北京交通大学电子系统课程设计

1、国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告设计题目:模拟单工通信系统学院：电子信息工程学院专业：通信工程学生姓名：谭啸宇学号：10213082任课教师：马庆龙2013 年 7 月 16 日1设计任务要求12设计方案及论证22. 1 任务分析22.2方案比较22.3系统结构设计92.4具体电路设计 103制作及调试过程133. 1制作与调试流程133. 1制作与调试流程193. 2遇到的问题与解决方法 194系统测试194. 1 测试方法195系统使用说明205. 1 系统外观206总结206. 1本人所做工作206.2收获与体会206.3对本课程的意见与建议217参考文献211设计任务要

2、求设计并制作一个如图1所示的模拟单工通信系统，实现话音信号和遥控信号在所给定的 模拟信道中的单向通信。电路1：发射机电路2:模拟信道电路3：接收机图1系统示意图图2模拟信道电路基本部分（1）系统由发射机、模拟信道和接收机三部分组成，其中模拟信道为电路如图2所示的一 个元件参数给定的无源带通滤波网络，该网络的频率特性曲线、输入输出阻抗等参数须在模 拟信道电路制作完成后自行通过仪器测得，并在设计报告中的“任务分析”部分给出测试过程 及结果。（2）在发射机中设置一个3.5mm音频接口，通过该接口和音频线输入一路模拟 话咅信号（可用mp3播放器、计算机等作为音源），由发射机对其进行调制、放 大后通过双

3、绞线送入模拟信道，连接模拟信道后输出信号峰峰值应不小于 lvp-po（3）接收机应能够对接收到的信号进行放大、解调，述原出原来的音频信号，经过音频功 率放人后通过扬声器输出，声音应清晰响亮，无明显失真。发挥部分（1）增加遥控信号传输功能，可在发射机和接收机各设置一个开关来切换当前通信模式为 话音通信或遥控通信。在发射机屮设置编号为14的4个数字按键，在接收机屮相应设置4 个led,当按下发射机上任数字按键吋，接收机中相应的led应能够被点亮。在发射机和 接收机上各设置一个“话咅芍旨示灯和一个“遥控”指示灯，当切换到“话音“或“遥控”通信时，两端相应指示灯点亮。（2）增加其他有意义的功能。如自动

4、切换“话音，和“遥控”通信、“话音”和“遥控”信号同时 在信道中传输而互不影响、实现双声道立体声音频信号传输等。2设计方案及论证2. 1任务分析系统由发射机、模拟信道和接收机三部分组成，其屮模拟信道为电路如图2 所示的一个元件参数给定的无源带通滤波网络，该网络的频率特性曲线、输入输 出阻抗等参数须在模拟信道电路制作完成后门行通过仪器测得，并在设计报告中 的“任务分析”部分给出测试过程及结果。在发射机中设置一个3.5mm咅频接口， 通过该接口和音频线输入一路模拟话音信号（可用mp3播放器、计算机等作为音 源），由发射机对其进行调制、放大后通过双绞线送入模拟信道，ii连接模拟信 道后输出信号峰峰值

5、应不小tlvp-po接收机应能够对接收到的信号进行放大、 解调，述原岀原来的音频信号，经过音频功率放大后通过扬声器输出，声音应清 晰响亮，无明显失真。模拟信道制作完成后，测得增益最大处频率为213khz，幅度衰减到一半时 频率约为40khz,带宽约为sokhzo所制作信道为中心频率210khz左右，带宽为80khz的无源带通滤波器。要 该通过信道实现通信，需要将话咅/遥控信号调制为频率处于通频带屮的已制信 号，再在出信道后用对应的解调方式进行解调，加功放弥补信道衰减，从而实现 话音信号和遥控信号在该模拟信道中的单向通信。2.2方案比较幅度调制方案：其中发射机如图2-1调幅发射机框图所示，接收机

