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1、第一章引言通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，他的应用越来越广泛。 通信的最终目的是远距离传递信息。 虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要进行远距离传输时，特别是在无线信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同模拟信号的频带传输时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：振幅键控（ ASK）、频移键控（ FSK）和相移键控（ PSK）。它们分别对应于利用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来承载数字基带信号，可以看作是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。理论上数字
2、调制与模拟调制在本质上没有什么不同， 它们都属于正弦波调制。 但是，数字调制是源信号为离散型的正弦波调制， 而模拟调制则是源信号为连续型的正弦波调制，因而，数字调制具有由数字信号带来的一些特点。这些特点主要包括两个方面：第一，数字调制信号的产生，除把数字的调制信号当作模拟信号的特例而直接采用模拟调制方式产生数字调制信号外，还可以采用键控载波的方法。第二，对于数字调制信号的解调，为提高系统的抗噪声性能，通常采用与模拟调制系统中不同的解调方式。频移键控是利用两个不同频率 F1 和 F2 的振荡源来代表信号 1 和 0， 其波形如图 1 所示，用数字信号的 1 和 0 去控制两个独立的振荡源交替输出
3、。对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为 B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号的带宽也是 FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即 Fb 值大，所以二进制频移键控的信号带宽 B 较大，频带利用率小。图 11频移键控 (FSK) 是信息传输中使用得较早的一种调制方式 ,它的主要优点是 : 实现起来较容易 ,抗噪声与抗衰减的性能较好 ,因此在中低速数据传输中得到了广泛的应用。在这次设计中，设计的就是FSK调制。电路中分那几块，各实现什么功能？电路需要用那些集成块来实现功能？需要运用到哪些元件？而电路图又要用什么软件来画？而电路板是如何的制作的？在本次设计中FSK的调制方法、原理让读者更好的
4、了解FSK的调制。第二章方案论证2.1 2FSK 信号的时域表达式：在二进制频移键控（ 2FSK）中，当传送“ 1”码时对应于载波频率，传送“ 0”码时对应于载波频率。其中，为频率为的载波的初始相位，为频率为的载波的初始相位。令为的反码，即则有:当时，;当时，。则 2FSK信号可表示为 :（1）其中，我们在分析中假设为单个矩形脉冲序列，其表达式为:由式 (1) 可知，相位不连续的2FSK信号可以看成是两个2ASK调幅信号之和。22.2 2FSK 信号的功率谱密度：可将 2FSK信号表示成两个2ASK信号的和，令 :其中为的反码，则相位不连续的2FSK信号可表示为2.3 2FSK 信号的产生2F
5、SK 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 (a)图所示，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 (b)图所示。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(c)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(d)图所示。本次设计用键控法实现2FSK 信号。方法一：调频法方法二 : 键控法图（ a）图（ b）图（ c）图（ d）3
6、第三章电路原理分析移频键控 2FSK调制有两种方法，一是调频法；二是键控法，即通过开关的位置不同选通不同的载波形成的。基带信号从“FSK基带输入”，直接加在 74HC4053的控制端S2 端，当基带信号为 “ 1”时，模拟开关接载波f1 ，输出第一路载波（ FSK载波输入 1）；当基带信号为“ 0”时，模拟开关接载波f2 ，此时输出第二路载波（FSK载波输入 2），最后得到 FSK调制信号输出。根据 FSK调制的基本原理，在本次设计中运用键控的方法对载波进行调制。由集成运放芯片 TL082将载波信号和调制信号进行放大后送入芯片74HC4053构成数字键控开关，74HC4053是一个三路二选一模
