二进制相移键控(2PSK)调制电路课程设计

前言

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。传统的2PSK （二进制相位键控）调制可采用直接调相法即双极性数字基带信号与载波直接相乘的方法，也可以采用相位选择法即由振荡器和反相器电路来实现调制的方法。对数字信息进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。

相移键控在数据传输中,尤其是在中速和中高速的数传机中得到了广泛的应用。相移键控有很好的抗干扰性,在有衰落的信道中也能获得很好的效果。二进制移相键控(2PSK)方式是载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式，和模拟调制不同的是，由于数字基带信号具有离散取值的特点，所以调制后的载波参量只有有限的几个数值，因而数字调制在实现的过程中常采用键控的方法，就像用数字信息去控制开关一样，根据数字基带信号的两个电平，使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方式。当两个载波相位相差180度时，此时称为反向键控，也称为绝对相移方式。

本次设计实验旨在将理论和实践地结合。依据所学知识，利用Multisim软件进行实验电路设计和仿真。

目录

一、设计实验目的 (1)

1．掌握二进制相移键控调制的概念。 (1)

二、设计指标 (1)

三、原理框图介绍 (1)

四、单元电路设计 (2)

1.载波发生器模块—555脉冲发生电路 (2)

2.载波倒相器 (5)

3.信码反相器 (5)

4.模拟开关CD4066 (5)

五、整体电路图设计与仿真 (6)

1.整体电路图设计说明 (6)

2.总电路图及仿真结果 (6)

六、设计总结 (8)

参考文献 (8)

附件二：元器件清单 (9)

一、设计实验目的

1．掌握二进制相移键控调制的概念。

2．实现二进制相移键控（2PSK）调制电路的设计。

二、设计指标

1．设计一个2PSK调制器，用键控法产生2PSK伪随机序列1110010周期信号。

2．要求调制器的载波频率为100KHz。

三、原理框图介绍

在PSK调制时，载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，“1”码控制发180度相位，“0”码控制发0度相位。

PSK也可分为二进制PSK（2PSK或BIT/SK）和多进制PSK（MPSK）。在这种调制技术中，载波相位只有0和π两种取值，分别对应于调制信号的“0”和“1”。传“1“信号时，发起始相位为π的载波；当传“0”信号时，发起始相位为0的载波。2PSK的调制原理如下图所示：

图1 2PSK调制原理图

图2 2PSK时间波形图

四、单元电路设计

1.载波发生器模块—555脉冲发生电路

（1）555定时器的介绍

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，它不仅用于信号的产生和变换，还常用于控制与检测电路中。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，输出驱动电流约为200mA。

555的内部电路框图和外引脚排列图。

图3 555电路的内部电路

（2）555电路的工作原理

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它们分别使高电平比较器A1同相输入端和低电平比较器A2反相输入端的参考电压分别为VCC/3和2VCC/3，A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电开关状态。当输入信号输入并大于VCC/3时，触发器复位，555的输出3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于2VCC/3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。RESET是复位端，当其为0时。

(3)方波发生器电路及仿真结果

图4 载波发生器电路图5 载波发生电路仿真图

(4)正弦波发生器电路及仿真结果

图6 正弦波发生器电路

图7 正弦波发生器仿真图

2.载波倒相器

图8反相器

模拟信号的倒相通常采用运放倒相器。如4.4.1所示，电路由U2，R8，R10，R11组成，来自内载波发生器产生的正弦波输入到反相器的输入端13脚，在输出端即可得到一个反象的载波信号，即π相载波信号。

图9同相反相波形对比图

3.信码反相器

由U4B：74LS04N组成

4.模拟开关CD4066

CD4066是四双向模拟开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输，具有比较低的导通阻抗，导通阻抗在整个输入信号范围内基本不变。CD4066由四个相互独立的双向开关组成，每个开关有一个控制信号，开关中的p和n器件在控制信号作用下同时开关。这种结构消除了开关晶体管阈值电压随输入信号的变化，因此在整个工作信号范围内导通阻抗比较低。与单通道开关相比，具有输入信号峰值电压范围等于电源电压以及在输入信号范围内导通阻抗比较稳定等优点。

五、整体电路图设计与仿真

1.整体电路图设计说明

在本次设计实验中，由555振荡器及其它原件组成的单谐振荡器电路产生频率为100KHz 的方波信号，经由三级滤波电路时滤除多次谐波，产生了频率为100KHz的正弦波信号。该正弦波信号一路由载波倒相器输入模拟开关CD4066的4号引脚，另外一路直接输入到模拟开关CD4066的1号引脚。脉冲信号通过模拟开关CD4066的5号引脚和13号引脚来控制开关的闭合状态（高电平时接通，低电平时断开）：当为“1”码时，通过对5号引脚的控制将由4号引脚输入的π相正弦波信号从3号引脚输出；当为“0”码时，通过对13号引脚的控制将由1号引脚输入的0相正弦波信号从2号引脚输出。最终将2号引脚和3号引脚输出的信号相加即为调制后的2PSK信号。

2.总电路图及仿真结果

图10总电路图