2ASK调制解调电路设计

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较高,查阅资料和实验证实,并联型石英振荡器频率稳定性会比较高。考虑到后级电路 对本振信号的阻抗,于是在振荡器末端添加一级射极跟随器,保证信号的稳定性和幅值 不受影响。
图 9 8MHz 本振产生电路
3.1.2 2ASK 调制电路 ADG608 芯片使用方法简单,没有使用乘法器需要太多的外围电路,由单片机直接控
二极管包络检波电路参数计算及元件选择
在图 2-7 中,设 R 1k 则 C 的选择应满足下述要求:
小信号调 谐放大
解调
单片机
温度显示
键盘
(b)无线接收系统
该系统的电阻为 50 欧姆时,输出功率大于 20mW;采用大信号峰值包络检波电路; 接收距离大于 10 厘米;温度信号通过单片机控制显示,采用 ASK 调制方式,在接收端 通过单片机控制,在液晶显示器上显示原温度信息。
(c)载波频率为 8 MHz.
课程设计考勤表

星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
课程设计评语表
指导教师评语:
成绩:
指导教师: 年月日
无线温度传输系统的设计与制作
一、 设计目的和意义
21 世纪的今天,科学技术的发展日新月异,同时也带动了测量技术的发展。温度是 工业、农业生产中常见的和最基本的参数之一。在一些特定温度监测环境下,测点距离 远,需要采用无线方式对温度数据进行采集。
课程设计任务书
学生班级: 电子卓越 1401 班 学生姓名: 王圆圆
学号: 5120140373
学生班级: 电子卓越 1401 班 学生姓名: 林晓强
学号: 5120141478
学生班级: 电子卓越 1401 班 学生姓名: 桑朝春
学号: 5120142269
设计名称: 无线温度传输系统的设计与制作
V1 12V
C1 100µF
L1 100µH
C2 0.1µF
L2
R1
100µH
20kΩ Key=A
25 %
Q1
2N3393
C4
R2
0.1µF 4.7kΩ
R3 1KΩ
C6 68pF
C5 680pF
VCC 12V
C9 100µF
C7 0.1µF
C8 20pF
C3 0.1µF
X1 HC-49/U_7MHz
2.3.2 ASK 解调
2ASK 信号解调的常用方法主要有两种:包络检波法和相干检测法。包络检波法的 原理如图 8 所示。带通滤波器恰好使 2ASK 信号完整的通过,经包络检测后,输出其包 络。低通滤波器的作用是滤除高频杂波,使基带信号(包络)通过。使用两路包络检波 电流,然后一路分压之后与另外一路比较,如果是 2ASK 信号的“1”信号过来,那么运 算放大器就输出高电平,如果是 2ASK 信号的“0”信号过来,那么两路都是 0 信号,则 运算放大器输出低电平,最后电平信号输入单片机,进行信息解码,即可恢复出数字序 列。
2.2 2ASK 信号发射端设计
在现代的无线通信系统中,需要在特定的频率上实现通讯。一般采用这样的方式: 本振信号通过振荡器产生,其产生的正弦波与低电平信号通过模拟开关合成之后,通过 高频功率放大器辐射到空中。
2.2.1 载波信号
题目要求载波频率 fc 为 8MHz。采用石英谐振器作为选频网络构成晶体振荡器其频 率稳定度较高,查阅资料和实验证实,并联型石英振荡器频率稳定性会比较高。考虑到 后级电路对本振信号的阻抗,于是在振荡器末端添加一级射极跟随器,保证信号的稳定 性和幅值不受影响。
课程设计学生日志
时间 12.05-12.08 12..09-12.10 12.11-12.13 12.14-12.15 12.16-12.17
12.18-12.19
12.20 12.21 12.22 12.23
设计内容 查阅资料,确定方案 设计总体方案 仿真载波产生电路并制作腐蚀板,调试电路输出稳定的 8MH 正弦信号 查阅资料,整理 2ASK 调制电路的实现方法,绘制 PCB 设计调试温度采集、调制、解调部分的代码,测试信号发射端电路 按最初的设计思路制作接收端电路并调试改正,发现问题后应用新的改 进电路实现了设计目标 接上天线,调试整体电路,实现设计功能 撰写设计报告,进行测试分析 尝试将所有模块搭建在一块 PCB 板上 答辩
图 5 高频功率放大器模块
2.3 接收端设计
2.3.1 小信号放大
采用基极分压偏置电路的共集放大电路,信号从基极输入,发射极输出,原理图中 为输入的耦合电容。三极管可以通过控制基极的电流来制集电极的电流,来达到放大的 目的。带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。本设计电路 的带通滤波器是利用 LC 谐振电路,该电路是带放大器的有源滤波电路。LC 谐振电路 能够起到滤除不需要的杂波、谐波,选出需要的频率的作用。
an 1,出现概率为 P;当 an 0 ,出现概率为(1-P)。
2ASK 信号的产生方法(调制方法)有两种,如图 1-1 所示。图 a)一般的模拟幅度 调制方法,不过这里的 b(t)由公式(1-1)规定;图 b)是一种键控方法,这里的开关电路
受 b(t)控制。二进制幅度键控信号,由于一个信号状态始终为 0,相当于处于断开状态,
起止日期: 12 月 5 日——12 月 22 日
指导教师: 魏东梅 李艳 胥磊
设计要求:
题目 3:无线温度传输系统的设计与制作 (一共 3 个小题, 3 个同学一组) 设计一温度信号的无线传输系统,系统的基本结构如图 1 所示。
发射天线
载波
调制
高频 功率放大

