通信原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2ASK調(diào)制解調(diào)課設(shè)報(bào)告

1、武漢理工大學(xué)通信原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書目錄摘要1第1章11.1multisim的簡介11.2電容的識別1第2章硬件設(shè)計(jì)32.12ask調(diào)制電路設(shè)計(jì)32.1.1lc振蕩器32.1.2載波緩沖放大器52.1.3模擬雙向開關(guān)調(diào)制器72.1.42ask信號緩沖放大器72.22ask解調(diào)電路設(shè)計(jì)82.2.1帶通濾波器92.2.2整流器與低通濾波器102.2.3比較器10第3章系統(tǒng)測試123.1電路仿真圖及簡要分析123.2焊接實(shí)物圖15心得體會16參考文獻(xiàn)17附錄1元件清單18武漢理工大學(xué)通信原理課程設(shè)計(jì)說明書第1章1.1仿真軟件multisim的簡單介紹multisim是美國國家儀器（ni）有限公司推出的

2、以windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。multisim提煉了spice仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的spice技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過multisim和虛擬儀器技術(shù)，pcb設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。 本次課程設(shè)計(jì)我們使用的是multisim10.0版本。1.2電容的識

3、別上圖舉出了一些例子。其中，電解電容有正負(fù)之分，其他都沒有。電容的容量單位為：法（f）、微法（uf），皮法（pf)。一般我們不用法做單位，因?yàn)樗罅恕８鲉挝恢g的換算關(guān)系為：1f=1000000uf 1uf=1000000pf 在使用中，還經(jīng)常見到單位：nf。1uf=1000nf 1nf=1000pf電容的容量標(biāo)識的幾種方法：一、直接標(biāo)識：如上圖的電解電容，容量47uf，電容耐壓25v。二、使用單位nf：如上圖的滌綸電容，標(biāo)稱4n7，即4.7nf，轉(zhuǎn)換為pf即為4700pf。還有的例如：10n，即0.01uf；33n，即0.033uf。后面的63是指電容耐壓63v.三、數(shù)學(xué)計(jì)數(shù)法：如上圖瓷介

4、電容，標(biāo)值104，容量就是：10x10000pf=0.1uf.如果標(biāo)值473，即為47x1000pf=0.047uf。（后面的4、3，都表示10的多少次方）。又如：332=33x100pf=3300pf。 本次課設(shè)，我自己負(fù)責(zé)的是購買實(shí)物及焊接，在焊接過程中我遇到了這個(gè)很致命的問題，就是看不懂電容的數(shù)值，有了這一部分，應(yīng)該算比較有用，這些部分很多人都容易把它忽視掉，所以我在這里加進(jìn)來了以上的部分。 20第2章電路設(shè)計(jì)2.12ask調(diào)制電路設(shè)計(jì)調(diào)幅電路又稱幅度調(diào)制電路，是指高頻載波信號的幅度隨調(diào)制信號的規(guī)律而變化的調(diào)制電路。幅度調(diào)制電路有多種電路形式，其中晶體管調(diào)制電路是利用晶體二極管、三極管的

5、非線性特性，對輸入的信號進(jìn)行變換而產(chǎn)生新的信號，再利用電路中的lc諧振回路，選出所需的信號成分，從而完成調(diào)幅過程。本設(shè)計(jì)是用集電極調(diào)幅電路它是利用三極管的非線性特性實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的。它具有較高的工作效率、調(diào)制度深等優(yōu)點(diǎn)。下面分別介紹各單元電路的設(shè)計(jì)過程。2.1.1lc振蕩器1電路結(jié)構(gòu)及工作原理lc正弦振蕩器是以lc諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋式振蕩器，采用正反饋連接方式實(shí)現(xiàn)等幅正弦振蕩。本設(shè)計(jì)中，lc振蕩器的作用是產(chǎn)生頻率為500khz、輸出幅度大于1v的載波，其電路原理圖如圖2-1所示。圖2-1lc正弦波振蕩器電路圖在原理圖中、和構(gòu)成并聯(lián)諧振回路；、和是穩(wěn)定三極管靜態(tài)工作點(diǎn)；其中、也是分壓式偏置電阻

