北京交通大学通信电子线路报告

1、通信电子线路实 验 报 告仿真实验报告 调幅及检波指导教师:路勇学生姓名班级学号日期：2015.11 成绩：一、实验题目1、Multisim仿真（1）调幅：AM调制、DSB调制、SSB调制，不同参数下波形及比较（2）检波：包络检波，不同参数检波结果比较二、实验目的1、提高电路综合设计能力2、加深对三种振幅调制方法特性的理解3、深入了解包络检波方法及原理4、熟练掌握Multisim使用方法三、实验原理 1、振幅调制所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程，在无线通信及其他大多数场合，调制都是指载波调制，即用调制信号去控制载波的参数的过程，使载波的某一或某几个参数随着调制信号的规

2、律而变化。振幅调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波。通信系统中之所以要用到载波调制，是为了实现几个目标：一，在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间的.为了获得较高的辐射效率，天线的尺寸必须与发射信号波长相比拟。而基带信号包含的较低频率波长较长，致使天线过长而难以实现。但若通过调整，把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上，使已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配，这样就可以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。第二，把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复

3、用，提高信道利用率。第三，扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用。采用什么样的调制方式将直接影响着通信系统的性能。下面将讨论三种振幅调制（1）AM调制AM信号是载波信号振幅在上下按输入调制信号规律变化的一种调幅信号，表达式如下：上式可看成是一直流电压加低频调制信号，再与高频载波信号相乘，因此实现普通振幅调制的原理电路如下所示。低通jkl 图3-2-1 普通AM原理图图中高频载波加到乘法器x输入端，直流电压E和调制信号加到乘法器y输入端，输出端接入低通滤波器，以便滤除由非线性而产生的高次谐波分量。根据

4、这种方法设调制信号为：=cos载波电压为：cos上两式相乘为普通振幅调制信号：cos）=+= 式中,称为调幅系数(或调制指数) ，其中01。当为0时，说明没有调制，即是载波状态。当逐渐加大，调制越深，为1的情况是达到最大值，百分之百调幅。而当1时，在附近，变为负值，它的包络已不能反映调制信号的变化而造成失真，将这种失真成为过调幅失真，此种现象是要尽量避免的。通常调制信号并不是单纯的简谐信号，峰值是时刻变化的，其平均值约为0.3左右。（2）DSB调制抑制掉调幅信号频谱结构中无用的载频分量，仅传输两个边频的调制方式成为抑制载波的双边带调制，简称双边带调制，并表示为：显然，它与调幅信号的区别就在于其

5、载波电压振幅不是在上下按调制信号规律变化。这样，当调制信号进入负半周时，就变为负值。表明载波电压产生相移。因而当自正值或负值通过零值变化时，双边带调制信号波形均将出现的相移突变。双边带调制信号的包络已不再反映的变化，但它仍保持频谱搬移的特性，因而仍是振幅调制波的一种，并可用乘法器作为双边带调制电路的组成模型图3-2-2 DSB调制原理图在这种方法下设载波电压为：调制信号为： 经过模拟乘法器A1后输出电压为抑制载波双边带调制信号，其数学表达式为： = （3）SSB调制由于上、下边频中，任何一个边频，已经包含了调制信号的全部信息，为了节省频带可以进一步将其中一个边频带抑制而只发送一个边频，这种方法

6、称为单边带调制，表示为：取上边带：取下边带：从上式看，单频时的SSB信号仍是等幅波，但它与原载波电压是不同的。SSB信号的振幅和调制信号的幅度成正比，它的频率随着调制信号频率的不同而不同，因此它含有消息特征。在单频调制时，由式可知包络是一个常数。滤波法： 图3-2-3 SSB调制原理图1将DSB信号经过带通滤波器后，滤除上或下边带。但边带的相对距离很近，在此条件下，要想通过一个频带同时滤除掉另一个频带，对滤波器提出了严格的要求，很难实现。移相法：图3-2-4 SSB调制原理图2移相法是利用移项网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号，图3-2-

