-
世嘉科技职业技术学院
毕业设计说明书
(
论文
)
设计（论文）题目
:
2FSK
调制解调电路的设计
（锁相环
NE564
）
专
业
:
通信技术
班
级
:
通技
07-1
学
号
:
姓
名
:
李宗盛
指导教师
:
杨
柳
游
岩
松
二
00
九年十二月十五日
世嘉科技职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
学
生
姓
名
李宗盛
学号
07102070
86
班级
通技
07-1
专业
通信技术
设计（或论文）题目
指导教师姓名
杨柳
游岩松
职
称
助教
工程师
2FSK
调制解调电路 的设计（锁相环
NE564
）
工作单位及所从事专业
世嘉科技职业技术学院、通信
工程
四川长通科技责任有限公司
联系方式
备
注
用锁相环
NE564
设计一< /p>
2FSK
调制解调电路的设计。
基本要求
:
1
、
设计的电路能完成
2FSK
信息的调制解调
2
、
完成电路的仿真
进度安排：
第一阶段（
200 9
，
09~2009
，
10
）
：完成资料的收集；
第二阶段（
2009< /p>
，
10~2009
，
11
）
：完成硬件设计
,
即完成单元电路及总电路图的设计和工作原理的
叙述，电路性能指标的验算；
第三阶段（
2009
，
11~2009
，
12
）
：进行调试、仿真，编写报告准备答辩。
必须完成的
任务
1
、设计硬件的原理电路图；
2
、完成电路的调试、仿真系统。
3
、撰写详细的设计说明书，不少于五千字。
主要参考文献、资料
(
写清楚参考文献名称、作者、出版单位
)
：
[1]
张肃文．高频电子线路．北京：人民教育出版社，
1979
[2]
郑应光．模拟电子线路
(
一
)
．南京：东南大学出版社，
2000
[3]
阎石．数字电子技术基础．北京：高等教育出版社，
2005
[4]
于安红．简明电子元器件手册．上海：上海交通大学出版社，
2005
[5]
张立中．通信技术基础．北京：中国劳动社会保障出版社，
2008
审
批
意
见
备注：任务书由
指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。
教研室负责人：
年
月
日
世嘉科技职业技术学院毕业设计说 明书
(
论文
)
目
录
目
录
.............. .................................................. .................................................. .................. I
摘
要
.............. .................................................. .................................................. ..................
1
第
1
章
绪
论
.................. .................................................. ................................................
2
第
2
章
方案设计
............................... .................................................. ...............................
3
2.1
方案比较
............................... .................................................. ..............................
3
2.1.1
键控法
........ .................................................. ..............................................
3
2.1.2
模拟调制法
.............................. .................................................. ................
4
2.2
方案论证
......... .................................................. .................................................. ..
5
第
3
章
硬件设计
............................... .................................................. ...............................
6
3.1
器件介绍
............................... .................................................. ..............................
6
3.1.1
NE564
介绍
..................... .................................................. .........................
6
3.1.2
2CD4016
介绍
.
.... .................................................. .....................................
8
3.1.3
锁相环的基本工作原理
......................... .................................................. .
9
3.1.4
相位模型介绍
............................. .................................................. ...........
1
0
3.1.5
环路滤波器介绍
.... .................................................. ................................
1
0
3.1.6
压控振荡器介绍
.... .................................................. ................................
1
1
3.2
2FSK
调制电路设计
.................. .................................................. .......................
1
1
3.3
2FSK
解调器电路设计
................. .................................................. ....................
1
2
总
结
.............. .................................................. .................................................. ................
1
4
致
谢
.............. .................................................. .................................................. ................
1
5
参考文献
........................... .................................................. .................................................
1
6
附录
1
2FSK
调制电路
.................... .................................................. ...............................
1
7
附录
2
2FSK
解调电路
.................... .................................................. ...............................