温度传感器
单片机
温度显示
接收天线
键盘 (a) 无线发射系统
3.2.2 2ASK 解调电路
图 12 ASK 信号产生和调制
图 13 2ASK 解调电路
3.2.2.1 二极管包络检波电路 本电路中是由二极管检波二极管 IN60P 和低通滤波器 RC 相串联而构成的二极管包 络检波电路如图
所示,检波电路是对已调幅信号进行处理的电路。
图 14 二极管包络检波电路
R6
20kΩ Key=A
25 %
R5 1KΩ
R4 4.7kΩ
Q2
2N3393 C10
XSC1
R7
0.1µF
1KΩ
A +_
B +_
Ext Trig +
_
图 2 本振电路仿真
2.2.2 ASK 调制
调制信号为二进制数字信号时,这种调制称为二进制数字调制。在 2ASK 调制中,
载波的幅度只有两种变化状态,即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一
本设计是以飞思卡尔 K60 单片机为控制核心设计的使用温湿度传感器 DS18B20 进 行温度采集的无线传输系统。控制器通过温度传感器实时监测温度变化,并在 OLED 上 显示温度的变化,设计的主要步奏是:通过 ASK 调制将采集到的温度信号调制到高频, 经过高频放大电路后利用自制天线进行信号的无线发射和接收,接收端进行小信号放 大、包络检波,得到调制信号再使用单片机读取传输过来的温度信号并利用 OLED 显示。 设计利用无线传输原理搭建了无线温度传输的一个简易系统,该技术的研究避免了远距 离布线所带来的施工困难、成本高的缺点。与传统的温度检测相比,可省去人工现场抄 表的麻烦,具有读数方便、测温准确、测温范围广,测量距离远等优势。
西南科技大学
课程设计报告
课程名称:
高频电子线路课程设计
设计名称:无线温度传输系统的设计与制作
姓 名: 林晓强 桑朝春 王圆圆
学 号: 512014(1478/2269/0373)
班 级:
电子卓越 1401 班
指导教师:
魏东梅 李艳 胥磊
起止日期: 12 月 5 日——12 月 22 日
西南科技大学信息工程学院制
无线温度传输系统包含了无线发射和无线接收模块,在设计制作过程中我们采用
了直径约为 0.1cm,长度为 80cm 的两根铜线作为收发天线。
OLED显示 (温度)
载波8MHz
2ASK调制
高频功率放大
10cm以上
小信号 调谐放大
2ASK解调
单片机
温度传感器 DHT11
单片机
OLED显示 (温度)
图 1 系统总体设计框图
制位选端,精度也更高。设计中是正弦信号,则需要一个负压芯片,我们是 ICL7660 芯 片,输入电压区间为 1.5V-12V,输出负电源电压,效率高达 98%,只需要滤波电路,运 用简单,由此构成调制电路,产生 2ASK 信号。
图 10 2ASK 调制电路 3.1.2 高频放大电路
晶体三极管 Q1 为甲类功率放大器,其集电极负载为 LC 选频谐振回路,谐振频率为 8MHz,电位器 R5 和 R7 可调节甲类功率放大器的偏置电压,以获得较宽的动态范围;晶 体三极管 Q2 为典型的丙类高频功率放大器,其基级无直流偏置电压。只有在载波的正 半周且幅度足够大时才能使功率管导通,其集电极负载为 LC 选频谐振回路,谐振在载 波频率以选出基波,因此可获得较大的功率输出。电位器 R6可调节丙类功率放大器的 放大增益。
2ASK信号
选频滤波
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
包络提取
比较器
选频滤波
包络提取
分压
2.4 信号采集与信号处理
图 6 2ASK 信号的包络解调
在本设计中,使用温度传感器采集温度信号,信号传回单片机,温度信号在单片机 内转化为固定周期、一定占空比的方波信号,然后控制模拟开关的选通脚,从而合成 2ASK 调制信号,然后经过发射、接受、解调还原方波信号,使用单片机采集运算放大 器的输出端的电平脉冲宽度,解码出温度信息,通过 OLED 显示出来。
图 11 高频放大电路
3.2 接收端方案
3.2.1 小信号放大电路 采用基极分压偏置电路的共集放大电路,信号从基极输入,发射极输出,原理图中 为
输入的耦合电容。三极管可以通过控制基极的电流来制集电极的电流,来达到放大的目 的。带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。本设计电路的 带通滤波器是利用 LC 谐振电路,该电路是带放大器的有源滤波电路。LC 谐振电路能够 起到滤除不需要的杂波、谐波,选出需要的频率的作用。
2.4.1 温度采集
DS18B20 是常用的温度传感器,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高 的特点,传回信号是 AD 信号,使用单片机的 AD 口就能采集到温度信号,方便快捷。
图 7 DS18B20 温度传感器
2.4.2 模拟开关 本设计使用 ADG608 模拟开关芯片,ADG 是 8 通道双向开关,可通交流信号,通过位 选端选定通路,. 在本设计中,我们只用到 1、2 两个通道,1 通道接本振信号,2 通道 接地处理,我们使用单片机分时选通这两个端口,就能产生 2ASK 调制信号。