7、4为SSB调制信号移相法的原理框图，图中，两个调制器相同，但输入信号不同。调制器B的输入信号是移项90度的载频和调制信号；调制信号的输入没有相移。两个分量相加时为下边带信号，两个分量相减时为上边带信号。两种方法对比看来，我们这里将使用相移法进行仿真。图3-2-5 相移电路模块原理图图3-2-6 同相加法器模块原理图3、包络检波解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。调幅波的解调调幅的逆过程，即从调幅信号的取出调制信号，通常称之为检波。包络检波适用于普

8、通调制信号的解调，属于大信号检波，一般要求输入信号在0.5V以上。图3-2-6 包络检波原理图和波形图当检波器输入调幅信号时，最初，因电容C上的电压为零，故调幅电压直接加在二极管D上。当正半周时，加在二极管上的是正向电压，D导通，并对电容C充电。由于二极管的正向电阻很小，C可以很快的被充电到接近输入信号的峰值。电容上的电压建立起来之后，通过信号源作用于D两端，形成反向偏压。只有在调幅信号的峰值附近才满足的条件，D导通，C充电。而大部分时间，D截止，C充电。由于放点时间常数远大于信号的周期，相对放点很慢，以致电容端电压下降不多。调幅信号下一周期的电压超过电容上的电压时，D又导通，C又充电，不断循

9、环，电容电压重现了输入已调信号包络的形状，完成了包络检波。失真情况：对角切割失真：RC时间常数太大，放电太慢，输出电压U往往在输入电压包络下降的区段跟不上包络的变化，以致在这一段时间内，二极管始终截止，输出电压依RC放电波形变化，而与输入电压无关底部切割失真：当调制系数较大时，在调制信号负半周内，输入信号幅值可能小于二极管反偏压。在一段时间内，二极管截止，输出信号不能跟随输入信号包络变化。四、实验过程Multisim仿真（调制信号均为上文单频信号）（1）AM调制、DSB调制、SSB调制，不同参数下波形及比较a.AM调制图4-2-1调制电路图4-2-2 ma=0.3 输入输出波形此时调幅指数=0

10、.3，运行仿真开关，双击示波器图标。得到示波器仿真输出波形和输入调制信号波形，从图中输出波形可以看出，高频载波信号的振幅随着调制信号的振幅规律变化，即已调信号的振幅在上下按输入调制信号规律变化。 图4-2-3 ma=0.7调整为0.7V，使得ma=0.7。（适用于包络检波） 图4-2-4 ma=1 全调制（利用率最高）图4-2-5 ma=2 过调制（出现严重失真）可得到如下结论：为了保证已调波的包络真实地反映出调制信号的变化规律，避免产生过调失真，要求调制系数ma必满足0ma1调幅电路组成模型中的相乘器对和实现相乘运算得结果，当满足ma条件时，反映在波形上是将不失真地转移到载波信号振幅上。b、

11、DSB调制图4-2-6 DSB调制电路 图4-2-7 DSB输入输出波形AM全调制图如下：两者相互比较，可得如下结论：全调制中包络信号在零点处不会发生相位偏移，双边带调制会发生180相移。所以全调制仍然保留了调制信号的形态，可以通过包络检波的方式直接提取出来。而DSB虽然频谱只是发生搬移，但是时域谱已经丧失了原有形态，无法包络检波。c、SSB调制图4-2-8 SSB调制电路图图4-2-9 SSB调制输出波形图（单频信号）（2）包络检波，不同参数检波结果比较图4-2-10 包络检波电路图图4-2-11 正常包络检波结果图 图4-2-12 调整C=0.2uF，引起对角切割失真图4-2-13 调整R2=1k，引起底部切割失真五、实验感想模拟调制系统是电子信息工程通信方向最主要的模块之一，通过在课堂上对理论知识的学习，我了解到模拟调制系统的基本方式以及其原理。然而，如何将理论在实践中得到验证和应用，是我们学习当中的一个问题。通过本次仿真实验，我在Multisim平台上对信号的调制和检波进行了仿真。对调制和解调有了更进一步的认识，尤其是在系统设计方面，尽管是非常基础的AM调制与解调的传输，也是经过若干设备协同工