高频电子线路课程设计DSB波

1、 高频电子线路课程设计 课程题目：DSB波的调制与解调过程仿真 专业班级： 姓名； 指导老师：DSB波的调制与解调过程仿真【摘要】 调制和解调电路是现代通信设备中重要组成部分。用待传输的低频信号去控制高频载波的某个参数电路称为调制电路；解调是调制的逆过程，从高频已调信号中还原出原调制信号称为解调电路。本设计完成了一个采用同步检波法来实现解调的双边带调制解调电路。本文首先介绍了DSB的调制解调原理，然后详细的给出了其设计过程，并应用Multisim软件对DSB调制解调电路进行了仿真分析。实验结果表明：该电路能够完成一个信号的DSB调制解调，但它与理论波形相比存在一个较小的失真。 关键词： DSB

2、调制解调 Multisim 仿真【正文】 调幅原理 在广播、电视、移动通信等通信系统中，要发送的音频或视频等有用信号（也称为调制信号）包含的频率成分相对比较低，直接地发射和接受是不合适的。因此，产生一个载波信号（也称为高频或射频RF信号），将频率较低的有用信号作用在频率较高的载波信号上，这个过程称为调制。载波信号有三个主要特征：振幅、频率和相位。用调制信号区改变其中特征之一即完成了调制过程。解调是与其相反的过程。若是用调制信号改变载波的振幅，称为振幅调制。调幅电路又称幅度调制电路，指能使高频载波信号的幅度随调制信号的规律而变化的调制电路。幅度调制电路有多种电路形式。本次设计采用高频信号发生器产

3、生载波，它和调制信号经乘法器后输出抑制载波的双边带调幅波。 图 1 调幅波原理DSB调制部分原理 一般在单边带和双边带调制的发射机中，都采用低电平调制电路。低电平调制电路主要优点是具有良好的调制线性，而功率和效率一般不予考虑。对于双边带调制和单边带调制，还提出了抑制载波分量的要求，抑制的程度用载漏表示。载漏定义为输出载波分量低于边带波分量的分贝数。显然分贝数越大，载漏性越好。一般要求载漏在20dB以上。为了提高调制线性和减少载漏，必须力求采用能实现理想相乘器运算的相乘器，一遍减少无用频率分量，特别是减少其中的载波分量和失真分量。因此，对于低电平调制电路，除了采用具有二次方特性的场效应晶体管组成

4、的相乘电路外，更多的是采用性能优良的相乘器电路。其中应用最广的是双差分对模拟相乘器、工作在开关状态的二极管平衡调制器和唤醒调制器以及集成模拟相乘器等。针对AM波的不足，DSB调幅调制过程中将载波完全抑制，它的产生原理是调制信号与载波信号直接相乘。调制信号 载波信号原理框图: 图2调制原理图 DSB解调部分原理 由于DSB调幅波中不含有载波分量，因此不能用包络检波。所以对于双边带调幅波只能采用同步检波电路实现，同步检波通常又称为相干检波。 将已调信号和载波信号输入乘法器，乘法器输出端接一低通滤波器以滤除高频分量，取出低频调制信号。 原理框图如下： 图3解调原理图为了增大检波器 的传输系数，对恢复

5、的载波要求是：（1） 幅度要尽可能大，但不应超过相乘器最大容许输入电压。（2） 载波震荡电压不但应与原载波电压同频，而且应该同相。因为，达到最大值，相应的值也达到最大的可能值。故相乘检波也称同步检波。低通滤波器部分原理所谓RC低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路滤除。图4 低通滤波器模型对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时，它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss 滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acoustic barriers）、图像模糊处理等等，这两个工

6、具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（moving average)所起的作用；低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。在DSB解调电路中低通滤波器的上截止频率应低于2倍的高频载波频率，而高于最高调制频率。相乘检波器中的滤波器所需滤除和所需提取的频率间隔拉大了，滤波器的制作较容易。 设计要求目的 本次课设的目的就是通过学习和掌握电路设计与仿真软件的基础上，按要求设计一个通信电子线路并仿真，综合应用所学知识，进行一次比较全面的训练，为今后的学习和工作积累经验主要的技术指标1、采用

