿真。9目录一、设计实验目的11掌握二进制相移键控调制的概念。1二、设计指标1三、原理框图介绍1四、单元电路设计21.载波发生器模块555脉冲发生电路22.载波倒相器53.信码反相器54.模拟开关CD40665五、整体电路图设计与仿真61.整体电路图设计说明62.总电路图及仿真结果6六、设计总结8参考文献8附件二：元器件清单9一、设计实验目的1掌握二进制相移键控调制的概念。2实现二进制相移键控（2PSK）调制电路的设计。二、设计指标1设计一个2PSK调制器，用键控法产生2PSK伪随机序列1110010周期信号。2要求调制器的载波频率为100KHz。 三、原理框图介绍 在PSK调制时，载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，“1”码控制发180度相位，“0”码控制发0度相位。 PSK也可分为二进制PSK（2PSK或BIT/SK）和多进制PSK（MPSK）。在这种调制技术中，载波相位只有0和两种取值，分别对应于调制信号的“0”和“1”。传“1“信号时，发起始相位为的载波；当传“0”信号时，发起始相位为0的载波。2PSK的调制原理如下图所示： 图1 2PSK调制原理图 图2 2PSK时间波形图 四、单元电路设计1.载波发生器模块555脉冲发生电路（1）555定时器的介绍555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，它不仅用于信号的产生和变换，还常用于控制与检测电路中。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V工作，输出驱动电流约为200mA。 555的内部电路框图和外引脚排列图。图3 555电路的内部电路（2）555电路的工作原理它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它们分别使高电平比较器A1同相输入端和低电平比较器A2反相输入端的参考电压分别为VCC/3和2VCC/3，A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电开关状态。当输入信号输入并大于VCC/3时，触发器复位，555的输出3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于2VCC/3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。RESET是复位端，当其为0时。(3)方波发生器电路及仿真结果图4 载波发生器电路 图5 载波发生电路仿真图(4)正弦波发生器电路及仿真结果图6 正弦波发生器电路 图7 正弦波发生器仿真图2.载波倒相器图8反相器 模拟信号的倒相通常采用运放倒相器。如4.4.1所示，电路由U2，R8，R10，R11组成，来自内载波发生器产生的正弦波输入到反相器的输入端13脚，在输出端即可得到一个反象的载波信号，即相载波信号。 图9同相反相波形对比图3.信码反相器由U4B：74LS04N组成4.模拟开关CD4066CD4066是四双向模拟开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输，具有比较低的导通阻抗，导通阻抗在整个输入信号范围内基本不变。CD4066由四个相互独立的双向开关组成，每个开关有一个控制信号，开关中的p和n器件在控制信号作用下同时开关。这种结构消除了开关晶体管阈值电压随输入信号的变化，因此在整个工作信号范围内导通阻抗比较低。与单通道开关相比，具有输入信号峰值电压范围等于电源电压以及在输入信号范围内导通阻抗比较稳定等优点。 五、整体电路图设计与仿真1.整体电路图设计说明在本次设计实验中，由555振荡器及其它原件组成的单谐振荡器电路产生频率为100KHz的方波信号，经由三级滤波电路时滤除多次谐波，产生了频率为100KHz的正弦波信号。该正弦波信号一路由载波倒相器输入模拟开关CD4066的4号引脚，另外一路直接输入到模拟开关CD4066的1号引脚。脉冲信号通过模拟开关CD4066的5号引脚和13号引脚来控制开关的闭合状态（高电平时接通，低电平时断开）：当为“1”码时，通过对5号引脚的控制将由4号引脚输入的相正弦波信号从3号引脚输出；当为“0”码时，通过对13号引脚的控制将由1号引脚输入的0相正弦波信号从2号引脚输出。最终将2号引脚和3号引脚输出的信号相加即为调制后的2PSK信号。2.总电路图及仿真结果图10总电路图 图11总电路图仿真结果六、设计总结 作为一名通信工程专业大三的学生，我觉得这次试验设计非常有意义。这次课程设计我做的课题是2PSK调制，它使我们将所学到的数电、模电、高频、通信原理的知识得以应用，通过此次课程设计，我不仅加深了对2PSK调制理论的理解，而且对实现2PSK信号有了进一步了解。我们主要是进行了软件仿真，虽然我们所设计的系统不复杂，但由于第一次接触Multisim软件,不得不先学习软件如何安装使用，幸好陈老师把如何使用该软件的资料发给了我们。在计算机仿真过程中，可以说一波三折，设计图在计算机仿真中问题太多，造成系统仿真结果出不来、模块仿真不能实现等等, 但在陈老师的帮助和我们的共同努力下，在第3天终于把系统仿真完成了，在接下来的时间里，进行模块仿真和书写报告。这次课程设计，使我坚定了我在以后的学习中要认真学好基础知识，把学到的知识灵活地运用到实践中去，达到学有所用的地步在此，非常感谢我们的陈昊老师，谢谢您在这一周的实验设计中对我们的指导和帮助。谢谢！参考文献1、樊昌信 主编通信原理国防工业出版社2、侯丽华 主编通信电子线路清华大学出版社3、通信原理实验指导书4、康华光 主编电子技术基础高等教育出版社5、樊昌信 编著通信原理教程电子工业出版社6、电脑辅助电路设计multisim2001/韦思健 中国铁道出版社附件一：相关芯片引脚图（1）555引脚图：（2） 4066内部方框图：附件二：元器件清单元件序号型号主要参数数量U15551U2OPAMP-3T-VIRTUAL1U34066BD1U4B74LS04N1