ssb波的调制与解调解析

海南大学通信电子线路课程设计报告学院：信息科学技术学院课题名称：单边带的调制与解调专业班级：12通信工程B班姓名：学号：指导老师：黄艳设计时间：2014.10——2014.12使用仪器：Multisim12同组成员：目录TOC\o"1-5"\h\z摘要及关键词1一设计总体概述2\o"CurrentDocument"1.1设计任务21.2.设计指标2二系统框图2\o"CurrentDocument"（一）SSB调制电路2\o"CurrentDocument"（二）SSB解调电路3\o"CurrentDocument"三各单元电路图及仿真41平衡调制器42带通滤波器83相乘器12低通滤波器13\o"CurrentDocument"四总电路图15\o"CurrentDocument"五自设问题及解答16\o"CurrentDocument"六心得体会总结16\o"CurrentDocument"七所遇问题及未解决问题17\o"CurrentDocument"参考文献17内容摘要本文用Multisim12设计并仿真了单边带的调制越解调，由于在调制单元，先设计一个混频器（双平衡调制器），在混频的两端通过信号发生器输入一个调制低频信号f和载波信号f0，完成频谱的搬移，成为一个DSB信号，再设计一个带通滤波器，将DSB经过带通滤波器变成一个抑制单边带的SSB波信号。单边带SSB节约频带，节省功率，具有较高的保密性。在解调单元，将调制单元输出的SSB和通过一个信号发生器产生的和调制单元同频同相的载波输入在相乘器（双平衡调制器）的两端，完成混频。再设计一个低通滤波器，将相乘器输出的信号经过低通滤波器，就可恢复基带信号低频信号f，完成解调。在设计单元电路时，对每部分的电路设置参数，进行仿真，调参，对结果进行分析，由于在SSB调制时，带通滤波的带宽相对中心频率的系数太小，所以将载波设置成较低频信号。反复调试后，得出结果和心得体会。【关键词】：单边带调制解调平衡调制器带通滤波器低通滤波器仿真单边带的调制与解调一、设计总体概述1.1设计任务设计单边带的调制解调电路，要求分别设计混频器、带通滤波器，和低通滤波器。通过信号发生器产生一个调制信号和载波信号，加入混频器的两端，将调制信号搬到了高频出，再经过带通滤波器，输出抑制载波的双边带调幅波，再经过带通滤波器，产生抑制载波的单边带调幅波。然后将己调信号和载波信号经过混频器，将已调信号搬到了低频和更高频处，再经过带通滤波器，即可恢复调制信号。1.2技术指标：输入调制信号：10kHZ200mV正弦波调制载波信号：100KHZ5V正弦波解调载波信号：100KHZ200mV正弦波二系统框图（一）SSB调制电路心G带通吗七/滤波器单边带输出—乓夏涂）——►TCOS£0/L-图一单边带调制单元原理框图心G带通吗七/滤波器单边带输出原理分析：先要经过混频器（平衡调幅器）产生抑制载波的双边带信，低频调制信号不能有直流成分，即低频调制信号为VQ（t）=VcosQt，频率为fQ。外加高频载波信号v（t）=Vcoswt，频率为f。ooo0两者进入混频调制单元（平衡调制器）后，产生抑制载波的双边带调制信号（DSB波）v（t）=—gRVcosQtcoswtK为常数），得到①—Q、①+Q两兀dLQ0oo种频率的波，频宽为2A/07=2fQ。再经过带通滤波器把不需要的边带滤除，只8让一个边带输出（SSB波）v（t）=—gR匕cosWo—Q）t（下边带）或v（t）=—gdRLVcos^o+Q）t（上边带），调制出来的单边带信号的频带宽度是是双边带的一半，节省了功率。（二）SSB解调电路框图夔改相乘器,巧*低通滤波匹一LPF图二单边带解调原理框图解调器由乘法器和低通滤波器组成。实现同步检波的关键是要产生一个