6、如图2-2调幅接收 机框图所示。»字按罐发射机图2-1调幅发射机框图i输入伯号放大/衰减调幅倍号检波器（二极竹峰包检波）低频佶号音/控切换开关接收机图2-22、频率调制方案:其中发射机如图2-3收机框图所示。i音频信号放大/衰减i"出信号ii脉冲整形（lm311）解码器(pt2272)数据接收显示调幅接收机框图调频发射机框图所示，接收机如图2-4调频接(pt2262)tt字按键数字基帯信号咅/控切换开关fm/fsk调制器(锁相环vco)(cd 1046)i載波信号 1栽波发生器 ii （振荡/分频器）i ： d1060 ）发射机图2-3调频发射机框图调频（s号.功率放人器

7、输出信兮（三极管）i辙入信号.放大/衰减信号(锁相环鉴频(cd4046)低频信号音/控切換开关文氏振荡器力案一:接收机图2-4调频接收机框图doc8 -va vc(? l|2-4kq ： n_12v 330pf ；:vcc :咅獗佶号卷出信号i脉冲整形(lm311)解码器(pt2272)ua741cd:r2b :r25 2.：4kq：:1n5399- :r29 ：5 ：1kq：:1()1c7 330pfdd.ml.:1m5399 0文氏振荡器方案-文氏振荡器方案三:r65kd 55%key=ac4-ih250pf*15vu2a-15vr31.8kq1h41481n4148三极管功放方案一:xw

8、m1xwm2三极管功放方案二:vcc功率放大器方案一:功率放大器方案二:乘法器方案一:乘法器方案二:a1 va/qvr13.9kq2ke51kq：iq4d6tq210i* lot丄曲皿=r-wv:51q：w- c工皿: ._1：0dhf : ：!： kq 2 3 r3. vcdavsiq£mc1496iq5102jaa r175 lf oaqr17530404r5_l<<5 est；：£r6s6.bkq检波器方案一:zfg1dde_virtual5ci qg10nfzsc1a1va7 0 vc2 19nf检波器方案1:d11n6096-uc3o2.3系统结构设计

9、选用幅度调制方案：1、发射机部分：话音信号和遥控信号切换进入乘法器，用文氏振荡器产生约200khz的载波对信号进行调制, 调制信号经过功率放人器后进入信道，如图2-5调幅发射机方案图所示。編码器（卩t2262）tt字按堆咅频借号发射机图2-5调帕发射机方案图所示2、接收机部分：信号从信道出來，经过二极管检波器进行解调，z后经过功率放人器进行放人，放人后 的信号分路给扬声器或解码器，播放声咅或显示指示灯，如图2-6调幅接收机方案图所不。(pt2272)tt尿tt枚s示音频功率放人器 （lu386）4is 侑号（一极讦峰w检波）i 入倍号低*&/揑切换 开关接收机图2-6调幅接收机方案图2

10、.4具体电路设计文氏振荡器:功率放大器：（lm386用proteus单独仿真）乘法器:检波器:c4v4c5key=a15vd3u益madrs5kd 50% jkey=a-wr21n41483制作及调试过程3.1制作与调试流程乘法器：如图2-10乘法器连接图屮给了一个-4v的偏置电压，后來为了方便最后调试，在633 的x2管脚加了一个抬升调制波包络的电位器，将-15v分压给x2管脚，调廿包络厚度，波 形如图2-11乘法器仿真波形图所示。图2-10乘法器连接图图2-11乘法器仿真波形图川了一个电位器去给t5v的直流稳压电源分压给偏置，调节电位器，使包络没冇产生 过调幅为止。文氏振荡器：先调节两个电

