调幅解调电路设计(DOC)

1、调幅解调电路的设计.(DOC)调幅解调电路的设计.(DOC)30/30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2007406201561一、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基根源理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

2、信号，即u(t)=Umcost,则普通调幅信号为：uAM(t)=(Ucm+kUmcost)cost=Ucm(1+Macost)cosct其中Ma=kaUm/Ucm为调幅指数（调幅度），ka为比率系数。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)=Umcost(c),则双边带调幅信号为:2uDSB(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

3、率系数。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相关波形与频谱图。需要注意的是,双边带调幅信号不单其包络已不再反响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为正当,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。别的，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

4、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，平时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。3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)=Km

5、UsULcostcosctcos(ct+)=0.5KmUsULcostcos+cos(2ct+)有用分量为u1(t)=0.5KmUsULcoscost无用分量为u1(t)=0.5KmUsULcostcos(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

6、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。本机振荡电压不只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4称同步检波或相干检波。低通滤波器的上截止频率应低于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输入通道加入了反响电阻,故Y通道输入电压动向范围较

7、大,X通道输入电压动向范围很小。如下列图是MC1596内部电路图。6128Q2Q4Q3Q55Ux+2N67722N67722N67722N677299317Ux-Q6Q841Uy+47Uy-2N67722N6772263Q1BJT_NPN_4T_VIRTUALQ75108D6RGP10A11R92N67725002R11R1050050010VDDMC1596内部结构图MC1596工作频率高,常用作调制、解调停混频,平时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5于26mV)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

8、典型值。参数MC1596电源电压V+=12V,V-=-8V输入电压动向范围-26mVux26Mv-4Vuy4V输出电压动向范围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，在大信号条件下拥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端加了反响电阻RY=1K，对于输入调制信号UUmcost可扩大线性范围。

9、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。若在输出端加入一其中心频率为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6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,保证输出

10、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。如下列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)V70GT2CSBXA1V21CFC3u1VC.0kC92.CR3Vk95.R393Rk15F41uR511.C0001Rk1GT03CSBXG1CASX2k1R127756NQ2227700772867610NN3R57Q2Q27360N12Q271274714681NQ22710

11、7966Q0N3R5Q212LA767A026U1NTP10Q2R6GI7DR510VR5_11T4_4kN71P891.R5NR601_TJ0B2F6CuR1121.50252DD1kVR0D01D0V2=%38ykVz0R0e7158HgF2K4R-01Veuk040V60D1010CT1410B2zgHeAVV0D3208（2）解调电路0GT1CSB96FXCu1A88kRCV1C21V1k7CR3FCuV5002.C0062Rk37756NQ252277136N3Q2227746NQ2kR0137227726NQ231Rk31F4kCuR141510R0221R0k1Fu5080.C0

12、Fu5070.C0000R18272786NQ2277660NQ2345FuC1.050270077610N6R5Q2223190Q0R5LAA00U1TP10R6G10IDR0V6R5_1T4_NPN_TJBkR1kR13F4FuuC1C1.009（3）总体电路图CCV5k20R18R29R203GTCBSX6A30FF1uCu2510051.C0362kRF0V1u21510940Ck1.13C0CR3VFu5607004C.0200R12kR2373761N2Q2522233777627570661121N1NR0Q2Q2257176QN62227427621NQ228796047226

13、Q101NR52Q22LA0706A1NU1TP80Q2R1GI10V3DR0R50_32FTk94u_3C1N.P0N9_T702JB25F2k3ku22CR1R1015012k12R1003320Rk17F8F0uuC1C1.002GTCBSXAC4XS812k1R127756NVQ252212277001177CF286769103NNR5Cu7Q2Q217VC.360QN2C7CV12k871679612.4R3NQ2k295.37R3101790664Q0NR51Q212LA706A2NU1TP10Q2R6GI103VDR172R5Rk_11T40_kN471P8N1.R5R60F4

14、1_0TuR5J1B1.C06GT0R16B2F55DCukeD11V.R0cD0141aDk0pVRS%A18=k33zy0VR5e115HKR80gF5-01V0e4uk0DC0V0061111GT901CBSzgX2VHeV0D320A3）。相关仿真波形图10调制信号载波信号11调幅波解调波12参照资料：高频电子线路胡宴如，耿苏燕主编高等教育出版社二、心得领悟从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。经过这次课程设计，我们拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质获得较大提高。这次设计以四人为小组完成，设计的目的是在于经过理论与实际的结合，提高察看、解析和解决问题的实际

15、工作能力，以便培养成为可以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，但并不拥有绝对独立的意义。它的一个重要功能，在于运用学习成就，查验学习成就。运用学习成就，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讲和设想。查验学习成就，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并经过综合解析，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

16、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。经过课程设计，让我们找出自己状况与实际需要的差距，并在今后的学习期间实时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，进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，我感觉不仅实际着手能力有所提高，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，并可以结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。在设计的过程中我遇到好多困难，比方multisim软件的学习，资料的查找，今后从它的性能开始认识，4个设计各个击破，到最后终于完成了这次的期

