高频幅度调制器.doc

课程设计说明书 幅度调制器 系 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 贺 腾 指导教师：张松华 职称 讲师 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子0804 完成时间： 2010-12 课程设课题任务书系：电气与信息工程系 专业：电子信息工程 指导教师张松华学生姓名贺腾课题名称幅度调制器内容跟器材内容：主要利用MC1496设计幅度调制器实验仪器设备： 高频信号发生器 1台 数字存储示波器 1台 无感起子 1把 数字万用表 1台 12V直流稳压电源 1台-12V直流稳压电源 1台要求和技术指标主要技术指标和要求载波频率：10MHz调制信号：1kHz电源电压：直流12V整机静态工作电流：100mA灵敏度为。能够成功的仿真出理想的效果。工作频率，输出功率，效率摘要在当今时代，电子科技已经十分发达，而通信和广播等领域也随之高速发展。有时为了提高通信质量和处理信号方便，需要在将语音、图象等有用信息经过调幅后再发送出去，这就无疑需要一种振幅调制电路来实现。现介绍一种简易的振幅调制电路，该电路的载波由高频信号发生器产生，经放大后和调制信号经乘法器后，输出抑制载波的双边带调幅波，输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后，即可产生普通调幅波，本电路的设计思路十分清晰，原理较为易懂，结构简单明了，使用起来方便、稳定且实用价值较高。而本次设计的实质就是熟练掌握集成电路模拟乘法器的应用，掌握MC1496的及泵原理及其构成的振幅调制等电路的工作特点以及工作状态的调整方法。同时本次课程设用到有protel99，以及仿真软件Multisum，因此课程设计的过程也是对已经学习了的软件的实践的过程！课题所涉及的范围及理论意义。本次设计主要涉及模拟电子线路中的放大器工作原理、通信电子线路中高频功率放大器的工作原理，以及对振幅的普通调制和双边带调制原理。除此之外，本课题还涉及到电子领域中一些比较基础的概念，例如：乘法器、加法器、选频网络等等。其理论意义十分广泛且重要，涉及方面广，而且对电路基础、模拟电子线路、通信电子线路中的一些基础知识要求较高，对以往学过的知识是一次全面的复习。同时也将理论知识应用到设与计与实践中。关键词：高频；载波；幅度调制；multisim ; protel99 目录 第一章：绪论41.1 幅度调制的作用41.2 设计目的 4第二章 振幅调制 5 2.1 基本原理 5 2.2 集成模拟乘法器MC1496 5 2.3 幅度调制 6第三章：方案以及电路图73.1 设计方案73.2 幅度调制器原理图. 9第四章：实验结果以及仿真114.1 仿真软件Multisum114.2 电路结果及仿真电路图11实验心得14参考文献15附录16第一章：绪论1.1 幅度调制的作用在无线电技术中，调制与解调占有十分重要的地位。假如没有调制与解调技术，就没有无线电通信，没有广播和电视，也没有今天的 BP 寻呼、手持电话、传真、电脑通信及 Internet 国际互联网。 幅度调制就是使一个信号（如光、高频电磁振荡等）的振幅按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程 按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅调制在无线电发信机中应用最广.高频振荡器负责产生载波信号，把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后，高频振荡被调制，经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去。1.2 设计目的u 掌握用集成模拟乘法器实现全载波 调幅、抑止载波双边带调幅 的方法。研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。u 掌握调幅系数的测量与计算方法。u 通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅波形。u 了解并掌握模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法u 熟悉并巩固protel软件画原理图，PCB图以及Multisum仿真软件进行仿真，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。第二章 振幅调制 2.1.基本原理：幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本实验中载波是由实验箱的高频信号源产生的10MHz高频信号，利用DDS信号发生器输出1KHz的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。2.2集成模拟乘法器MC1496(1)内部结构以及图形在本设计中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图1-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作进行调幅时，载波信号加在V1V4的输入端，即引脚的、之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的、之间，、脚外接1K电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚、之间）输出。图1-1 MC1496内部电路图用1496集成电路构成的调幅器电路图如图1-1所示，器件采用双电源供电方式（12V，12V），电阻R29、R30、R31、R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。调幅波解调方法主要有二极管峰值包络检波器，同步检波器。本实验板上主要完成二极管包络检波。二极管包络检波器主要用于解调含有较大载波分量的大信号，它具有电路简单，易于实现的优点。实验电路如图4-3所示，主要由二极管D7及RC低通滤波器组成，利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波.所以RC时间常数的选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC常数太小，高频分量会滤不干净.综合考虑要求满足下式： 其中：m为调幅系数， 为调制信号最高角频率。当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻R不相等，而且调幅度 又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满 。