11、位器使其产生一个频率为210k的左右的止弦波（信道中心频率为210k）, 再川一个电位器给输出分压，调节分压电位器使输出峰峰值为3v到4v左右。根据信道参数，振荡器的输出频率需要200khz,其屮选用c=250pf,根据式2-1可以求 出，r-3. 18khzo文氏振荡器电路如图2-8文氏振荡器图所示，输出波形如图2-9振荡器仿 真波形图所示。rc图28文氏振荡器图图2 9振荡器仿真波形图（式 2j）包络检波器：在二极管包络检波电路中，截频需略大于3. 4khz ,根据式2-2可以计算出ro4. 7x107-5）。得到的电路图如图2-12包络检波连接图所示,波形如图2-13包络检波仿真波形图所

12、示。f =-2”rc（式 2-2）用式2-2计算出了电容电阻大小后，解调总是会有失真和噪声。最后我把电阻替换成 了电位器，一边调一边看仿真波形，发现可以解调出带有高频噪声的正弦波。等实物做出来 再根据影响大小考虑要不要再加一个滤波器。图2-13包络检波仿真波形图实际焊接小用电位器与固定电容并联，调节电位器使1/2p1rc大概为信号发生器输出频 率，解调示波形较细。低通滤波：调节电位器后使解调后的信号高频成分少。功率放大器：通过所设电位器以分压方式调节运放输入电压，改变输岀电压，起到调节增益的作用。应在实物完成后根据解调出的方波幅度进行调节。其中功率放人器连接如图2-16功率放大 器连接图所示，

13、波形如图2-17功率放大器仿真波形图所示。图2 16功率放大器连接图编码解码：pt2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 pt2272接收到信号示，其地址码经过两次比较核对示，vt脚才输出高电平，与此同时相应 的数据脚也输出高电平。pt2272对从din端子送入的拮号进行解码。所送入的编码波形被 译成字码，它含有码地址位，数据位和同步位，解码出来的地址码与所设置地址输入端进行比较。pt2262内置振荡回路，通过在0sc1和0sc2端外接一个电阻可构成一个精密的振荡 器。为确保pt2272能正确地对接收到的波形解码，要求pt2272的振荡频率与pt2262的

14、 频率相匹配。根据振荡频率计算表达式如式23,计算出pt2262振荡电阻选为1.2m欧，pt2272振荡 电阻选为200k欧。r 1000x16 ”“j =khz（式 2-3）编码器与解码器的连接电路图分别如图2-18编码器连接图和图2-19解码器连接图所 示。图2-18编码器连接图j05vpt2272m411jv20qk图2 19解码器连接图3.1制作与调试流程首先按照电路图将各单元在面包板上进行连接，并且使用信号发住器与示波器进行测 试，当测试成功之后再将各个单元焊到电路板上。具体的焊接顺序是首先是倍道，之后模拟 部分的顺序是发射机功率放大器、接收机功率放人器、文氏振荡器、前登放大器、乘法

15、器、 检波电路、咅频输入口和扬声器，数字部分的顺序是编码器、解码器、脉冲整形、开关和发 光二级管。在调试文氏振荡器的时候，我们将载波频率调制信号的中心频率210khz上。在 各个部分都调试成功之后，先将模拟部分与信道连通并进行调试。然后将数字部分不通过调 制与信道直接接通进行调试。然后再将数字部分通过信道传输，发现衰减十分严重，于是将 数字部分的编码辭输出接入乘法器进行调制，利用开关进行控制。之后对乘法器的偏置与接 收机检波电路中的电阻同时调整。由于检波电路中对于数字部分与模拟部分的频率耍求不 同，往往是模拟部分解调的好的时候数字部分的解调信号解码器无法识别，所以要找到一个 点，能够同时将数字

16、部分与模拟部分解调出來o3.2遇到的问题与解决方法数字部分电路电源为正负3v,而电源选用为止负15v直流稳压电源，所以采丿1电位器 分压。乘法器输出太大，调小峰峰值乂会改变频率，这里也采用电位器分压。解调后的信号较粗，高频成分多，随后在解调输出用部分加了一个rc低通滤波器，高 频成分被滤除很多。lm386经常坏，经同学提醒原来是在调试时不能接好电源示开启，应该先开启电源，调 至0v,再接入电路，然后调试时慢慢将电压升至15v。4系统测试4.1测试方法信道的调试：将信号发生器接至信道左端输入，输入接红线，黑线接地；示波器接至信道右端。使用 信号发牛器输入一个vpp二2v的正弦波，调节频率并在示波