LC 振荡器
载波 缓冲放大器
图 4 2ASK 键控法调制框图
模拟开关在电路中起接通载波信号或选通地信号的作用。
2.2.3 高频功率放大器与发射机
在设计高频功率放大器时,我们知道通常是用丙类放大器作为发射级末端功放,但 是载波幅度不足以驱动丙类放大器工作,于是在丙类放大器之前在加一级甲类放大器驱 动丙类放大器,最后方便信号有效辐射到空中。
故又称为通断键控信号(OOK 信号)。
开关电路
(b)
S2ASK(t)
载波发生器
S2ASK(t) K
cos ct
a)
用 b(t)控制电路 b)
图 3 2ASK 信号的产生方法
基于成本考虑,本设计调制部分选用键控法实现,总体设计方案如下图所示。
数字基带信号 b(t)
模拟 双向开关
2ASK 信号

缓冲放大器
个连续的载波,使载波时断时续的输出。有载波输出时表示“1”,无载波输出时表示
发送“0”。
2ASK 信号可表示为
e0 (t) b(t)cosct
(2-1)
式中,c 为载波角频率,是(他)为单极性 NRZ 矩形脉冲序列
b(t) an g(t nTb)
a
(2-2)
其中,g(t)是持续时间为Tb 、高度为的矩形脉冲,常称为门函数; an 为二进制数字,当
A0、 A1、 A2 EN Vss VDD
图 8 ADG608 模拟开关引脚功能图 位选端 使能端 负压 正压
S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6 、S7 、S8
输入端
D 输出端
三、 详细设计步骤
表 1 ADG608 模拟开关引脚功能表
3.1 发射端方案
3.1.1 载波产生电路 载波频率 fc 为 8MHz。采用石英谐振器作为选频网络构成晶体振荡器其频率稳定度
无线温度测量技术是一项很实用也很重要的技术,值得去研究掌握。它的应用领域 也相当广泛,可以应用到消防电气的非破坏性温度检测,电力、电讯设备的过热故障预 知检测,空调系统的温度检测,各类运输工具组件的过热检测,医疗与健康诊断的温度 测试,化工、机械等设备温度过热检测,前景十分可观。
二、 设计原理
2.1 系统总体方案
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