基于FSK调制的PC机通信电路设计报告

1、.；基于 FSK 调制的 PC 机通信电路设计报告一、目的、内容与要求目的：掌握用 FSK 调制和解调实现数据通信的方法，掌握 FSK 调制和解调电路中相关模块的设计方法。 初步体验从事通信产品研发的过程。课程设计任务： 设计并制作能实现两台 PC 机远程全双工通信的 FSK调制解调器电路，掌握用 MATLAB、orcad 进行系统设计及电路仿真。要求：合理设计各个电路，尽量使仿真时的频率响应和其他参数达到设计要求，尽量选择符合标称值的元器件构成电路。正确完成电路调试。二、系统总体方案设计带通1微分脉冲形成限放低通1（4阶）比较器FSK输入解调输出整流RS232接口电平幅度调整电路VCO低通2

2、（4阶）FSK输出驱动传输线fc=50KHzf0=35KHz,BW=20KHzfc=20KHzTL084LM339LM339TL084TL084CD404690159018MAX23274HC132TL084(1只)PC1PC2.；三、系统中各种滤波器设计以及仿真1.带通 1 滤波器设计指标：电路图如下：通带：26KHZ-46KHZ，通带波动 3dB；阻带截止频率：fc=50KHz 时，要求衰减大于 10dB带通 1 滤波器的作用是在接收端滤除信号带外噪声。经分析，采用 4 阶巴特沃斯带通滤波器可满足此指标。电路形式采用多路反馈(MFB)有源滤波器，电路形式采用多路反馈(MFB)有源滤波器，用

3、二级四阶带通滤波器串联实现。仿真电路图如下：.；2.低通 1电路图如下：二个低通滤波器的指标一样，可用一通带(020KHz)波动为 3dB，3dB截止频率为 20KHz 的 4 阶切比雪夫低通滤波器实现。频率响应仿真：.；3.低通 2电路图如下：低通 2 的作用是将 VCO 输出的方波变为正弦波形(滤除高次谐波分量)。由于高次谐波分量会造成对另一通路信号的干扰，对滤波器指标有较高要求。可用一个在通带 (050KHz)内波动为 3dB、3dB 截止频率为 50KHz 的 4 阶巴特沃兹低通滤波器实现。低通 2 滤波器设计指标：通带：0-50KHz，通带波动 3dB阻带截止频率：fc=100KHz

4、 时，要求衰减大于 25dB仿真图如下：.；4 限放电路设计电路图如下：限放电路采用过零点比较器(LM339)制作，比较电压为 0，即当输入信号的电压在零点处变化时，输出信号发生阶跃。比较电压的值就是R8 上的电压，即输入的直流电压在 R8 上的分压。要使比较电压为 0，则 R4 与 R8 的比值应尽量大，使 R8 上的电压尽可能接近于 0。在下图中，R4 与 R8 的比值为 10：1，所以进入电压比较器 LM339 第 5 脚的电压接近于 0，满足了比较电压的要求。另外，电路中要求 R3 与.；R1、R2 相加值的比值应等于 R4 与 R8 的比值，在实际电路中取R3=R4=100k，R8=

5、10k，R1=R2=5.1 k，符合了要求。仿真图如下：5.微分、整流、脉冲形成电路在下图中，R1 和 c1 构成一个微分电路作为方波信号的高电平输出。R2 和 c2 构成另一个微分电路，作为方波信号的低电平输出。.；6 比较器比较器的电路形式与限幅放大电路相同，如下图所示，只是比较电压不同。它的比较电压即 R1 和 R2 上的分压值，这个比较电压值也是输入的方波信号的高电平与低电平的平均值。这里取 R1=40K，R2=6k，R3=3k，R4=10meg,实际电路中，R2 为一 10K 可调电阻。仿真结果如下.；7.电平/幅度调整电路中心频率 f0=35kHz 时对应的电压为 1.9v,f=3

6、0kHz 对应的电压为1.74V，f=40kHz 对应的电压为 2.08V，这就是电路输出的直流电压分量和方波信号的电压范围。 其中直流电压就是 TL084 第 3 脚输入的电压 V1，即 5v 的电源电压在 R3 上的分压。 按比例计算得 R2、R3 的值。输出的方波信号的电压 Vo 由 R1、Rf 来调节，使之高低电平分别为1.74V 和 2.08V，电路图如下：仿真结果如下：.；8.RS232 接口实现电频转换的电路如下：9.驱动电路如下：.；10.VCO 电路：驱动器的电路形式与结构一般都具有以下两个特点：1 驱动器电路几乎都采用集电极开路输出的结构形式，因为这种输出形式的高电平几乎等

7、于外加电压。 通过调节外加电压使它可以在一定范围内输出比较高的电压去满足负载的要求， 而不受逻辑电平的限制。2 电路的输出晶体管具有比较强的负载能力，能够承受比较大的电流。另外，所有的驱动器都具有一定的逻辑功能，它的输入端都能与一种或几种类型的数字集成电路相容。本设计采用的驱动电路比较简单，用两只三极管制作，如下图所示。.；四、系统调试1.检查电源检查+5V、GND、-5V 是否正确，然后进行调试。2.调制调试（1）锁相环调试断开 S3。调整 R28，使 CD4046 的输出（4 号脚）为 35KHZ 的方波；在 S3 的圆脚加入调制数据，0 为 GND，1 为 5VCC，调整电位器R30，使

8、 CD4046 的输出分别为 30KHZ 和 40KHZ；（2）低通滤波器 2 的调试断开 S2，观察低通滤波器 2 的频率特性。S2 的圆角输入 Vpp 为1V， 频率为 5K-50K 的的正弦波信号 （每次增加 5KHZ） ， 在 U1 （TL084）的第 8 引脚观测输出波形，记录 Vpp，与仿真结果比较；（3）放大电路驱动连接 S2，在输出端（J7）观测并记录放大驱动电路的输出结果；3.解调调试：（1）带通滤波器 1 的调试在解调输入端（J1）加入正弦波（Vpp 为 1V，频率为20KHZ-50KHZ，每次增加 5KHZ） ，在 U1 的第 7 引脚观测其带同特性，记录与仿真结果比较（

9、2）限放电路记微分整流脉冲形成电路的调试.；把 J1 和 J7 的两端连接起来， 这时 CD4046 输出频率应为 35KHZ；观测 U3 的第 2 引脚，应为一方波，并于仿真结果比较。观测 U4 的第 6 引脚，即微分整流脉冲形成电路输出的信号，并与仿真结果比较。（3）低通滤波器 1断开 S1，在 S1 的圆脚加入正弦波（Vpp 为 1V，频率为5KHZ-40KHZ，每次增加 5KHZ） ，在 U1 的第 14 引脚观测其低通频率特性，并与仿真结果比较。（4）比较电路的调试把 J1 和 J7 相连，连接 S1 和 S2，断开 S3。此时，U3 的第 6 引脚的点位就是比较器的判决电位，调节 R23 使第 7 引脚的点位接近U3 的电位。实验调试时，比较在 S3 的圆脚加入“0”和“1”信号时U3 第 6 引脚的电位差大于 0.2V。五、总结本次课程设计分为软件部分和硬件部分