[論文精品] 基于Multisim的真二進(jìn)制相移鍵控(2PSK)調(diào)制電路設(shè)計(jì)和仿

1、前 言相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。傳統(tǒng)的2psk（二進(jìn)制相位鍵控）調(diào)制可采用直接調(diào)相法即雙極性數(shù)字基帶信號(hào)與載波直接相乘的方法，也可以采用相位選擇法即由振蕩器和反相器電路來實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法。對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行調(diào)制可以便于信號(hào)的傳輸；實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號(hào)占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。相移鍵控在數(shù)據(jù)傳輸中,尤其是在中速和中高速的數(shù)傳機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。相移鍵控有很好的抗干擾性,在有衰落的信道中也能獲得很好的效果。二進(jìn)制移相鍵控(2psk)方式是載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式，和模擬調(diào)制不同的是，由于數(shù)字基帶信號(hào)具有離散取值的特點(diǎn)，所以調(diào)制后的

2、載波參量只有有限的幾個(gè)數(shù)值，因而數(shù)字調(diào)制在實(shí)現(xiàn)的過程中常采用鍵控的方法，就像用數(shù)字信息去控制開關(guān)一樣，根據(jù)數(shù)字基帶信號(hào)的兩個(gè)電平，使載波相位在兩個(gè)不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方式。當(dāng)兩個(gè)載波相位相差180度時(shí)，此時(shí)稱為反向鍵控，也稱為絕對(duì)相移方式。本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)旨在將理論和實(shí)踐地結(jié)合。依據(jù)所學(xué)知識(shí)，利用multisim軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)和仿真。目錄一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制的概念。1二、設(shè)計(jì)指標(biāo)1三、原理框圖介紹1四、單元電路設(shè)計(jì)21.載波發(fā)生器模塊555脈沖發(fā)生電路22.載波倒相器53.信碼反相器54.模擬開關(guān)cd40665五、整體電路圖設(shè)計(jì)與仿真61.整體電路圖設(shè)計(jì)說明

3、62.總電路圖及仿真結(jié)果6六、設(shè)計(jì)總結(jié)8參考文獻(xiàn)8附件二：元器件清單9一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制的概念。2實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制相移鍵控（2psk）調(diào)制電路的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)指標(biāo)1設(shè)計(jì)一個(gè)2psk調(diào)制器，用鍵控法產(chǎn)生2psk偽隨機(jī)序列1110010周期信號(hào)。2要求調(diào)制器的載波頻率為100khz。 三、原理框圖介紹 在psk調(diào)制時(shí)，載波的相位隨調(diào)制信號(hào)狀態(tài)不同而改變。如果一個(gè)波比另一個(gè)波相差半個(gè)周期，我們說兩個(gè)波的相位差180度，也就是反相。當(dāng)傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，“1”碼控制發(fā)180度相位，“0”碼控制發(fā)0度相位。 psk也可分為二進(jìn)制psk（2psk或bit/sk）和多進(jìn)制psk（mpsk）。在這

4、種調(diào)制技術(shù)中，載波相位只有0和兩種取值，分別對(duì)應(yīng)于調(diào)制信號(hào)的“0”和“1”。傳“1“信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為的載波；當(dāng)傳“0”信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為0的載波。2psk的調(diào)制原理如下圖所示： 圖1 2psk調(diào)制原理圖 圖2 2psk時(shí)間波形圖 四、單元電路設(shè)計(jì)1.載波發(fā)生器模塊555脈沖發(fā)生電路（1）555定時(shí)器的介紹555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它不僅用于信號(hào)的產(chǎn)生和變換，還常用于控制與檢測(cè)電路中。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5v16v工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200ma。 555的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖。圖3 555電路的內(nèi)部電路（2）555電路的工作原理它內(nèi)部

5、包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)rs觸發(fā)器，一個(gè)放電管t及功率輸出級(jí)。它們分別使高電平比較器a1同相輸入端和低電平比較器a2反相輸入端的參考電壓分別為vcc/3和2vcc/3，a1和a2的輸出端控制rs觸發(fā)器狀態(tài)和放電開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并大于vcc/3時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于2vcc/3時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開關(guān)管截止。reset是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)。(3)方波發(fā)生器電路及仿真結(jié)果圖4 載波發(fā)生器電路 圖5 載波發(fā)生電路仿真圖(4)正弦波發(fā)生器電路及仿真結(jié)果圖6 正弦波發(fā)生器電路 圖

