DSB调制与解调

1、海南大学高频电子线路课程设计课题名称： DSB波的调制与解调 学生姓名： 学生学号： 学 院： 班 级： 设计时间：2013年10月01日至2013年11月02日指导老师： 黄 艳 组员姓名： 目录一、调幅与解调原理：.4二、DSB的调制原理：.4三、DSB调制与解调： .5.双边带调制原理.5调幅波的解调： . 14乘法器原理.18四、单元电路设计：. 9调幅电路图、波形图以及频谱图及理论分析9解调电路图、波形图以及频谱图及理论分析74.低通滤波器电路图、已调波波形图以及频谱图及理论分析8五：总电路图：.17六、自设问题并解答以及心得体会.18七：附录元器件清单：.191. 课题名称：DSB

2、波的调制与解调2. 内容摘要：本设计用3KHz的调制信号与500KHz的高频经乘法器得到已调波后，已调波与本地载波（与高频载波同频同相、500KHz）经乘法器输出后接入低通滤波器即可得到3KHz的已调信号。3. 设计指标：将高频载波信号与低频调制信号经乘法器即可输出抑制双边带的已调波。由于已调波为载波被抑制，因此不能用包络检波，只能选用同步检波，即将已调波与本地载波（与高频载波同频同相）输入乘法器，再经低通滤波器后即可得到已调信号一、调幅与解调原理：所谓调幅，就是用调制信号去控制载波某个参数的过程。严格地说，是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，其他参数（频率、相位）不变。解调是调制的逆过程

3、，是将载于高频振荡信号上的调制信号恢复出来的过程。调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上（例如晶体二极管或三极管）经非线性变换成新的频率分量，再利用谐振回路选出所需的频率成分。它保持着高频载波的频率特性，调幅波振幅的包络变化规律与调制信号的变化规律一致。 当输入的调制信号有直流分量时，称为AM调制；没有直流分量时，称为双边带调制（DSB调制）。本设计设计内容为双边带调制（DSB调制）。DSB调制中，高频载波与调制信号相乘，由傅立叶变化的性质可知，在时域中两个信号相乘，则对应在频域中对这两个信号进行卷积。而由高等数学知识可知，一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原

4、点平移到该脉冲函数处。所以，若以高频载波信号与调制信号相乘，其结果就相当于把调制信号频谱图形由原点平移至载波频率处（因为余弦函数的频谱图形是一对脉冲函数），其幅值减半。所以幅值调制过程就相当于频率搬移过程。为避免调幅波的重叠失真，要求载波频率必须大于测试信号的最高频率，实际应用中，往往选择载波频率至少数倍甚至数十倍于信号中的最高频率。二、DSB调制原理：低频信号本地载波 图 DSB信号调制与解调总系统框图1.双边带调制原理：（1）双边带调制波分析1）定义：仅传输标准调幅波中两个边带调制的方式称为抑制载波的双边带调制。 2）DSB传送原因：调幅波中惟有上下边频分量才反映调制信号的频谱结

5、构，载波分量仅起到频谱搬移作用。从传输观点来看，占有绝大部分功率的载波分量是无用的，在传输中将其抑制掉，可节省发射功率。所以用双边带波传送比AM波传送好。3）数学表达式：设载波为uC(t)=Ucosct，单频调制信号为u(t)=Ucost (c)，则双边带调幅信号为:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUUcostcosct=12kUUcos (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带宽的两倍。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18

6、0°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。如下图所示：图图3.3. DSB调幅波形与频谱 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。2、DSB的解调：()解调原理 解调是调制的逆过程，其作用是从接受的已调信号中恢复调制信号。解调方法分为两类：相干解调（同步检波）与非相干解调（包络检波）。的信号，所以用低通滤波器后，就可以复原信号。这一过程

7、称为同步解调。“同步”是指解调时所乘信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。2）包络检波：也称非相干解调。若把调制信号进行偏置，叠加一个直流分量A使偏置后的信号都具有正电压，那么调幅波的包络恢复原调制信号的形状。把该调幅波简单地整流、滤波就可以恢复原调制信号。一个简单的包络检波器，就是调幅波两端中一端经过一个二极管，然后经过一个RC的并联电路，再返回另一端。输出信号从R两端取出。实际该电路就是由一个二极管和一个RC低通滤波器组成。由于信号为抑制载波的调幅波，其包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复信号，而是要采用同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。解调

8、是把在载频位置的已调信号的频谱回到原来的调制信号频谱位置。同步检波又分为乘积型和叠加型。本设计采用乘积型同步检波方式。同步检波时，为了无失真地恢复调制信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波同频同相的本地载波，它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到调制信号。其框图如下图所示，图3.5 同步检波系统框图设输入为单频调制的双边带信号uDSB(t)= Uscostcosct (c)并假设载波信号与原载波信号同频同相，则ur(t)= Urcos(ct)，相乘器的输出信号u'o(t)=KUsUrcostcosctcos(c)=12KUsUcost+14KUsU cos(2c