6、；為基極耦合電容。三極管發(fā)射極通過交流接地。2參數(shù)計(jì)算與元件選擇對電路性能的要求可以歸納以下三點(diǎn)：(1)保證振蕩器接通電源后能夠從無到有建立起具有某一固定頻率的正弦波輸出。(2)振蕩器在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后能維持一個(gè)等幅連續(xù)的振蕩。(3)當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，電路的穩(wěn)定狀態(tài)不受到破壞。lc振蕩器工作點(diǎn)的選擇原則為：在保證起振的條件下，靜態(tài)工作點(diǎn)電流應(yīng)盡量小。在本電路中，采用分壓式偏置電路，上、下偏置電阻分別為33k和5.1k，發(fā)射極偏置電阻為1k，0.9ma.扼流圈lc選為10mh,集電極電阻為1k，其作用可防止扼流圈與電容形成振蕩。振蕩回路元件參數(shù)的計(jì)算較為復(fù)雜，下面給予詳細(xì)討論。首先，振蕩頻率（2-

7、1）式中，c為c、c和c串聯(lián)后的總電容值，滿足式。本設(shè)計(jì)中，khz。其次，振蕩回路特性阻抗為(2-2)考慮到電感地自損耗電阻約為零點(diǎn)幾至幾歐姆，而回路空載品質(zhì)因數(shù)不宜過低，可選的取值也不能太大，否則，回路地又載品質(zhì)因數(shù)太校，不利于振蕩和提高頻率穩(wěn)定度。又上述分析，可得下列二式：hz(2-3)(2-4)由上述二式可得h，實(shí)際取值為h。(2-5)pf(2-6)而c為c、c和c串聯(lián)后的總電容值，從減少三極管和負(fù)載對振蕩回路的影響的角度考慮，可選：接入系數(shù),可得pf，實(shí)際取值為pf。反饋系數(shù),可得pf，實(shí)際取值為pf。由，可得pf，實(shí)際取值1800pf。若振蕩器頻率的實(shí)際結(jié)果與期望值有誤差，可通過調(diào)整

8、電感和電容參數(shù)來消除。2.1.2載波緩沖放大器1電路結(jié)構(gòu)及工作原理載波緩沖放大器將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級對振蕩級的影響。因?yàn)楣Ψ偶壿敵鲂盘栞^大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)（如諧振阻抗變化），會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器的輸出電壓。整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級電路常采用射極跟隨器電路。也就是基極分壓偏置電路的共集放大電路，信號從基極輸入，發(fā)射極輸出，原理圖中為輸入的耦合電容。共集放大電路是利用三極管的電流控制作用來實(shí)現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換器。三極管可以通過控制基極的電流來控制集電極的電流，來達(dá)到放大的目的。放大電路就是利用

9、三極管的這種特性來組成放大電路。三極管2n3393必須工作在放大區(qū)。圖2-2載波緩沖放大器2參數(shù)計(jì)算及元件選擇緩沖放大器就是電壓增益約為1倍,以高輸入阻抗和低輸出阻抗為特征的放大器,從低電壓、且電路簡單的理由出發(fā),在此決定采用選三極管2n3393構(gòu)成射極跟隨器，作為振蕩器輸出緩沖放大器。根據(jù)圖2-2，將的基極電位與發(fā)射極電位的中點(diǎn)設(shè)定為=6v這是由于從輸入側(cè)來看，希望基極電位為，而從輸出側(cè)來看，發(fā)射極電位為，所以取其中間值。因此，如設(shè)為3v，則的基極電位與發(fā)射電位如下：v(2-7)v(2-8)的設(shè)定：射極跟隨器上流過的電流通常選為100a 5ma如設(shè)為4000aak，實(shí)際取值為1.0k。(2-

10、9)和的設(shè)定：在輸入阻抗方面，和越大越好，但太大，則不能略去的基極電流引起的的下降，所以通常選取幾十千歐至幾百千歐。根據(jù)這些條件，在此就取為=10k，=10k。的計(jì)算：是輸入的耦合電容，如設(shè)低頻截止頻率為500khz則pf。實(shí)際取20pf(2-10)緩沖放大器,選三極管2n3393構(gòu)成射極跟隨器作為振蕩器輸出緩沖放大器。2.1.3模擬雙向開關(guān)調(diào)制器1模擬雙向開關(guān)cd4066簡介模擬雙向開關(guān)cd4066的引腳功能如下圖2-4所示。每個(gè)封裝內(nèi)部有4個(gè)獨(dú)立的模擬開關(guān),每個(gè)模擬開關(guān)有輸入、輸出、控制三個(gè)端子,其中輸入端和輸出端可互換。當(dāng)控制端加高電平時(shí),開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)控制端加低電平時(shí)開關(guān)截止。模擬開關(guān)導(dǎo)