17、末课程设计。13总而言之，经过这次课程设计，我们获得了好多，但学海无涯，我们还得一如既往的努力扎实的学习，只有这样才能成为合格的人才。调制信号原理AM、DSB、SSB信号的调制班级：信息工程（实验班）班号：05911101姓名：张俭伟学号：1120111524一、为什么要调制信号由讯号源所产生的讯号不一定适合直接在传输介质中传送，为了达到目的，不直接将讯号发射出去，而依原讯号产生一个不同波形的讯号，再将此讯号传送于通讯介质中。将原始讯号变换成更适合传输介质的发射讯号，藉以提高传输效率的程序，即所谓调制（Modulation）。换句话说调变是将一较低频的调制讯号（ModulatingSignal

18、），和一高频的载波（Carrier）做某种方式的结合，再将其传送。调变的技术平时应用在通讯用途上。为何要调制呢？I）调制可使讯号易于传送无线电传输中，信号波长和天线长度成正比。平时天线大小是波长的十分之一或更大，一般低频讯号的波长对合理的天线长度来说太大了（波长光速/频率）。以人声为例，人声频率大多为100Hz3000Hz，对应的波长则是100km3000km，这种天线不可能制造。而1MHz的波，波长300m，这样一来天线长度为30m，是合理的天线长度。于是我们将低频讯号来调制高频载波，使讯号频谱转移至载波频率，使其有较小波长。（II）调制可增加通信效率若广播电台讯号完全没办理过就传出来，所有

19、的讯号将会挤在一起互相搅乱，因为大家的频率范围都差不多，若一次只传送一个电台的讯号，又相当浪费，因为整个可利用的频率范围远远超过一个电台的讯号带宽。我们可用不同频率的载波来调制，使各广播电台讯号不互相搅乱，在接收端使用滤波器选择要收听的电台。（III）调制可防备噪声和搅乱通信理论的一个主要重点是：减低噪声的影响。因为通信距离都有相当长度，所以接收14到的讯号和发射端的讯号比起来，经过衰减的接收讯号将小得多；若讯号完全没办理过，接收讯号大小和杂音比起来差不多，而使欲传达的讯息很难认识。一般最常有的调变方式，有调幅AM（AmplitudeModulation）和调频FM（FrequencyModu

20、lation）。二、调制原理1、基本理论由于从消息变换过来的调制信号拥有频率较低的频谱分量，这种信号在好多信道中不宜传输。因此，在通信系统的发送端平时需要有调制过程，同时在接受端则需要有解调过程进而还原出调制信号。所谓调制就是利用原始信号控制高频载波信号的某一参数，使这个参数随调制信号的变化而变化，最常用的模拟调制方式是用正弦波作为载波的调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)三种。解调是与调制相反的过程，即从接收到的已调波信号中恢还原调制信息的过程。与调幅、调频、调相相对应，有检波、鉴频和鉴相。振幅调制方式是用传达的低频信号去控制作为传送载体的高频振荡波（称为载波）的幅度，是已调波的幅度随调

21、制信号的大小线性变化，而保持载波的角频率不变。在振幅调制中，根据所输出已调波信号频谱分量的不同，分为普通调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）、抑制载波的单边带调幅（SSB）等。AM的载波振幅随调制信号大小线性变化。DSB是在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波，保留携带有用信息的两个边带。SSB是在双边带调幅的基础上，去掉一个边带，只传输一个边带的调制方式。它们的主要区别是产生的方法和频谱的结构不同。2、数学表达2-1、AM信号的数学表达式AM信号是载波信号振幅在Vm0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：vo(t)Vm0kau(t)coswct（1）由表达式（1

22、）可知，在数学上，调幅电路的组成模型可由一个相加器和一个相乘器组成，如图1所示。图中，AM为相乘器的乘积常数，A为相加器的加权系数，且Ak,AMAVcmka图1普通调幅（AM）电路的组成模型15设调制信号为：u(t)=EcUMcost载波电压为：uc(t)UcMcoswct上两式相乘为普通振幅调制信号：us(t)K(ECUcMcost）UcMcoswct=KUcM(EC+UMcost)coswct=KUcMEc(1Macost)coswct=US(1Macost)coswct（2）式中,MaUMC称为调幅系数(或调制指数)，其中0Ma1。而当Ma1时，在t周边，uc(t)变为负值，它的包uc络

23、已不能反响调制信号的变化而造成失真，平时将这种失真成为过调幅失真，此种现象是要尽量防备的。2-2、DSB信号的数学表达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：u0(t)kau(t)coswct显然，它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在这样，当调制信号u(t)进入负半周时，Vm0上下按调制信号规律变化。uo(t)就变为负值。表示载波电压产生1800相移。0u(t)180因而当自正当或负值经过零值变化时，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响u(t)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，并可用相乘器作为双边带调制电路的组成模型，如图中AMVcmka。图9双边带调制信号组成模型2-3、SSB的数学表达单边带调制（SSB）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中，直接将16一个边带抵消而成的。单频调制时，SSB信号的表达式为：取上边带：取下边带：uDSB(t)kuucu