9、+)t+ 14KUsU cos(2c-)t第一项与cost成正比，是反应调制信号变化规律的有用分量，后两项为2C的双边带调制信号，为无用的寄生分量，通过低通滤波将高频分量滤除，即可得到u(t)=12KUsUcost，即实现了检波。3、乘法器原理：乘法器电路 接在1端的是调制信号，接在2端与3端的1千欧电阻用作反馈电阻，以扩大调制信号的线性动态范围；接在5端的控制电流源电路的电流值I；接在6端与9端的为两管的集电极负载电阻；从+12V电源到7端、8端的电阻为T1至T4提供基极偏置电压；7端输入高频载波；双差分对的工作特性取决于载波输入电压振幅V。当V>26mV时，电路工作于线性状态。当同时

10、加入载波与调制信号后，输出回路即为载波被抑制的DSB-SC.四、单元电路设计：1. 调制电路图：图调制电路图输入波形：高频载波频率=500kHz ，载波幅值；：图高频载波波形图频谱： 调制信号频率=3kHz ，调制幅值1V：图调制信号波形图经乘法器后输出波形：图4.4 DSB已调波波形频谱分析如图所示：图4.5.1 DSB已调波频谱图4.5.2 DSB已调波频谱理论分析：本设计载波频率=500kHz ，载波幅值；调制信号频率=3kHz ，调制幅值1V由uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUUcostcosct=12kUUcos (c+)t+cos (c-)t可得：uDSBkcos (503

11、×103)t+cos (497×103)t2.解调电路图：图4.6 同步检波电路图1.输入波形为图X的DSB已调波与图的同频同相的本地载波。2.输出波形为：图4.7 同步检波后输出波形频谱分析：1. 低频分量：图4.8.1 同步检波后输出波形频谱其他分量： 图4.同步检波后输出波形频谱图4.同步检波后输出波形频谱图4.8.4同步检波后输出波形频谱理论分析：由u'o(t)=KUsUrcostcosctcos(c)=12KUsUcost+14KUsU cos(2c+)t+ 14KUsU cos(2c-)t可得：u'o(t)=5×10-3Kcos3

12、15;103t+×10-3Kcos1003×103t+×10-3Kcos997×103t与频谱图相比较，频谱图显示的频率偏大，即信号发生了失真，由示波器波形图也可得到这一结论。3、低通滤波器电路：图4.9 低通滤波器电路图1. 输入波形为图；2.输出波形：信号波形频谱分析：图已调信号波形频谱理论分析：由u(t)=12KUsUcost，可得：u(t)=5×10-3Kcos3×103t总电路图六、自设问题并解答：1. 为什么不能够直接把信号发射出去时要经过调制:首先，因为所要传送的信号频率太低或者频带太宽。天线要将低频信号有效的辐射出去，

13、它的尺寸就必须很大，与实际不符。再则，为了使发射与接收效率高，在发射机与接收机方面都必须采用天线和谐振回路。但某些信号的频率变化范围很大，因此天线和谐振回路的参数应该在很宽范围内变化，这也很难做到。最后，如果直接发射音频信号，则发射机将工作于同一频率范围。这样，接收机将同时收到许多不同电台的信号，无法加以选择。2. DSB-SC为什么只能采用同步检波：因为DSB信号不含wc项，即载波被抑制。因此只能用同步检波。3. DSB与AM有何不同？AM调制模型中输入端有直流分量A0，将直流分量A0去掉即为DSB。且与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率为100%，即全部功率都用于信息传

14、输，但带宽仍与AM信号相同，且DSB在零点处有180度的跳变。4.隔直电容的作用：隔直电容是指将信号中直流成分阻断，而让交流成分顺利传递到后级电路的电容。实际工作中，多级电路的前后两级往往直流工作状态不一样，彼此之间的状态不能互相影响，同时也要求交流信号能够从前级电路顺利传递到后级电路，因此就在两级电路之间接入一个电容，用来阻断前后两级电路的直流通路，同时连通交流电路。设计体会:这次的设计是组员们在图书馆和网上查阅资料所完成的，课程设计的任务需要综合运用“高频电子线路”课程的知识，通过调查研究、查阅资料、方案论证与选定；设计选取电路和元器件；组装和调试电路，测试指标及分析讨论，完成设计任务。在

15、这次课程设计中，学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。动手能力得到很大的提高。这次设计让我们懂得在以后学习中要加强对使用电路的设计和选用能力。把过去定性分析、定量计算逐步与工程估算、实验调整等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，可以掌握高频电子线路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的际本领，为以后毕业设计和从事高频电子线路实验实际工作打下基础。在设计的过程中我们遇到很多困难，例如multisim软件的学习，资料的查找，各种虚拟器件的使用。在将近一个月的课程设计之后，

16、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，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。 这次设计也让我们懂得，在学习理论知识的同时还要努力培养自己的动手操作能力，对于通信工程的我们更是如此，通过这次课程设计我也看到了自己的差距，今后会努力提高自己的动手操作能力，以求真正领会通信专业里边的各种知识.七、附录元器件清单序 号编号名称型号数量1 Q1-Q16高频三极管2N171116个2C1,C2，C3，C6电容uF4个3C4电容10uF1个4C5电容uF1个5C3，C5，C12电容10nF3个6C6电容700pF1个7C7电容50uF1个8C8 电容20uF1个9C9,C15电容50nF2个10C14电容100nF1个11C16电容40pF1个12R1，R2，R5，R6电阻1K4个13R3,R4，R18,R19电阻K4个14R7，R11，R12,R23,