基于Multisim调制解调仿真电路设计(2)

因压控振荡器的压控特性如图2.3所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu 以ω0为中心，随输入信号电压()c U t 的变化而变化。该特性的表达式为

0()()u o c t K u t ωω=+ （2-13）

图2.3 压控特性

上式说明当()c U t 随时间而变时，压控振荡器的振荡频率ωu 也随时间而变，

锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0=ωi 的状态不变。

3 2FSK 调制解调电路设计

3.1 2FSK 调制电路设计原理

2FSK 叫做二进制移频键控或二进制频移键控。2FSK 信号产生的方法一般有两种：一种叫直接调频法，另一种叫频移键控法。

（1）模拟调频法：即直接利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。如图3.1所示： 模拟调频器S(t ) 2FSK

图3.1 模拟调频法

直接调频法是频移键控通信方式早期采用的实现方法。其优点是调制方便，设备简单，得出的是2FSK 信号，相位连续。

（2）键控法：即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。如图3.2所示： f 1振荡器反相器f2振荡器选通开关

选通开关相加器e （t ）

图3.2 键控法

2FSK 键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛，但设备要复杂些，得出的是2FSK 信号，相位不连续[10]。

该文采用键控法产生2FSK 信号，即用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。调制原理图设计如图 3.3所示。

开关

4066BD

基带

信号脉冲信号f 1双D 触发器2f 1变频电路

（产生正

弦波）

变频电路（产生正

弦波）2FSK

图3.3 2FSK 调制原理图

3.2 2FSK 调制单元电路的设计

要将时钟脉冲信号经过2FSK 调制成为2FSK 信号，我们采用一个受基带脉冲控制的开

关电路去选择两个独立的频率源作为输出。键控法产生的2FSK 信号频率稳定度可以做得很高并且没有过度频率，它的转换速度快，波形好。

（1）四双向模拟开关CD4066

CD4066的引脚功能如图3.4所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz 。各开关间的串扰很小，典型值为-50dB 。

图3.4 四双向模拟开关CD4066

输入的基带信号由转换开关分成两路，一路控制f1=32KHz 的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz 的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz ，当基带信号为“0”时，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz ，于是可在输出端得到2FSK 已调信号。四双向模拟开关仿真如图3.5所示。

图3.5 四双向模拟开关

（2）变频电路

变频电路是将输入的二进制数字基带信号通过控制载频转换成已调信号，即2FSK 调制信号。两路载频分别经射随、LC 选频、射随再送至模拟开关。其中LC 选频电路函

数： ，选频网络如图3.6所示。 12f LC π=

图3.6 变频电路图（3）2FSK调制的整体电路图的设计

图3.7 2FSK的Multisim调制仿真电路图（4）2FSK调制电路的仿真

图3.8 脉冲信号输出波形

图3.9 变频电路输出波形

图3.10 2FSK 的仿真效果图

3.3 2FSK 解调单元电路的设计

锁相环通常由鉴相器（PD ）、环路滤波器（LF ）和压控振荡器（VCO ）三部分组成，该文锁相环解调原理框图如图3.11所示。 压控振荡器

抽样判决模拟乘法器低通滤波器调制信号基带信号

定时脉冲

图3.11 2FSK 解调原理框图

（1）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3.12所示。

Ui （t ）Uo

U 图3.12 乘法器

（2）低通滤波器如图3.13所示。用低通滤波器LF 将和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压u C （t ）。

图3.13 环路滤波器

（3）压控振荡器的压控特性如图3.14所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu 以ω0为中心，随输入信号电压u c （t ）的变化而变化。该特性的表达式为

0()()u o c t K u t ωω=+ （3-1）

图3.14 压控特性

上式说明当u c （t ）随时间而变时，压控振荡器的振荡频率ωu 也随时间而变，锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0=ωi 的状态不变。压控振荡器的电路图如图3.15所示：

图3.15压控振荡器

（4）抽样判决电路LM311

工作原理：LM311是当2脚电压高于3脚电压时输出高电平，反之则输出低电平。引脚功能如下。

1脚GROUND/GND 接地

2脚INPUT+ 正向输入端

3脚INPUT- 反相输入端

7脚OUTPUT 输出端

5脚BALANCE 平衡

6脚BALANCE/STROBE 平衡/选通

8脚V+ 电源+

4脚V- 电源- 图3.16 LM311引脚图

图3.17 抽样判决电路图

3.4 2FSK解调电路的整体设计

2FSK解调电路的设计是采用锁相环进行解调，2FSK信号通过锁相环最终解调出数字基带信号。2FSK基于Multisim仿真的解调电路的整体电路设计图如图3.18所示。

图3.18 2FSK的Multisim的解调仿真电路

图3.19 2FSK的Multisim解调电路的仿真

4 2PSK调制解调电路设计

4.1 2PSK调制解调电路设计原理

PSK分为二进制相位键控（2PSK）和多进制相位键控（MPSK）。该文主要介绍2PSK 的调制与解调。在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。二进制移相键控信号的调制原理图如下所示。其中图4.1是采用模拟调频的方法产生2PSK信号，图4.2是采用数字键控的方法产生2PSK信号。本设计调制2PSK 时采用的是键控法[11]。

码型变换乘法器()s t 2()

psk e t cos c t

ω双极性不归零 图

模拟调频法 2()psk e t cos c t

ω0π

0180移相()s t 开关电路

图4.2 键控法

2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调，该文的解调器原理图如图4.3与2FSK 解调原理相同。 压控振荡器抽样判决模拟乘法器低通滤波器调制信号基带信号

定时脉冲

图4.3解调原理框图

4.2 2PSK 调制与解调电路的设计与仿真

2PSK 调制电路采用键控法调制，而解调电路的设计是采用锁相环进行解调，2PSK 信号通过锁相环最终解调出数字基带信号。2PSK 基于Multisim 仿真的调制解调电路的整体电路设计图如图4.4所示。

图4.4 2PSK调制解调电路图

2PSK调制仿真图与解调后的仿真图如图4.5所示。

图4.5 2PSK调制解调电路图仿真结果

5 2ASK调制解调电路设计

5.1 2ASK调制解调电路设计原理

在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：（1）模拟相乘法：通过相乘器直 …… 此处隐藏：2645字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……