与载波信号同频同相的同步信号。将从调制电路的到的己调波(SSB波)，经过乘法器(平衡调制器)，与本地载波发生混频，产生一个混频信号，表达式为v(t)=Acoswtcos(w—O)t或者是v(t)=Acoswtcos(w+O)t(A为常数)，这LPFp00p00是一个同步检波(又称相干解调)然后经过低通滤波器，低频滤波器功能为滤除23o附近的高频信号，保留Q低频信号，解调出来的信号VQ(t)=AVcosOt，完成解调，整个解调电路由由乘法器和低通滤波器组成。实现同步检波的关键是要产生一个与载波信号同频同相的同步信号。三、各单元电路图及仿真1混频器(双平衡调制器)1.1原理及参数计算RLSOvlsRLSOvls(a)原理电路(b)等效电路(b)等效电路工作原理如下:该混频器为二极管环形混频器，各端口具有良好的隔离性，对本振而言，进入D1的端口和进入D2的端口是等电位，信号口无本振输出。对信号而言，进入。3的端口和进入D4的端口是等电位，本振口无信号输出。箭头表示本振电压在负半轴的电流方向，这样载波信号的正负控制着二极管的导通和截止。当载波信号为正半周时，二极管D1和D2导通，反之截止，当载波信号为负半周时，二极管D3和D4导通，反之则截止。二极管环形混频器的优点是各端口具有良好的隔离性，而且工作频带宽，噪声系数小，混频失真小，动态范围大。缺点有没有混频增益，端口之间的隔离度较低，其中L端口到R端口的隔离度一般小于40dB，且随着工作频率的提高而下降。实验表明，工作频率提高一倍，隔离度下降5dB。各端口的匹配阻抗都是50Q。设调制信号为v(t)=VcosQt，载波信号为v(t)=VcoswtQQ000当载波信号为正半轴时，开关函数S(t)=1,当载波信号为负半轴开关函数s(t)=0，采用线性时变电路，就有得到的输出回路中的表达式为144i=(+—coswt-——cos3wt+•••)Vcoswt，输出电流中，除了和频dLw+w和w—w成分外，仅有3w土w、5w土w、…等项，如果选频回路工0Q0Q0Q0Q作在w0处，，且带宽B=2Q,则谐振时，仅含w0+wQ和w0—wQ频率成分。对于本混频器设计一个LC并联谐振回路，由给定条件满足f0=2—LC=100X103,B=2Q=20x103Q=普

Pf解得L=1.59uH,C=1.59u尸,此时有等效阻抗：R=QwL=9.98Q1.2双平衡调制器电路(如图三)

输入信号参数：调制信号：10kHZ200mV正弦波载波信号：100KHZ5V正弦波则应输出两个边带的信号：fGkHZ,。110也Z1C11.59Htt1.59^A:】1BH62w%_—告rL图三平衡调制器1.3结果频谱及分析1.3.1频谱结果如下rrr时间17.685ms通道_A-162.374mV通道_B反向17.685ms0.000s-162.374mV0.000V保存tisa口@®T2-T1外触发18BH通道A刻度：Y轴位移〔格）：°时基标度：50us/DivX轴位移〔格）：°叵］画］画］国©EUEHUO200mV/Div通道B刻度：V轴位移〔格）：0触发边沿：国国囚叵I画水平：图六DSB波波形图图七DSB波频谱图1.3.2分析如下:由图七可看出产生了两个中心频率的信号，左边的频率f=90.032H祐边的频率f2=110.032kHZ，在中心频率的边上有一些信号弱的边频，误差为s=攵=0032-0.035%，非常小，符合要求。f0902带通滤波器2.1原理及参数计算八Husb(&>)—i-1►0)—COcQCDc(a)4g㈣i-coc0COC(b)一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带没有增益或衰减，并且在通带之外的所有

频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成，实际上内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，带通滤波器先经过一个高通滤波器，再经过一个低通滤波器，两者串联，构成一个带通滤波器，要求高通滤波器的上限截止f频率小于低通滤波器的下2限截止频率f1，那么就可以构成一个通频带为f2-f1的带通滤波器。对于本设计，我们采用的是保留上边频，滤掉下边频，即带通滤波器的频率为100KHZ~110KHZ。采用的是两个半节构成的高通滤波器，如图：f=c2冗（LC（1）（2）设计公式L=-Ro-（1）（2）c=2兀fR°式中R0为半节滤波器输入与输出的两端阻抗，f为高通滤波器的3dB的截止频率.查表有修正因素为1,设计时有f=100x103kHZx1计算：令R0=50Q，带入（1）、（2）计算有L=98uH,C=32.8nF2.两个半节构成的低通滤波器:设计公式有：fc2^4lC(3)（4）了RL=——9—2兀fcC=―—(3)（4）式中Ro为半节滤波器输入与输出的两端阻抗f为低通滤波器的3dB的c截止频率.查表有修正因素为1

