2FSK调制解调电路的设计

一总体设计思路

1.1总体设计原理

时分复用（TDM）的基本原理是将传输时间分割成若干个互不重叠的时刻，各个信号按一定顺序占和各自的时隙，在发送端按顺序将各个信号进行复接；在收端，按照一定的顺序将各个信号分接。与频分复用相比，时分复用便于信号的数字化和实现数字通信，而制造调试的过程也相对比较容易，更适合采用集成电路实现。

2FSK时分复用通信系统由数字信源单元，数字调制单元，2FSK解调单元，位同步单元，帧同步单元及数字终端6个主要模块组成。其利用的是载波的频率不同传输信号。在2进制的状况下，利用频率为f1 载波来表示信号1，频率为f2的频率来表示信号0，实现信息的传递。

首先，由信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ）和位同步信号BS，再次，在调制模块中用键控法产生2FSK信号，然后对产生的2FSK的信号用过零检测法进行解调。波形在数字通信系统中，发端按照确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，而在接收端必须有准确的抽样判决时刻才能正确判决所发送的码元，所以应在接收端插入位同步。同时，在时分复用通信系统中，为了正确的传输信息，必须在信息码流中加入一定数量的帧同步码。

1.2系统框图

图1.1 系统框图

图中m(t)为时分复用数字基带信号,为NRZ码,发滤波器及收滤波器的作用与基带系统相同,本实验假设信道是理想的,收发端都无带通滤波器.

二模块设计原理及框图

2.12FSK调制单元

要将NRZ码经过2FSK调制成为2FSK信号主要有两种方法：第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其能够输出两个不同频率的码元；而另一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。在此，我们采用第二种方法（键控法）。键控法产生的2FSK信号频率稳定度可以做得很高并且没有过渡频率，它的转换速度快，波形好。图2.5 2FSK信号产生原理框图，图2.1.1为数字调制方框图,图2.1.2为数字调制电路原理图。

2.1.1 数字调制方框图

图2.1.2 数字调制电路图

2．2 2FSK解调单元

2FSK信号的解调方法有：包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等，在这个课程设计里我们采用过零检测法。

过零检测法是数字调频波的过零点数随不同载波而异，故检

出过零点数可以得到关于频率的差异。输入信号经限幅后产生矩形波序列，经微分整流后就形成与频率相应的脉冲序列。这个序列就代表着调频波的过零点，将其变换成具有一定宽度的矩形波，并经低通滤波滤除高次谐波，便能得到对应于原数字信号的基带脉冲信号，从而达到解调的目的。2FSK过零检测解调的方框图及电路图分别如下图所示：

图2.2.1过零检测解调的方框图

2.2.1整形单元设计

整形电路的主要任务是将输入正弦信号转变成方波信号。其中反相器74HC04的功能主要是：高速CMOS--六反相器、对称的传输延迟和转换时间。该电路的构成一个施密特触发器，把边沿变化缓慢的周期信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。设计电路如

图

图2.2.2整形电路

2.2.2 单稳单元设计

单稳单元的主要功能是对2FSK信号进行微分、整流处理并且控制脉冲宽度。芯片74LS123内有两组多谐振荡器。这个直流触发多谐振荡器的特点是由三种方法控制脉冲宽度，最基本的是选取外部的RC值来控制。IC内部已经有一个定时脉电阻。（内部时间选择电阻器只在LS122上），因此允许只外接定时电阻使用。其功能特点：清零终止输出脉冲；为VCC和温度变化补偿；直流触发是高电平或电平逻辑输入。74LS123管脚图如下：

图2.2.3 74LS123管脚图

设计单稳电路如下：

图2.2.4 单稳电路1

图2.2.5 单稳电路2

单稳1、单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器一起共同对TTL 电平的2FSK 信号进行微分、整流处理。电位器R 43和R 44决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度（应基本相等）。 2.2.3 低通滤波器的设计

低通滤波采用的是二阶有源低通滤波。它是一个选频回路，功能是使频率较低的信号通过，而抑制频率较高的信号。下图为简单的二阶有源低通滤波模型及其特性。 （1）通带增益

当 f = 0, 或频率很低时，各电容器可视为开路，通带内的增益

为f p 1v R A R

=+

（2）二阶低通有源滤波器传递函数

o p ()()()v V s A V s +=

()12

N i 1

2

1

1()

()11[

()]

R sC sC V s V s R R sC sC +

=

++

∥∥ 通常有C 1=C 2=C ，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数

()()()

()

p

O 2

I 13v v A V s A s V s sC R sC R =

=

++

(3)通带截止频率

将s 换成 j ω，令

可得 p 2

1(

)j3

v v

A A f f f f =-+

当f f =p 时，上式分母的模

p p 2

1(

)j3

f f f f -+=

解得截止频率

p 000.370.372πf f RC

=

==

根据以上公式，设计电路图如下：

RC

f /1π200

==ω

图2.2.6低通滤波电路

R48可以调节滤波器的频率特性及LPF信号幅度，LPF不是TTL 电平信号且不是标准的非归零码，必须进行抽样判决处理。反相器74HC04对抽样判决输出信号进行整形。

2.2.4抽样器的设计

抽样器的功能是将低通滤波后的信号还原为2FSK调制前的信号。主要是由双D触发器74LS74和两个反相器74HC04构成。芯片74LS74是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发D触发器电路模块。

设计电路为：

图2.2.7 抽样器电路