1
8
I
世嘉科技职业技 术学院毕业设计说明书
(
论文
)
摘
要
本文采
用锁相环专用集成电路
NE564
，
实现了
2FS K
调制电路和解调电路的设计。
本设计首先对本次设计的思路进行的阐述
，对数字调制解调的基本原理、集成电路
NE564
的内部结构及基本工 作原理进行了详细的介绍，并基于
NE564
设计了
2FSK
调制解调电路，最后详细给出了制作电路的步骤和方法以及在制作过程当中的问题，
得出的结论。测试表明，该电路的中心频率
f
0
=5MHz
，在
Uim≥1V
，及无外部干扰，< /p>
解调后误码率为
0
。
关键词
2FSK
< p>；调制；解调；NE564
；
CD4016
< br>第
1
页
世嘉科技职业技术学院毕业设计说明书
(
论文
)
第
1
章
绪
论
“锁相环技术”
是近几年来迅速发展起来的一门技术，由于它的环路结构简单，
性能良好。在许多新型的
电子设备中，特别是在通信系统中，得到广泛的应用。随着
通信技术的发展，
锁相环技术所
以
能得到这么广泛的应用，
是由于其独特的优良性能所决定的。
本设计用到的锁相环
的跟踪特性，
可制成高性能的调制器和解调器，
它具有低 门限特性，
可大大改善模拟
信号和数字信号的解调质量。
在数字通信系统中，
由于数字信号具有丰富的低频成分，
不宜进行无线传输或长
距离电缆传输，
因而同模拟调制一样，
< p>需要将基带信号进行高频正弦调制，即数字调
制。与模拟调制相比，
数字调制并无本质区别，都属于正弦波调制，但是数字调制系
统也有自身的特点，
其技术要求与模拟调制系统也有不同。
一般来说，
数字调制技术
可分为两种类型：
一是利用模拟方法实现数字调制，
即把数字基带 信号当作模拟信号
的特殊情况来处理；
二是利用数字信号的离散取值特点 去键控载波，
从而实现数字调
制，这种方法通常称为键控法。常用的数字
调制方式有振幅键控（
2ASK
）、移频键
控（
2FSK
）、移相键控（
2PSK
）等。
随着科技的发展，
电子产品市场运作节奏也进一步加快，
涉及诸多领域的现代电
子技术已迈入一个全新的阶段，
如何把锁相环的强 大优势发挥出来，
就是目前电路研
究发展的方向了。把锁相环技术应用与
高频
2FSK
信号的接收解调中，从而使电路性
能得到进
一步的改善，这对数字电路来说也算是个不小的突破。
第
2
页
世嘉科技职业技术学院毕业设计说明书
(
论文
)
第
2
章
方案设计
2.1
方案比较
2FSK
信号波形图如
2-1
图所示，它是由调制信号去控制载波信号，用载波的频
率
来传递数字信息，即用所传递的数字消息控制载波的频率。
图
2-1 2FSK
信号波形图
根据设计要求及相关技术指标，可拟定键控法、模拟调制法等两种方案。
2.1.1
键控法
< br>调制器选用图
2-2
所示方案，
采用石英晶体振荡器构成两 个不同频率的载波发生
器，用模拟双向开关
CD4016
实现开关
1
和开关
2
，最后用集成运放构成加法电 路，
最终实现
2FSK
调制。解调器选用图
2-3
所示方案，以
LC
谐振回路实现带通滤波，
然后用两个模拟乘法器实现相干解调，最后用集成运放构成抽样判决器，实现
2FSK
信号的解调。
图
2-2
2FSK
信号键控法产生原理框图
第
3
页
世嘉科技职业技术学院毕业设计说明书
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论文
)
图
2-3
2FSK
相干解调法原理框图
2.1.2
模拟调制法
采用图
2-4
、图
2-5
所示方案实现 模拟调制解调，以高频锁相环
NE564
为主体，
辅以适
当外围元件即可实现。
若要构成适用的发射器及接收器，
只需增加合适的发射
功放及接收滤波、解调放大电路即可。
图
2-4
2FSK
信号模拟调制法产生原理框图
图
2-5
2FSK
模拟解调法原理框图
设计基本原理和系统框图
2FSK
系统分调制和解调两部分。
< br>(1)
调制部分：
2FSK
信号的产生方法主要有两种。第 一种是用二进制基带矩形脉
冲信号去调制一个调频器，如图
2-2
所示，使其能够输出两个不同频率的码元。第二
种方法是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，
如图
2-3
所示。这两种方法产生的
2FSK
信号的波形基本相同，只有一点差异，即 由
调频器产生的
2FSK
信号，在相邻码元之间的相位是 连续的，如图所示；而开关法产
生的
2FSK
信号，则分 别由两个独立的频率源产生不同频率的信号，故相邻码元的相
位不一定是连续，如图所示
。本次设计用键控法实现
2FSK
信号。表现为：
(a)
相位连续
(b)
相位不连续
(2)
解调部分：
2FSK
信号的接收主要分为相干和非相干接收两类，本次设计采用
非相干法
(
即包络解调法
)
，其方框图如下。用两个窄带的分路滤波器分别滤出频率为
第
4
页
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论文
)
f
1
和
f
2
的高频脉冲，
经过包络检波后分别取出它们的包络。
把两路输出同时送到抽样
判
决器进行比较，从而判决输出基带数字信号。
2.2
方案论证
比较而言，选用模拟调制法更为经济、可靠，
它具有低门限特性，可大大改善模
拟信号和数字信号的解调质量。而高频模拟锁相环
NE564