11、通時(shí),導(dǎo)通電阻為幾十歐姆;模擬開關(guān)截止時(shí),呈現(xiàn)很高的阻抗,可以看成為開路。模擬開關(guān)可傳輸數(shù)字信號和模擬信號,可傳輸?shù)哪M信號的上限頻率為40mhz。各開關(guān)間的串?dāng)_很小,典型值為50db。圖2-4cd4066的引腳功能2cd4066電路設(shè)計(jì)圖2-3模擬雙向開關(guān)調(diào)制電路2.1.42ask信號緩沖放大器1電路結(jié)構(gòu)與工作原理2ask信號緩沖放大器的電路原理圖如圖2-5所示。圖2-52ask信號緩沖放大器電路2ask輸出緩沖放大器與上述載波緩沖放大器內(nèi)似，也是采用共集放大電路，信號從基極輸入，發(fā)射極輸出，三極管可以通過控制基極的電流來控制集電極的電流，來達(dá)到放大的目的。放大電路就是利用三極管的這種特性來

12、組成放大電路。極管2n3393必須工作在放大區(qū)。2參數(shù)計(jì)算與元件選擇2ask信號緩沖放大器的參數(shù)計(jì)算與載波緩沖放大器的參數(shù)計(jì)算相似。根據(jù)上圖2-5將的基極電位與發(fā)射極電位的中點(diǎn)設(shè)定為=6v這是由于從輸入側(cè)來看，希望基極電位為，而從輸出側(cè)來看，發(fā)射極電位為，所以取其中間值。因此，如設(shè)為3v，則的基極電位與發(fā)射電位如下：v(2-11)v(2-12)的設(shè)定：射極跟隨器上流過的電流通常選為100a 5ma如設(shè)為400aak，實(shí)際取值為10k。(2-13)2.22ask解調(diào)電路設(shè)計(jì)在解調(diào)電路中，不論哪種振幅調(diào)制信號，對于同步檢波電路而言，都可以實(shí)現(xiàn)解調(diào)。對于普通調(diào)制信號來說，由于載波分量的存在，可以直接

13、采用非線性器件（二極管、三極管）實(shí)現(xiàn)相乘作用，得到所需的解調(diào)電壓，不必另加同步信號，這種檢波電路稱為包絡(luò)檢波。本設(shè)計(jì)是用二極管包絡(luò)檢波電路來實(shí)現(xiàn)的。下面分別介紹各單元電路的設(shè)計(jì)過程。2.2.1帶通濾波器1電路結(jié)構(gòu)與工作原理2ask解調(diào)電路的帶通濾波器電路原理圖如圖2-6所示。圖2-6帶通濾波器電路本電路也是采用基極分壓偏置電路的共集放大電路，信號從基極輸入，發(fā)射極輸出，原理圖中為輸入的耦合電容。三極管可以通過控制基極的電流來制集電極的電流，來達(dá)到放大的目的。帶通濾波器是一個(gè)允許特定頻段的波通過同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。本電路的帶通濾波器是利用lc諧振電路，該電路是帶放大器的有源濾波電路。lc諧振

14、電路能夠起到濾除不需要的雜波、諧波，選出需要的頻率的作用。帶通濾波器也就是利用這一作用來工作的，在上圖2-6中電感具有阻流作用、調(diào)諧與選頻等作用。2參數(shù)計(jì)算及元件選擇本電路參數(shù)同調(diào)制器中的振蕩回路的參數(shù)設(shè)計(jì)相似，=500khz(2-14)h，實(shí)際取值為h(2-15)pf取1000pf(2-16)考慮到信號帶寬的要求以及調(diào)制器頻率穩(wěn)定度不是非常高的特點(diǎn)，確定帶通濾波器的通頻帶khz的有載品質(zhì)因數(shù)：(2-17)可得k(2-18)2.2.2整流器與低通濾波器1電路結(jié)構(gòu)與工作原理整流器與低通濾波器都采用二極管包絡(luò)檢波電路。本電路中是由二極管1n4148和低通濾波器rc相串聯(lián)而構(gòu)成的二極管包絡(luò)檢波電路如

15、圖所示，檢波電路是對已調(diào)幅信號進(jìn)行處理的電路。圖2-7二極管包絡(luò)檢波電路2參數(shù)計(jì)算及元件選擇在圖2-7中，設(shè)k則c的選擇應(yīng)滿足下述要求：msmsms，則nf在二極管包絡(luò)檢波電路中二極管（整流器）選用1n4148，該管為高速開關(guān)二極管。2.2.3比較器1電路結(jié)構(gòu)與工作原理檢波以后的信號是模擬信號，需要經(jīng)過比較器與判決門限比較，才能還原為數(shù)字基帶信號，本設(shè)計(jì)中使用的比較器電路如圖2-8所示。圖2-8比較器電路比較器實(shí)際上是工作在開環(huán)狀態(tài)下的運(yùn)算放大器，它是用來比較兩個(gè)電壓大小的器件，其傳輸特性如圖2-9所示。圖2-9比較器傳輸特性比較器的工作原理比較簡單，當(dāng)稍高于時(shí)，輸入端的電壓差-經(jīng)過具有很大電