7、拟开关，通过它对两路输入信号进行输出选择。两集成块的引脚编号及其功能表如下TL082474HC4053将 TL082 的 4 脚接地， 8 脚接电源，其余管脚按原理图连接； 将 74HC4053的 8 脚接地，16 脚接电源，要使芯片工作，则其低电平工作的使能端6 脚也要接地，本电路使用但电源供电，所以7 脚也接地，另外由1、2 脚分别接载波1、载波 2， 10 脚接基带信号， 15 脚输出。用数字信号从74HC4053的“ S”端输入来键控两个不同的载波频率，即信号的符号是用二进制的基带信号“0”和“ 1”电平来表示的。“1”对应于载波频率f1 , “ 0”对应于f 2 。这种称为二进制频移
8、键控（ 2FSK）。即在基带信号输入端输入NRZ码，在载波信号输入端分别输入64K和 32K的正弦波信号，在调制输出端用示波器观察波形。第四章电路分析、设计本设计中运用键控的方法来实现FSK的调制，是要把两个载波正弦信号输入74HC4053(三路二选一模拟开关 ) ，实现调制的功能。因为从信号源发出的正弦信号都是双极性的 , 在把载波加到 74HC4053之前要把正弦波变为单极性。为了不让负载影响到前面的电路，本设计中还用到TL082 运放构成射极跟随器，又因为 TL082是双电源集成电路，而本设计中只用了一个电源，所以在运放前面加了两个电阻形成分压的形式来提高载波的零电位, 从而将双极性正弦
9、波变为单极性，使波形能5完全通过运放。然后将波形加到74HC4053的 1、 2 脚，将基带信号直接加到74HC4053的 10 脚，最后用示波器观察由15 脚输出的调制波形。电路中就只用TL082和 74HC4053两个集成块、 四个电阻、两个电容和 5 个连接器。所用的元件数目不多，电路制作不算复杂。第五章调试、测试分析及结果调试所需要的器材有： 1、信号源模块 2 、示波器信号源模块主要用来产生码速率为 15.625KHZ的 NRZ码以及 64KHZ和 32KHZ的正弦波（幅度为 3V）（用信号源模块上的 SW103S105来设置 NRZ码的码形为1000110110001101，用 S
10、W101，SW102来设置分频比为 128），将它们分别送入电路的基带输入端和载波输入端。用示波器观察调制输出端输出的波形，若为下图所示则说明这次所做的 FSK调制电路的功能实现。基带信号FSK调制信号第六章小结FSK调制电路主要需要集成运放芯片TL082，74HC4053三路二选一模拟开关这两个集成块来实现功能。学会了各种集成块功能的查法和对集成块的运用。在这次设计中用到的这两个芯片在网络上找不到中文资料，只有pdf 文档的英文资料，从这些英文资料中大概可以看出引脚的连接，和可以看出集成块的内部构造。但是用到具体的电路连接上，还是不太明白要如何连接。电路中分两大块，一是由前面的电阻及TL08
11、2 构成的对载波的极性转换，一是由674HC4053构成的模拟开关，实现基带控制载波形成2FSK。设计中运用到Protel99se软件，其步骤为：1、打开 Protel99se新建文件， Document 中新建一个原理图，要导入几个常用的封装，如 Miscellaneous Devices、Dos schematic libraries,从这些库中调出元件绘制原理图。2、生成网络表，新建一个pcb 文件，将网络表导入，手工布局，再进行自动布线。（要注意针对实际制作修改焊盘大小和线宽）完成电路板的制作把在 pcb 图打印出来，进行压板、腐蚀、钻孔再进行元件的焊接，电路板完成。最后进行电路板调试
12、。在这次设计过程中也遇到了一些问题， 首先是在设计电路时因以前没有自己设计过电路，对设计电路有些生疏，加上对要设计的题目不是太熟悉，还有不知道要用什么元件，对一些集成芯片的具体功能不了解。经过找了大量资料以及请问老师后才确定了现在的电路。接着是制电路图的问题了，虽然这次用到的不算是高频信号，不过还是要按制高频电路那样来制电路的，以防各导线之间形成干扰，其基本规则就是模拟信号要就近接地，地线要加宽，电路板比较小，在布线的时候出现了好多直角，所以制 PCB板布线布了好长时间。再一个问题就是在压板钻孔时，由于在制 PCB图时的疏忽没有设置焊盘大小，因焊盘过小导致第一块板没有做成功，接着我又重新制了 PCB图，最后成功地制成了电路板。接着就是调试电路，在调试电路时，通上电，加上基带信号和已调试好的载波后，用示波器观查输出的波形，发现波形失真，我又用示波器测两载波的峰峰值发现太大，于是重新调整两载波的峰峰值，然后重新加入。再测输出波形时发现还是失真，我就用探头从载波输入端开始测，测各元件引脚的波形，测到载波从 TL082 输出到74HC4053就发生了失真。 我就想可能是
