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2DPSK课程设计实验报告
信息与电气工程学院
课程设计说明书
(2010/2011学年第一学期)
课程名称:
电子线路
题目:
2DPSK数字调制电路设计
专业班级:
通信0802
学生姓名:
***
学号:
指导教师:
设计周数:
1周
设计成绩:
基本原理与系统框图
由于数字信号的传输优于模拟信号,所以数字信号的传输越来越重要。
虽然近距离时可以由数字基带信号直接传输,但是进行远距离传输时必须将基带信号调制到高频处才能在信道中传送时尽量保持较高的准确率。
二进制移相键控是二进制数字信号调制基本方式之一,其包括两种方式:
绝对移相方式(2PSK)和相对(差分)移相方式(2DPSK)。
绝对移相方式存在一个缺点,即倒“π”现象,且一旦发生基带信号将全部取反。
而相对移相方式则是由两相邻载波波形的初始相位之差决定的,可以很好地克服倒“π”所引起的误码。
因此,在实际中一般不采用2PSK方式,而采用2DPSK方式。
移相键控是指载波的相位受数字信号的控制而改变,通常用相位初始0来表示“0”,用180来表示“1”。
二进制相对移相键控2DPSK信号的参考相位不是本地载波的相位,而是相邻的前一位码元的载波相位。
2DPSK信号的产生只需要在二相调制前加一套相对码变换电路就可以实现,2DPSK的调制框图见图1。
图1相对(差分)的移相方式调制框图
相对(差分)移相方式(2DPSK)对应的调制系统如图2所示:
图2相对(差分)移相的调制系统
其中差分编码的具体实现功能就是将基带信号码(绝对码)通过模二处理转化为相对码(2DPSK码)。
将得到的相对码与载波相乘从而在信道中传输。
方案选型与元器件清单
一、设计电路使其能产生两种不同相位的正弦波
1、利用74ls74(双上升沿D触发器)对输入的时钟信号进行二分频,输出为原信号频率的一半的时钟方波信号
2、利用放大器和电感电容组成滤波器(带通滤波器),将方波时钟信号转换成正弦信号
3、射随器的输入阻抗答输出阻抗小,在电子技术中应用非常广泛。
它能使信号电压最大程度地往后传递。
因此利用射随器能够保证信号在传输过程中衰减最小。
4、利用三极管的发射极和集电极点位相反的特性分别输出两路相位相反的正弦波信号,作为2DPSK信号调制实验的载波信号。
其特点使频率相同初始相位相反,即可根据初始相位的不同进行二进制的数字调制。
二、AK(绝对码)编译成BK(相对码)
1、74LS74的1、4引脚解电源,3号引脚解BS-IN(同步信号),5号引脚(Q)输出到74LS86。
2号引脚与74LS86的输出相连,得到上次的输出信号后为下次信号的输出做准备。
2、74LS86的输入端为Q和AK(绝对码),输出接到六反相器和双上升沿d触发器的2号引脚上。
3、74HC04利用2个反相器对绝对码编译的相对码的波形进行整形,使输出的波形为规范的方波。
输出连接到4051的10、9、11号引脚上用于控制调制波形的输出。
4、注意频率设置的方法:
因为74LS74的作用是四分频,所以BS-IN的频率应为AK频率的2倍。
此时在74LS86的2个输入端上,5号引脚的输入脉冲为AK脉冲周期的2倍。
两者异或的输出为相对码。
但此时5号引脚的输入会有一定的延迟,所以相对码的波形会有失真,为不规范的方波。
三、相对码控制初始相位相反的两种正弦波的输出。
4051将集电极输出接X7,发射极接X0。
当相对码BK为0时,ABC为000,此时选中X0引脚的信号输出;当相对码BK为1时,ABC为111,此时选中X7引脚的信号输出。
在4051输出端根据波形起始相位的不同得到相对码的数字信号,在经过码反变换得到相应的绝对码的信息。
四、2DPSK信号的输出
把4051的输出端接射随器,将信号最大程度地输出。
得到2DPSK的以模拟信号作为载波的调制信号的波形。
五、器件清单
表1器件清单
电阻
电容
电感
10k:
4个
0.1F:
1个
33uF:
一个
4.7k:
4个
100pF:
2个
0.1k:
4个
1k:
1个
0.3k:
1个
0.2k:
1个
芯片:
一个74ls74(双上升沿D触发器)
一个4051(八选一模拟开关)
一个74ls86(四二输入异或门)
一个74hc04(六反相器)
导线若干、电路板一块
运行详细描述
频率为4.43MHZ的晶振时钟方波信号经过74ls74进行二分频,得到频率为2.215MHZ的时钟方波信号。
经过滤波电路,时钟方波变成相应的正弦波。
阻容耦合电路使信号继续往下传递。
射随器的输入阻抗很大,输出阻抗很小。
利用这一特性能保证信号传输过程中衰减足够小。
由三极管组成的放大电路,其发射极和集电极的点位相反,由发射极和集电极引出的信号为初始相位相反的两路正弦波信号,用于区分二进制的两位编码信息。
另一个74ls74芯片的连接方式完成的是四分频的功能。
因此定位时钟的频率应为绝对码信息频率的两倍。
这样在74ls86的输入端另一路信号的周期是绝对码信号的两倍。
经过74ls86异或后输出的就是相对码的信息。
同时74ls86的输出端又与74ls74的2号引脚相连,控制下一个信号脉冲的输出。
用4051控制信号调制的信号输入应为方波,所以要将得到的相对码信号经过74hc04进行信号的整形,使其输出为相对规范的方波。
