调幅解调电路的设计.doc

调幅解调电路的设计高频电子线路期末设计小组成员：彭银虎 200740620134 宋伟男 200740620138 王海燕 200740620144 杨 静 200740620156一、调幅解调电路的设计任务：1）.明确系统的设计任务要求，合理选择设计方案及参数计算；2）.利用Protel99SE进行仿真设计；3）.画出电路图、波形图、频率特性图。1基本原理（1）振幅调制调幅指的是用需要传送的信息（低频调制信号）去控制高频载波的振幅，使其随调制信号线性变化。若设载波为 uc(t)=Ucmcosct, 调制信号为单频信号，即u(t)=Umcost, 则普通调幅信号为： uAM(t)= (Ucm+kUm cos t)cosct=Ucm(1+Macost)cosct其中Ma=kaUm/Ucm为调幅指数（调幅度），ka为比例系数。普通调幅波的波形和频谱图如图（1）所示。 因为载波不包含信息，为了减小不必要的功率浪费，可以只发射上下边频，而不发射载波，称为抑制载波的双边带调幅信号，用DSB表示。 设载波为uc(t)=Ucmcosct, 单频调制信号为u(t)=Um cost (c), 则双边带调幅信号为:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUmUcmcostcosct = 错误！未找到引用源。cos (c+)t+cos (c-)t 其中k为比例系数。 可见双边带调幅信号中仅包含两个边频, 无载频分量, 其频带宽度仍为调制信号带宽的两倍。图（2）显示了单频调制双边带调幅信号的有关波形与频谱图。 需要注意的是, 双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制信号波形的变化, 而且在调制信号波形过零点处的高频相位有180的突变。可以看出, 在调制信号正半周, cost为正值, 双边带调幅信号uDSB(t)与载波信号uc(t)同相；在调制信号负半周, cost为负值, uDSB(t)与uc(t)反相。 所以, 在正负半周交界处, uDSB(t)有180相位突变。另外，双边带调幅波和普通调幅波所占有的频谱宽度是相同的，为2Fmax。因为双边带信号不包含载波，所以发送的全部功率都载有信息，功率有效利用率高。因此在本设计中，调幅模块我们采用的是抑制载波的双边带调幅信号。（2）调幅信号的解调调幅信号的解调是振幅调制的相反过程，是从已调高频信号中恢复调制信号，通常将这种调制称为检波。完成这种解调的电路称为振幅检波器。检波电路有包络检波和同步检波。本设计采用同步检波方式。双边带调幅波中不含载波分量，用相乘器进行检波时，需要在接收端产生一个载波。图（3）所示为双边带调幅波的相乘检波电路方框图。设输入为单频调制的双边带信号 us(t)= Uscostcosct (c)并假设本机载波信号与原载波信号同频不同相，即有相差，则 uL(t)=ULcos(ct+)相乘器的输出信号 uo(t)=KmUsULcostcosctcos(ct+) =0.5KmUsULcostcos+ cos(2ct+)有用分量为 u1(t)=0.5KmUsULcoscost无用分量为 u 1(t)=0.5KmUsULcost cos(2ct+) =0.5KmUsULcos（2c-）t+ 0.5KmUsULcos（2c+）t+ 由上式可知，相乘器输出的无用分量的频率为2c，故滤波器对有用频率分量的传输系数应尽可能大，对无用频率分量2c的传输系数应尽可能小。设滤波器对有用品频率分量的传输系数为Kf,则整个检波器输出的有用信号为 uo(t) =KFu1(t)=0.5KfKmUsULcoscostuo(t)与us(t)的幅度之比，即为检波器传输系数Kd。且由以上公式可得Kd0.5KfKmULcos 由上式可以看出，为了增大检波器的传输系数，对恢复的载波，也称本机振荡电压的要求是：幅度UL应尽可能大，但不应超过相乘器的最大容许输入电压。本机振荡电压不但应与原载波电压同频，而且应同相。因为0时，cos1，达最大值，相应地Kd也达到最大的可能值。故此种相乘检波又称同步检波或相干检波。低通滤波器的上截至频率应低于2倍高频载波频率，而高于最高调制频率。2电路设计与仿真1）芯片MC1596介绍MC1596是单片集成模拟乘法器，以实现输出电压为两个输入电压的线性积。它以双差分电路为基础, 在Y输入通道加入了反馈电阻, 故Y通道输入电压动态范围较大, X通道输入电压动态范围很小。如下图是MC1596内部电路图。MC1596内部结构图MC1596工作频率高, 常用作调制、 解调和混频, 通常X通道作为载波或本振的输入端, 而调制信号或已调波信号从Y通道输入。当X通道输入是小信号(小于26 mV)时, 输出信号是X、 Y通道输入信号的线性乘积。下表给出了MC1596的参数典型值。参数MC1596电源电压V+=12V,V- = -8V输入电压动态范围-26mVux26Mv-4Vuy4V输出电压动态范围4V3dB带宽300MHZMC1596平衡调幅电路 设载波信号Uc（t）Ucmcoswct，Ucm2KT/q，是大信号输入。根据双曲线正切函数的特性，在大信号条件下具有开关函数的形式当-/2wct=/2时 th错误！未找到引用源。=+1当/2wct=2/3时 th错误！未找到引用源。=-1上式的傅立叶展开式为th错误！未找到引用源。4/coswct4/3cos3wct+4/5cos5wct+.因为在2与3端加了反馈电阻RY=1K，对于输入调制信号UU mcost可扩大线性范围。输出电流i=i1-i2为i=错误！未找到引用源。U(t) th错误！未找到引用源。若在输出端加入一个中心频率为wc ，带宽为2带通滤波器，则取出的差值电流为i=错误！未找到引用源。Umcostcoswct从图可以看出,电路采用了单端输出方式。集电极电阻Rc对电流取样，可得单端输出时的uoM为 uoM=0.5iRc=错误！未找到引用源。U(t) th错误！未找到引用源。若带通滤波器带内电压传输系数为ABP,则经带通滤波器后输出电压 Uo=ABP错误！未找到引用源。Umcostcoswct这是一个抑制载波的双边带调幅波.图中Rw是载波调零电位器,其作用是调节MC1596的4和1端的直流电位差为零,确保输出为抑制载波的双边带调幅波.如果4和1端的直流电位差不为零,则有载波分量输出,相当于输出为普通调幅波。如下图为振幅调制部分的电路图，其中：调制信号V23cos(220）V载波信号V1= 6cos(21000)V2）。电路设计部分（1）幅度调制电路调制信号：V23cos(220）V载波信号：V1= 6cos(21000)V（2）解调电路（3）总体电路图3）。相关仿真波形图 调制信号载波信号调幅波解调波参考资料：高频电子线路 胡宴如，耿苏燕主编 高等教育出版社二、心得体会 从3月8日到6月21日，我们进行了为期十五周的高频电子线路课程设计。通过这次课程设计，我们拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。 这次设计以四人为小组完成，设计的目的是在于通过理论与实际的结合，提高观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。 作为整个电子信息科学与技术学习体系的有机组成部分，课程设计虽然安排在每周一晚上进行，但并不具有绝对独立的意义。它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果。运用学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。 对我们专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。这也是一次预演和准备毕业设计工作。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。在两个星期的课程设计之后，我觉得不仅实际动手能力有所提高，更重要的是懂得设计流程，从开始设计思路，到实现，到纠正完善，再到最后设计论文的撰写，进一