(2)静态工作点设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，对于图1-1所示的内部电路，在应用时，静态偏置电压应满足下列关系： V8 = V10 V1 = V4 V6 = V12 15V （V6- V8） 2V （1-1） 15V (V8- V1 ) 2.7V （1-2） 15V （V1- V4） 2.7V （1-3）2.3.幅度调制 振幅调制就是使载波信号的振幅随信号的变化规律而变化的技术。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。幅度调制也是是正弦波或脉冲序列的幅度随调制信号线形变化的过程。调幅信号的表达式为： 第三章：设计方案以及电路图3.1 设计方案高频信号发生器高频功率放大器乘法器低频信号发生器调幅波1、整体方案分析 本课题的原理框图（21）如下： 图2-1 原理图载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波，工作原理如图2-1。图2-2 双边带调幅波产生原理框图若在输出端添加一个相加器，将双边带调幅波和一个幅度适当的载波相加，便可得到标准调幅波，如图3。 图2-3 普通调幅波的产生原理框图2、部分电路方案分析 （1）放大部分方案分析 根据设计要求，放大部分需要由丙类放大器才能满足其技术指标，原理框图如图4。第一级由甲类放大器进行输入信号的第一级放大，第二级采用丙类放大，其最大优点是效率比较高。如图4。图2-4 功率放大器的原理框图 （2）调幅电路的方案分析 方案一：采用模拟集成运放构成的加法器时，由于输入的是频率高的信号，因此这要就导致输出的波形会严重失真，而且电路极其不稳定，故舍弃此方案。方案二：乘法器、加法器部分直接采用集成乘法器和集成的加法器，其优点是效率较高而且输出稳定，此方案可行，故选择此方案 经放大后的载波与调制信号经过乘法器MC1496后，可观察到双边带的调幅波。其表达式为： （2-6）其中,可变电阻RP是用来抑制载波信号的,若要得到双边带调幅波,在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端的载波信号电压值为0V，然后再加上调制信号，此时输出的则是抑制载波的双边带调幅。而标准调幅波的工作原理：调节RP，使其不抑制载波信号，在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端有载波信号电压输出，其幅值可根据需要而自行调节，而本电路中，将输出端的载波信号幅度调成为6V。然后再加上调制信号，经乘法器后，输出有载波的标准调幅波。其表达式为： （2-7） 式中的 称为调幅系数，亦称做调幅度 。（3）电路的主要器件选择与参数计算设调幅度为0.5，载波的幅值为=6V, ，将估算成0.6时，=5V。低频调制信号取幅值为5V，频率为3KHz。为了方便的观察波形，将其衰减系数设置为0.1V/V。标准调幅波波形如图2-6。 图2-8 标准调幅波波形图3.2幅度调制器原理图. 1、 由集成模拟模拟乘法器构成的幅度调制器的原理图如图29所示： 其中载波信号VC经高频耦合电容C2从10脚输入，C3为高频旁路电容，使8脚交流接地；调制信号V1经低频耦合电容C1从1脚输入, C4为低频旁路电容,是4脚交流接地。调幅信号V0从12脚单端输出。采用双电源供电方式，所以5脚接地。3脚和2脚间接接入反馈电阻RE,以扩展调制信号V1的线性动态范围，RE增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。 电阻R6 ，R7 ，R8 及R10，R11提供静态偏置电压，保证乘法器的内部结构的晶体管工作在放大状态。 图2-9 MC1496构成的幅度调制电路原理图第四章：实验结果以及仿真4.1仿真软件Multisum Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 4.2 实验结果及仿真电路图1 输入载波信号为10MHZ图3-1输入载波信号为10MHZ2 输入载波信号为1KHZ3 进行Multisum仿真电路图3-3进行Multisum仿真电路4 测调制器电路静态工作点时应使本振信号V0=0.先测MC1496五角的电压Vs，调整R5的值，是V5R5=I0；然后测量各点静态工作电压，其值应与设计值大致相同。加本 振电压v0=100mV，使调制电压v=0，调节RP3使mc1496输出信号为最小值，再使v=100mV，这时测得的输出波形应为载波被抑制的双边带信号波形，在调节RP3使输出波形为ma=50%的调幅波，如图所示： 图3-4调幅波 实验心得 通课程设计，深深的体会出将平时所学的本领知识，应用到实际中是一件十分困难的事情，但经过努力拼搏和勤奋思考后，成功的喜悦更是令人兴奋得难以忘怀。在以往的学习和实验、实践中，大部分电路都是已给定的，而本次课题是通过自己所学，自行设计一个电路，给我的感触颇深。而通信电子线路与模拟电子线路有着很大的差异与区别，在设计之初，通过计算得到的参数与最终确定的参数相差很大，而起决定性因素的并不是计算，而是通过定性分析，估算后，对电路的调整，这也让我深深的明白了通电子电路的这个特点，这同时也是通信电子线路与模拟电子线路之间所存在最大的差异与区别。这次课程设计对我来说，不仅仅是一次考验，也是一次挑战，同时还是对以往学过的知识一次全面的回顾与总结。使我全面复习了本学期所学的有关通信电子线路的知识的同时，还锻炼了我的意志品质，当调整电路无数次失败时，并没有使我灰心，让我放弃，而是通过自己不懈的努力，弄懂了这部分知识。使我更熟练的掌握Protel 99制板的过程和某些技巧，也在动手技能方面有了很大进步，更认识到了理论知识的重要性，本次设计还用到了仿真软件Proteus和EWB 以及PS画图工具。在画PCB的时候，布线是一个很重要的环节，如果你布线整齐、布局合理美观就给别人留下了好的第一感觉。在这一点上本作品本人自己觉得还可以，但肯定还有需要学习的地方，望老师和同学提出指正。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。总而言之，通过这次的实际操作让我学到了很多是从书本上所学不到的，这将对我终身有益！我和组员一起团结,互相学习,互相帮助,分工合作,有秩序且高效的按时按量的完成了老师交给我们的任务,这是我们在大学的第二次课题设计,汲取了第一次的经验教训，虽依然存在很多不足，但比上次进步了许多，特别是有老师的精心制导，我才能够比较好的完成了这次课题设计，谢谢！同时我也感谢我的组员由于你们的努力和辛勤的付出我们的设计才能提前完成 参考文献1.谢沅清,邓钢.通信电子线路. M北京:电子工业出版社,2007年。2.李秀人.电子技术实训指导. M北京:国防工业出版社,2006年