4051的X7端口和集电极相连,X0端口和发射极相连,A、B、C均和74hc74的输出连接。
当相对码BK为0时,ABC为000,此时选中X0引脚的信号输出;当相对码BK为1时,ABC为111,此时选中X7引脚的信号输出。
Vee和INT两个引脚要接地。
最后经过一个射随器将相对码的编码波形最大程度地输出即可得到调制信号的正弦波波形。
实际的硬件电路
图3硬件电路
课程设计中出现的问题及处理方法
一、初步分工
1、主要由殷亚文、肖李纪仿真
2、主要由杨佳丽、索小龙硬件调试
3、主要由胡倩、李顺波硬件布线及焊接
二、部分故障分析
1、焊接过程中,由于外接的导线过短,造成调试接触不良,影响实验结果。
2、硬件调试过程中出现一些虚焊点。
还有一些器件没有接电源和地线。
3、硬件焊接要求器件的分布合理,方便后期的硬件调试。
4、硬件向实验箱引导线时过短,导致导线连接点过多,波形失真严重。
三、解决方法
1、考虑PCB尺寸大小,确定特殊元件的位置,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。
2、按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
3、以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。
元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
4、正确使用示波器。
发现问题时要每个器件逐个的进行测试。
用示波器观察每个器件的输出是否正确,耐心的查找错误的地方。
必要时也可用万能表来测试所用器件是否合适。
例如可用外能表检测所用电阻的阻值是否为10k等。
5、先确定一条电源线和一条地线的分布,再将其他的器件均匀分布在板子上。
这样既可以节约不必要的连线也方便后期的调试过程,可谓一举俩得。
特别要注意焊接过程中的虚焊和漏焊问题。
6、直接用一根长导线代替。
课程设计个人总结
为期一周的课程设计结束了,课程设计给人这样一种感觉:
“课程设计才是真正掌握知识的时候”。
的确,在课程设计中,我们都有不少的收获,这不仅是我们队理论知识的进一步升华,把它应用到实际中,从而进一步了解我们这门课程,跟进一步了解我们这门专业。
而且我们还可以通过课设来接触不同德软件。
使我们掌握多方面的知识,有意于我们今后在社会中发展。
在课程设计中首先要进行电路设计:
先构思电路的实现过程,选择合适器件实现相应的功能。
数据分析:
数据的设置要能够准确的实现电路的功能,数据设置不正确可能会造成板子烧坏等后果。
仿真模拟:
在硬件实现之前要先进行仿真,确定可以实现所要求的功能时才能进行实际操作。
这样能保证不浪费硬件器材和节约设计时间。
硬件焊接:
合理布局元器件后进行焊接。
硬件调试:
要求能熟练地使用示波器。
出现问题是要能够进行合理的分析。
耐心的检察错误。
整个过程中的每个环节都会出现问题,在不断的请教老师和同学的过程中不断地总结经验教训。
最终收获的不仅是知识还有解决问题的方法和技巧!
通过这次课程设计还让我们知道了,我们平时所学的知识如果不加以实践的话等于纸上谈兵。
课程设计主要是我们理论知识的延伸,它的目的主要是要在设计中发现问题,并且自己要能找到解决问题的方案,形成一种独立的意识。
我们还能从设计中检验我们所学的理论知识到底有多少,巩固我们已经学会的,不断学习我们所遗漏的新知识,把这门课学的扎实。
当然在做课程设计的过程中总会出现各种问题,在这种情况下我们都会努力寻求最佳路径解决问题,无形间提高了我们的动手,动脑能力,并且同学之间还能相互探讨问题,研究解决方案,增进大家的团队意识。
在这一周的课程设计中,让我们体会最深刻的就是对各种器件的了解不够深刻,使得在使用的过程中出现很多误区,无法得到理想的实验结果,所以我们应该在今后的学习中珍惜每一次的动手实践机会,积累经验,为以后的工作打下坚实的基础。
通过本次的课程设计,我在学习方法、逻辑思维、分析和解决问题的能力等各个方面都有了长足的进步。
在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我们的设计思维,增加了实际操作能力。
在让我们体会到了设计电路的艰辛的同时,更让我们体会到成功的喜悦和快乐。
这周的课程设计不仅提供给我们更加深入了解理论知识的机会,而且还提供给我们独立分析和解决各实际问题。
总的来说,学到了很多东西,受益匪浅。
以后要好好把握这种机会。
参考文献
[1]张新喜,等.Multisim10电路仿真及应用[M].北京:
机械工业出版社,2010
[2]康华光,等.电子技术基础[M].高等教育出版社,2006
[3]黄培根,等.Multisim10计算机虚拟仿真实验室[M].北京:
电子工业出版社,2008.
[4]陈兆仁,等.电子技术基础实验研究与设计.北京:
电子工业出版社,2000.
[5]高吉祥,等.电子技术基础实验与课程设计.北京:
电子工业出版社,2002.
[6]王俊峰,等.电子产品开发设计与制作.北京:
人民邮电出版社,2005.
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
(签字)
年月日
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