模拟收发机系统仿真与验证

论文总字数：26572字

摘 要

本文研究了在模拟通信系统中收发机内部的FM调频与鉴频原理。在FM调频原理上采用了直接调频原理。利用直接调频电路中的晶体振荡器调频电路以及锁相环调频电路设计了两款实用的FM调频电路。在鉴频方向上分别采用了使用广泛的移相乘积鉴频电路以及锁相环鉴频电路进行实验设计。并且另外设计了一个锁相环电路。

本次设计使用到了三种调制解调芯片，分别是MC2833、MC3361以及NE564。由摩托罗拉生产的MC2833以及MC3361分别组成设计了一个FM调制解调电路。在晶体振荡器调频电路上使用了MC2833芯片；在移相乘积鉴频电路上使用了MC3361芯片。在锁相环调频以及锁相环解调电路上都使用了锁相环芯片NE564。另外单独的锁相环电路设计中也使用到了NE564芯片。

本次设计首先在PADS软件上进行原理图绘制，检测通过以后进行PCB版图绘制。印刷电路板出厂以后进行元件的焊接以及设计功能的验证。

关键字：调频 鉴频 MC2833 MC3361 NE564 PADS

The simulation and verification of transceiver system

Abstract

This paper studies the frequency modulation and demodulation principle within the transceiver in analog communication system. In the principle of frequency modulation, the principle of direct frequency modulation is adopted. By using the crystal oscillator frequency modulation circuit and the phase locked loop frequency modulation circuit of the direct frequency modulation circuit, two practical FM frequency modulation circuits are designed. In frequency demodulation, the use of a wide range of phase shift product frequency demodulation circuit and phase locked loop frequency demodulation circuit are used in the experimental design. In addition, a phase locked loop circuit is designed.

This design uses three kinds of modulation and demodulation chips, which are MC2833, MC3361 and NE564. The design of FM and frequency demodulation circuit is composed of MC2833 and MC3361, which is produced by Motorola. The MC2833 chip is used on the frequency modulation circuit of the crystal oscillator, and the MC3361 chip is used on the phase shift product frequency discrimination circuit. NE564 is used in PLL demodulation circuit. In addition, the NE564 chip is used in the design of the phase locked loop circuit.

This design firstly carries on the schematic drawing in the PADS software , after the examination continue to carry on the PCB layout drawing. After the printed circuit board completed, verified member of welding and design features.

Keywords: FM frequency demodulation MC2833 MC3361 NE564 PAD

目录

摘要 1

Abstract 2

目录 3

第一章 绪 论 4

1.1引言 4

1.2 PADS软件简介以及PCB设计概况 5

第二章 理论依据 7

2.1 FM调频原理 7

2.1.1角度调制的基本概念 7

2.2 调频信号的产生与解调 8

2.2.1 调频信号的产生 8

2.2.2 调频信号的解调 10

第三章 选取对应的调频与鉴频芯片进行原理图设计 13

3.1 MC2833调频电路 13

3.1.1内部结构及主要技术指标 13

3.1.2 MC2833的工作原理 14

3.1.3 MC2833调频电路 15

3.2 MC3361鉴频电路 17

3.2.1 MC3361鉴频原理 18

3.2.2 MC3361内部结构以及主要技术指标 22

3.2.3 MC3361设计鉴频原理图 24

3.3 NE564鉴频电路 28

3.3.1 NE564芯片结构以及特性介绍 28

3.3.2 NE564芯片鉴频原理分析 31

3.3.3 NE564鉴频电路设计以及原理图绘制 32

3.4 NE564 FM调频电路设计 34

3.4.1 NE564调频原理 34

3.4.2 NE564调频电路设计以及原理图绘制 35

3.5 NE564设计PLL 37

第四章 PCB版图设计与焊接 39

第五章 电路板功能验证与结果输出 40

第六章 设计总结与心得体会 40

第七章 致谢 41

1. 绪 论

1.1引言

模拟发信机提供对数字中频传送过来的中频信号进行中频模拟放大滤波、上变频以及射频滤波和放大等功能。而模拟收信机则提供对天线接收信号进行射频低噪声放大滤波、下变频以及中频模拟滤波放大等功能。本次设计我们完成FM的调制与解调的任务。具体任务要求为利用相对应的模拟芯片设计FM的调制与解调电路图，在PADS中画出相对应的原理图然后找到每个元件所对应的PCB封装，进行PCB版图绘制。绘制完成后进行印刷焊接并检测电路正确性。