6、7 正弦波發(fā)生器仿真圖2.載波倒相器圖8反相器 模擬信號(hào)的倒相通常采用運(yùn)放倒相器。如4.4.1所示，電路由u2，r8，r10，r11組成，來自內(nèi)載波發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波輸入到反相器的輸入端13腳，在輸出端即可得到一個(gè)反象的載波信號(hào)，即相載波信號(hào)。 圖9同相反相波形對(duì)比圖3.信碼反相器由u4b：74ls04n組成4.模擬開關(guān)cd4066cd4066是四雙向模擬開關(guān)，主要用作模擬或數(shù)字信號(hào)的多路傳輸，具有比較低的導(dǎo)通阻抗，導(dǎo)通阻抗在整個(gè)輸入信號(hào)范圍內(nèi)基本不變。cd4066由四個(gè)相互獨(dú)立的雙向開關(guān)組成，每個(gè)開關(guān)有一個(gè)控制信號(hào)，開關(guān)中的p和n器件在控制信號(hào)作用下同時(shí)開關(guān)。這種結(jié)構(gòu)消除了開關(guān)晶體管閾值電壓

7、隨輸入信號(hào)的變化，因此在整個(gè)工作信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較低。與單通道開關(guān)相比，具有輸入信號(hào)峰值電壓范圍等于電源電壓以及在輸入信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 五、整體電路圖設(shè)計(jì)與仿真1.整體電路圖設(shè)計(jì)說明在本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，由555振蕩器及其它原件組成的單諧振蕩器電路產(chǎn)生頻率為100khz的方波信號(hào)，經(jīng)由三級(jí)濾波電路時(shí)濾除多次諧波，產(chǎn)生了頻率為100khz的正弦波信號(hào)。該正弦波信號(hào)一路由載波倒相器輸入模擬開關(guān)cd4066的4號(hào)引腳，另外一路直接輸入到模擬開關(guān)cd4066的1號(hào)引腳。脈沖信號(hào)通過模擬開關(guān)cd4066的5號(hào)引腳和13號(hào)引腳來控制開關(guān)的閉合狀態(tài)（高電平時(shí)接通，低電平時(shí)斷開）：當(dāng)為“1”

8、碼時(shí)，通過對(duì)5號(hào)引腳的控制將由4號(hào)引腳輸入的相正弦波信號(hào)從3號(hào)引腳輸出；當(dāng)為“0”碼時(shí)，通過對(duì)13號(hào)引腳的控制將由1號(hào)引腳輸入的0相正弦波信號(hào)從2號(hào)引腳輸出。最終將2號(hào)引腳和3號(hào)引腳輸出的信號(hào)相加即為調(diào)制后的2psk信號(hào)。2.總電路圖及仿真結(jié)果圖10總電路圖 圖11總電路圖仿真結(jié)果六、設(shè)計(jì)總結(jié) 作為一名通信工程專業(yè)大三的學(xué)生，我覺得這次試驗(yàn)設(shè)計(jì)非常有意義。這次課程設(shè)計(jì)我做的課題是2psk調(diào)制，它使我們將所學(xué)到的數(shù)電、模電、高頻、通信原理的知識(shí)得以應(yīng)用，通過此次課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)2psk調(diào)制理論的理解，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)2psk信號(hào)有了進(jìn)一步了解。我們主要是進(jìn)行了軟件仿真，雖然我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不復(fù)

9、雜，但由于第一次接觸multisim軟件,不得不先學(xué)習(xí)軟件如何安裝使用，幸好陳老師把如何使用該軟件的資料發(fā)給了我們。在計(jì)算機(jī)仿真過程中，可以說一波三折，設(shè)計(jì)圖在計(jì)算機(jī)仿真中問題太多，造成系統(tǒng)仿真結(jié)果出不來、模塊仿真不能實(shí)現(xiàn)等等, 但在陳老師的幫助和我們的共同努力下，在第3天終于把系統(tǒng)仿真完成了，在接下來的時(shí)間里，進(jìn)行模塊仿真和書寫報(bào)告。這次課程設(shè)計(jì)，使我堅(jiān)定了我在以后的學(xué)習(xí)中要認(rèn)真學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)，把學(xué)到的知識(shí)靈活地運(yùn)用到實(shí)踐中去，達(dá)到學(xué)有所用的地步在此，非常感謝我們的陳昊老師，謝謝您在這一周的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中對(duì)我們的指導(dǎo)和幫助。謝謝！參考文獻(xiàn)1、樊昌信 主編通信原理國(guó)防工業(yè)出版社2、侯麗華 主編通信電子線路清華大學(xué)出版社3、通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書4、康華光 主編電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社5、樊昌信 編著通信原理