7、乘法器来实现DSB的调制，解调采用同步检波法；2、输入信号频率5KHz，电压60mV左右，调幅系数为0.5，载波频率为100KHz，载波电压为60mV（参考）。 基本要求 学习和掌握幅度调制和解调电路设计方法，熟悉相关元器件的工作的原理和基本参数，设计一个调幅发射（或接收）的电路。学习并掌握电路设计仿真软件的基本操作。主要包括：1、幅度调制与解调电路原理分析；2、电路设计；3、电路分析；4、仿真结果和分析。 设计过程 总体方案总体电路设计框图如下： 图5 总体设计框图当用作调制的乘法器的双差分对处于线性工作状态时，给其输入调制信号和载波信号，经过调制后得到已调信号。当用于解调的乘法器也工作于线

8、性状态时给其输入已调信号和载波信号，经过解调后得到信号，将输入低通滤波器得到基带信号。电路设计及参数选择整体电路核心为模拟乘法器，本实验在调制部分应用双差分对乘法器，在解调部分应用MC1496芯片。模拟乘法器是对两个模拟信号实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关信号的相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。它有两个输入端口，即X和Y输入端口。根据双差分对模拟乘法器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限乘法器，内部结构如图6。 图6 MC1496内部结构 图7 MC1496管脚排列 图8 MC1496符号调制电路采用双差分对乘法器，双差分对乘法电路由三对差分管构

9、成。在本课程设计中设计的电路图如图9。 图9 调制部分电路图设输入信号，。双端输出时，双端电流 其中，故，其中，。因而 上式说明，双差分对电路并没有实现和的相乘运算，仅提供了两个非线性函数（双曲正切）相乘的特征。与单差分电路分析类似。（1），时，式子近似为这时实现了和的乘法运算。（2），时，式子近似为这时包含频率成分为 ，虽然实现了和的线性关系，但幅值都很小。为此，在实际电路中采用负反馈技术来扩展的动态范围。扩展后双差分管的输出差值电流为解调电路应用二极管平衡解调电路进行同步检波，乘法器MC1496的Y输入端接载波信号，X输入端接从调制电路输出的已调信号，后接由和组成的低通滤波器滤除谐波分量。

10、示波器A、B端分别输入已调信号和解调基带信号，可观察到二者波形。暂时选取低通滤波器参数为电阻，电容，计算可得低通滤波器截止频率。解调部分电路图如图10。 图10 解调部分电路图综合上述分析，完整的DSB信号调制解调电路图设计如下 图11 总调制解调电路图仿真过程实验结果XSC3显示调制信号波形 图12 调制信号波形XSC4显示载波信号波形 图13 载波信号波形XSA1显示已调信号频谱图14 已调信号频谱XSC2显示已调信号波形 图15 已调信号波形XSC2显示解调信号波形及已调信号波形 图16 解调信号波形及已调信号波形结果分析1、在已调波的波形中可读出，所以=0.565, 理想值为1。2、观

11、察图16可看到解调输出波形有失真，分析其失真原因有以下几点：（1）由于电路中选择的芯片作用，相乘器的最大容许输入电压与电路中本机振荡电压相差不大，致使产生的解调信号波形产生少许失真。（2）在乘法器的输出端口有少许的载频泄漏，在低通滤波器滤除时仍然留有少许，对解调出的波形产生干扰，从而产生少许失真。（3）在信号传递过程中，频率和相位偏移都会影响波形的质量，从而产生失真。（4）因为在第二章中介绍了在DSB信号解调电路中滤波器上截止频率应低于2倍的高频载波频率，而高于最高调制频率。即要求且，在设计电路中滤波器截止频率仅为0.61KHz，不满足上述要求，所以解调出的信号有一定失真。3、观察图14已调信号频谱图可看到，由于前段电路没有经过带通滤波器，导致解调后得到的频谱图出现多次谐波。但其总体变化趋势保持不变。问题提出1. DSB波的主要特点有什么？答：DSN波功率利用率高，接收要求同步解调，用于点对点的专用通信及低带宽信号多路复用系统。2. 本振信号为什么与调制信号同频同相完全一致？答：解调是将信号还原的过程，如果在解调过程中本振信号与载波信号不是相同的，那么输出信号就会出现失真。3解调波出现部分失真的原因是什么？答：可能来自元件内阻引起的失真，来自噪声干扰引起的失真，在信号传递过程中，频率和相位