近代通信手段发展十分迅速。总体来说一共经历了三个最为主要的阶段。

（1）初级时期的通信阶段

19世纪30年代末，当时摩尔斯发明了有线电报。随着电报的广泛使用，人们进入了电通信的时代。直到后期贝尔发明的电话，以及电话投入实际的使用，乃至无线电广播系统的推出都在这段时期。

70年代末，全球第一个电话交换系统开始使用，专用人员可以进行拨打电话。

在1888年，德国物理学家海因里希.鲁道夫.赫兹（Heinrich Rudolf Hertz），首先证实了电磁波的存在。对电磁学产生了很大的贡献^[1]。

在20世纪初，弗莱明这位来自英国的年轻的电气工程师发明了现在最为广泛使用的电子元器件—二极管。

在1906年，当时还没有无线电广播。美国的物理学家费森登经过一些列实验终于成功研制出无线电广播系统。

（2）近现代阶段的通信

从1948年香农提出的信息论到后期直播长途电话以及人造地球卫星人造通信卫星的发射，至后期的数字传输以及彩色电视业务开展都在这段时期之内。

（3）现代时期的通信阶段

1980年开始慢慢出现了个人计算机和计算机局域网。90年代开始的无线通信技术以及蜂窝电话技术都在这一时期之内。

FM调频技术在模拟通信文化的浪潮下得到了飞速的发展，频率调制被广泛用于调频无线电广播。它也可以用做遥测，雷达，地震勘探的双向无线电系统，以及音乐合成，磁带记录系统和一些视频传输系统。在无线电传输，调频的一个优点是，它有较大的信噪比，因此，拒绝射频干扰比相等功率调幅（AM）信号更好。由于这个原因，大多数音乐通过FM无线电广播。

1.2 PADS软件简介以及PCB设计概况

EDA软件当中的PADS是Mentor Graphics的逻辑电路的原理图绘制以及PCB版图绘制的工具。

PADS SE的软件应用能力包含有版本配置功能、设计定义功能以及自动电路设计功能。若专业设计相关电路的工作人员需要更加高级或者高速的功能，则可以选择PADS SE软件进行相关的设计工作。

将PADS9.2之后版本与之前的PADS版本相对比较可以发现增添了许多较为实用的功能，例如可以在PCB界面当中显示Via、Trace和Pad的网络名以及可以在Layout布局和Router布局之间快速的进行切换等等一系列实用的功能，十分的好用。还有，最为重要的一点是PADS软件支持win7的系统。在许多EDA软件不能兼容win7的情况下，PADS开拓更大的市场。现如今大多数的设计师使用的PADS版本都是PADS2007，所以PADS设计实现了从高版本向低版本兼容的功能。

在本次设计当中使用到的PADS版本的为PDAS9.5版本，计算机系统为win10。

PCB是印刷电路板的简称，是一种重要的通信元件。PCB是采用电子印刷术制作的，所以又被称为“印刷”电路板。

PCB的生产流程：

一、联系厂家；

二、开料；

三、钻孔；

四、沉铜；

五、图形转移；

六、图形电镀；

七、退膜；

八、蚀刻；

九、绿油；

十、字符；

十一、镀金手指；

十二、成型；

十三、测试；

十四、终检。

1. 理论依据

2.1 FM调频原理

正弦载波有三个参量：幅度、频率和相位。调制过程中一种方法是将原始信号加在载波信号的幅度上，另一种方法是将原始调制信号加在载波的相位或者是频率当中。在调制过程中，如果调制信号是加载在载波的相位上那么这种调制被称为相位调制（PM）。如果调制信号是加载在载波的频率上那么这种调整放送被称为频率调制（FM）。

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