16、壓增益的集成運(yùn)放進(jìn)行放大，輸出時(shí)達(dá)到高電平飽和狀態(tài)；當(dāng)稍低于時(shí)，輸入經(jīng)過具有很大電壓增益的集成運(yùn)放進(jìn)行放大，輸出時(shí)達(dá)到高電平飽和狀態(tài)。飽和輸出電壓和分別接近于正電源電壓和負(fù)載電源。當(dāng)時(shí)，對應(yīng)的區(qū)域稱為轉(zhuǎn)換區(qū)域，它是輸出電壓不在任何一個(gè)飽和狀態(tài)的區(qū)域。若集成運(yùn)放的開環(huán)增益為，兩個(gè)輸出飽和狀態(tài)電壓之差為10v，則該轉(zhuǎn)換區(qū)域的寬度為mv即轉(zhuǎn)換區(qū)域內(nèi)輸入差模電壓的范圍是很小的在此電路中忽略這一轉(zhuǎn)換區(qū)域。2參數(shù)計(jì)算及元件選擇比較器采用單電源運(yùn)算放大器lm258做比較，比較電平可由2ask信號峰植檢波并分壓而得到，顯然分壓系數(shù)應(yīng)為0.5。峰值檢波器參數(shù)應(yīng)滿足：rc10/f=10ms。第3章系統(tǒng)測試3.12

17、ask調(diào)制解調(diào)電路仿真測試 圖3-1 整體電路圖 圖3-3 載波信號圖3-4 調(diào)試出來的2ask信號從這里我們可以發(fā)現(xiàn)電路調(diào)試出來的2ask信號是比較好的，這說明本次仿真的2ask信號的調(diào)制部分已經(jīng)完成得比較好了。圖3-5解調(diào)部分整流后的信號 圖3-6 解調(diào)完成后的信號 通過將圖3-6與圖3-2進(jìn)行比較，可以解調(diào)后的信號波形上基本與最初的基帶信號波形是一致的，這充分說明我們在仿真這一部分已經(jīng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。3.2焊接實(shí)物圖 焊接這一部分是由我來做的，這一部分在實(shí)際操作上有一些部分與仿真電路圖有一些出入，主要的就是一些電容、電感買不到對應(yīng)數(shù)值的，所以到最后都是用其他的串并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，所以實(shí)際

18、數(shù)值上難免有不可忽略的誤差，然后就是在焊接時(shí)沒有事先畫出實(shí)物布置圖，所以到最后出現(xiàn)了三根飛線。最后調(diào)試的時(shí)候出的結(jié)果不是特別理想，但基本還是實(shí)現(xiàn)了2ask的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的要求。心得體會本次課設(shè)的題目是“2ask數(shù)字傳輸系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)。在實(shí)際生活中，整體上，它由三部分組成，2ask信號的調(diào)制信道傳輸2ask信號的解調(diào)，而在本次課設(shè)中，我們只需要做出調(diào)制和解調(diào)兩部分就可以了。我們小組共有四個(gè)人，四個(gè)人分別負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、仿真、焊接以及最后的調(diào)試，我負(fù)責(zé)做的那一部分是去購買元件，來焊接。首先，在購買實(shí)物的過程中我就遇到了一些困難，仿真的時(shí)候直接是從軟件的元件庫里找合適的，因?yàn)楝F(xiàn)在用的那些軟件都比較成熟，所以元件庫里的元件也都比較齊全，而我在實(shí)際購買的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)不僅那些芯片很有可能沒有，連某些數(shù)值的電容電感也買不到。當(dāng)時(shí)做的事情就是聯(lián)系下同組的同學(xué)對相應(yīng)元件進(jìn)行修改，或者干錯(cuò)換一個(gè)方案。之后就是做的兩手準(zhǔn)備，跑了幾家，最后買了兩套方案的東西，都有個(gè)別的不全。后來回去后，幾個(gè)人一起想辦法，恍然大悟之下，想到買不到的數(shù)值的電容電感完全可以用數(shù)值相近的串并聯(lián)而成。至于那些芯片倒是找了幾個(gè)功能相近、可替代的，最主