的最高工作频率可达到
50MHz
，采用
+5V
单电源供电，特别适用于高速数字通信中
2FSK< /p>
、
FM
调频信号的
调制、解调，无需外接复
杂的滤波器。实际上，此法案是几年前流行的一种方案。就
目前接收机技术来说，
锁相环因为起得天独厚的性能优势，
在接收机技术上可以有广
阔
的发展前景。
但是因为发送信号的频率比较高，
那么如何能够把这种信号很好的解
出来，
这成了锁相环技术的一种考验。
本文主要就是研究 利用锁相环，
接收高频信号，
并把它解调出来。
模拟调制法的设计就是在目前接收解调以及锁相环技术的蓬勃发展下，
把锁相环
技术运用与接收解调中，
抛弃原来的纯分离元器件电路，
而是利用高频锁相环集成电
路
NE564
，
从而把原始信号更好的还原出来。
利用锁相环集成电路不但使电路更加简
单，而且性能更好，充分体现了集成电路的优势。在未来的世界，锁相环电路将在通
信
领域大放光彩。随着集成电路技术的发展，目前市面上已有多类专用
2FSK
收发 芯
片，如
Microelectronic
Integrated
Systems
公司的< /p>
TH7108
、
TH71112
、
M ICRF500
芯片等。
第
5
页
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(
论文
)
第
3
章
硬件设计
要求使用高频模拟锁相环
NE 564
为基础，设计
2FSK
的调制解调电路。
3.1
器件介绍
3.1.1
NE564
介绍
高频模拟锁相环
NE564
是
Philips
Semi conductors
公司
(
荷兰菲利浦公司的产品，
< p>同类国产产品的型号有
XD564
、
L564
等。
NE564
最高工作频率可达到
50MHz
，采用
+5V
单电源供电，
特别适用于高速数字通 信中
FM
调频信号及
2FSK
移频键控信号的
调制、解调，而无需外接复杂的滤波器。
NE56
4
采用双极性工艺，
其外部引脚图和内部组成框图分别如图
3-1
和图
3-2
所
示。其中，
A
1
为限幅器，可抑制
FM
调频 信号的寄生调幅；相位比较器（鉴相器）
PD
的内部含有限幅放大器，以 提高对
AM
调幅信号的抗干扰能力；外接电容
C
< br>3
、
C
4
组成低
通滤波器，
用来滤出比较器输出的直流误差电压的纹波；
改变引脚的输
< p>2入电
流可改变环路增益；压控振荡器
VCO
的内部接有固定电阻
R
（
R=
100Ω< /p>
），只需外接
一个定时电容
Ct
就可产生振 荡，振荡频率
fv
与
Ct
的关系曲线如图
3-12
所示。
VCO
有两个电压输出端，其中<
/p>
VCO
0
1
输出
T TL
电平，
VCO
02
输出
ECL
电平。后置鉴相器
由单位增益跨导放大器
A
3
和施密特触发器
ST
组成 ，其中，
A
3
提供解调
FSK< /p>
信号时
的补偿直流电平及用作线性解调
FM
信号时的后置鉴相滤波器；
ST
的回差电压可通
过引脚<
/p>
16
外接直流电压进行调整，以消除输出信号
TTL
0
的相位抖动。
第
6
页
世嘉科技职业技术学院毕业设计说明书
(
论文
)
V+1
LGC
PC1
LP
LP
R
F1
B
F
GND
图
3-1
NE564
的外部
< br>1
2
3
4
5
6
7
8
N
E5
64
16
15
14
13
12
11
10
9
TTL0
HYS
AN0
FC
L
FC
L< /p>
VCO02
V+2
VCO01
由图
3-1
可知，
NE564
为双列直插
16
脚封装，各引脚的功能如表
3-1
所示。
表
3-1
NE564
引脚的功能
引脚
编号
1
英文缩写
引脚功能
引脚
编号
9
英文缩写
引脚功能
< br>VCO
输出
1
，
TTL
电平
VCC
，接
+5V
VCO
输出
2
，
ECL
< p>电平
振荡频率设置电
容引出端
图
3-2
NE564
的内部组成框图
V
+1
VCC
，接
+5V
环路增益控制端，电
流约为
200uA
鉴相器输入端，来自
分频器，占空比
50%
环路滤波引出端
VCO
01
2
LGC
10
V
+2
3
PC
1
11
VCO
02
4
LF
12
FC
1
第
7
页
世嘉科技职业技术学院毕业设计说明书
(
论文
)
5
LF
环路滤波引出端
信号输入端，占空比
50%
偏置滤波输入端
13
FC
1
振荡频率设置电
容引出端
模拟输出端
（用于
调解输出）
延迟设置端
（设置门限值）
TTL
电平输出端
（调解输出）
6
R
F1
14
AN
0
7
BF
15
HYS
8
GND
地端
16
TTL
0
3.1.2
2CD4016
介绍
CD4016
为
4
个独立的双向模拟开关，
控制输入端在输入高电平 时模拟开关导通，
低电平时截止。输入输出为双向，即可以由
IN/OU T
到
OUT/IN
，也可以反过来，此
芯
片广泛用于信号开关，削波，调制解调电路中。其引脚排列如图
3-3
所示，及内 部
结构如图
3-4
。
1
I/O
1
O/
I
2
O/
I
2
I/O
2
CTL
3
CTL
GND
1
2
3
4
CD
4016
< br>5
6
7
14
13
12
11
10
9
8
VCC
1
CTL
4
CTL
4
I/O
4
O/
I
3
O/
I
3
I/O
图
3-3
CD4016
外部引脚图
第
8
页