17、器上找出振幅最大的频率为屮心 频率，记录此时的信道输出vppmax,与2v相比计算衰减量。将频率调大，使示波器振幅为 vppmax的一半，记录此时频率£屮。再将频率调小，是为vppmax的一半，记录此时频率彳如。 则带宽b为fup-fdouno文氏振荡器的调试：文氏振荡器是产生载波的模块。将发射机的电源及地线分别接好，用示波器测量振荡器 输出端口。使川示波器测量振荡器的输出频率。调节两个电位器共同调整振荡器的频率与幅 度，将频率调制信道的屮心频率附近。再调节分压电位器使输出在3到4v左右。乘法器的调试：乘法器是调幅模块。将一个频率在lk-4khz.幅度近似为500mv的正弦波输入到发

18、射机 输入端口。川示波器测量乘法器输出端口，乘法器调试连接图所示。旋转电位器，调节乘法 器的偏置电压，使包络没有过调幅。5系统使用说明5.1系统外观6总结6. 1本人所做工作由于一个人一组，所以我做了所冇工作。6.2收获与体会由于这是木科阶段最后一次电工实验了，我决定好好抓住这次机会，锻炼自己的能力， 于是我决定不与同学组队了，要自己独立完成这次课程设计的任务。刚开始拿到设计题目后，并没有明确的思路，于是我去网上查找了许多有关的资料，再 结合老师给的参考元件，慢慢整理了一些头绪出来。我了更好了完成设计，我把这次设计任 务细分了很多小块，比如设计一个正弦波发生器，设计一个功率放人器，设计一个乘法

19、器, 设计一个包络检波器，设计一个低通滤波器等等。然后我再按细分下来的任务，一点一点去 完成。戢先做的就是仿真，通过这次仿真我发现mutisim真的是一款非常好用的软件，只耍耐 心的搭建电路图，一些功能都能很好的通过这款软件体现出來，但是也要注意仿真结果往往 和实际结果冇着很大的差别，所以冇部分电阻在按仿真结果炸接时最好用电位器代替。设计好电路后就得去屮发市场买元件了。在屮发逛的时候一定要小心代购集团，这些代 购的摊位卖的东西并不多，但是他们却很清楚你所想要的东西在哪能买到，当你问他们你所 想耍的东西时，他们会骗你说有卖，但是得去仓库拿，其实他们是跑到专门卖你所想要的东 西的店铺里去拿货，然后

20、再以比专卖店更贵的价格卖给你，从而赚収差价。所以在中发逛的 时候一定要货比三家，更要注意店铺上方的标牌上所写的专营的物品，比如电阻就尽量去电 阻专营店买，电容就尽最去电容专营店买，那些一玄拿着电脑杳的商家的店铺千万不要去。买好材料后就是进行焊接的工作了。焊接我推荐使用三联板，有些同学觉得三联板比较 麻烦，线路比较复朵，更倾向于单联板，然后用拖焊的方法来焊接。其实只要你仔细把三联 版的特点摸透后，悍接起来能省很多事，而几用单联板拖焊稍冇不慎就容易短路，而三联板 的内置铜线能让你省很多导线和焊锡，并且接地接电源都很方便，因此我推荐使用三联版来 进行焊接。焊接好电路后就是调试了。调试时一定要注意不能把电路电源都接好后再直接启动电 源，这样做的话电源产住的瞬时峰值可能会烧坏你的芯片，所以要把电源先调0v接入电路, 接好电路后再慢慢调高电源电压值。然后实验室里的示波器有两种，一种是数格子数读值, 这种示波器波形效果显示的非常清晰，包络看的也非常