设计时有f=110X103kHZX1计算：令鸟=50。，带入（3）、（4）计算有:L=72.3uH,

C=28.9nF2.2带通滤波器电路（如图八）C2HkR132.8nF—u如5侦席=F>J98|1HC4.-32.8nFC2HkR132.8nF—u如5侦席=F>J98|1HC4.-32.8nFL49BpH72.3MH72,3mHC3=28.9nFC52&.9nF>5<*Qii©口口口口XSAlllllhllllllldlllINTXSC3图八带通滤波器2.3频谱结果及分析2.3.2频谱结果示波器-XN3图九SSB波的波形图图十SSB信号的频谱图2.3.2分析如下:由图十可看出，输出的信号中只含110KHZ附近的频率，保留的是上边带信号频率，与理论基本相符，功率是只含DSB的一半3相乘器3.1原理及参数计算原理同调制电路的双平衡调制器相同，得到包含频率Q、2%+。，的正弦波，只不过不用滤除％-%、％+W。之外的频率，所以可以不用用到谐振回路。3.2相乘器（如图十一）：输入一个与同频同相的载波，100KHZ200mV正弦波1BHQ3J__胡1BH62X--rl=吕吕岛0000TOT3.3频谱结果及分析3.3.11BHQ3J__胡1BH62X--rl=吕吕岛0000TOT图十二相乘器输出波形图十三相乘器输出频谱3.3.2结果分析如下：由图十三的频谱图中看出，相乘器输出的信号中含有f=9.911kHZ和f=210.311kHZ的频谱信号，与10kHZ和210kHZ的误差很小，基本符合。4.低通滤波器：4.1低通滤波器电路图十四低通滤波器电路图4.2原理及参数计算低通滤波器就是允许低频信号通过，将高频信号衰减的电路。如图，将相乘器输出的信号衰减，即低通滤波器输出的信号为所需的解调信号。参数计算二1mnneR=10Q，C=1.59uf通带截止频率即fc=o"=10.09KHz输出低于2兀10.09KHz的低频信号。计算结果与10KHz相差不大，符合要求。4.3频谱结果及分析4.3.1频谱结果

'耘器-xscw一图十五低通滤波器后的波形图图十六低通滤波器后的频谱图4.3.2分析如下：由图十六中的频谱结果，可以看出，经过低通滤波器后，得到的是一个10kHZ左右的正弦波信号，与调制单元输入的低频信号的频率基本吻合，完成了调制解调单元。了调制解调单元。四总电路图性3阳7J.3pHC5=^28.BinFC3as.flfiF性3阳7J.3pHC5=^28.BinFC3as.flfiF图十七单边带调制解调总电路图五自设问题及解答1、SSB信号是如何得到？答：有两种方法得到SSB信号，分别是相移法和滤波法，本次设计用的是相移法。2、SSB信号是如何解调的？答：是用相干解调实现的，在解调的实现中，我先用下边带调制信号乘以本地载波，再通过低通滤波器滤除高频成分，如此便得到了解调后的信号为数学式

3、在调制带通滤波器时，如何能更好让一边的边带通过。答：受频带宽度与中心频率相对系数比的影响，频带太窄或中心频率太高，导致比值太小，单边带的滤除不容易实现，所以增大调制信号的频率或减f小载波频率。4、在解调时，如果加入的不是和调制时的载波同频同相的相干载波，则会产生怎样的结果？原因是？答：本地载波与输入信号载波频率和相位不同时，会产生失除了调制信号频率Q以外的信号，产生失真和输出减小等影响。原因是：如果调制时的载波和解调时的相干载波两个频率偏差△①=气-气，则产生解调式时，会增加（w+。）-w，=。-Aw的频率的波形。05、在调制时，经过带通滤波器出来后的上边带信号为什么还有其他的频率。振幅—-答：了等效电由于在调制时，经过的混频器

阻在电路中都有一定的电压，II土33kHz82kHz101答：了等效电由于在调制时，经过的混频器

阻在电路中都有一定的电压，II土33kHz82kHz101kHz120kHz里程启动中间终止范围0.05基准厂频率分锵率n加ivdBkH；，还有谐振回路产生肩沉匡正1|［反向］［显示基淮所以经过带通滤波器后，还存在了除上六心得体会总结通过这次设计让我们真正理解了生活中日常见到的电子的装置的基本工作原理，认识到理论与实践之间的差距，联系实际的应用去理解知识比一大堆理论来的直接与清晰明了。在设计中难免会遇到很多学习中不会注意到的问题，比如说在调制中在取某些值后输出是失真的波形，在设计开始并没有想过会存在那样多的问题，当着手时才发现要完成一个信号的调制与解调，在元器件、电路和取值都要有一部分的要求，科学是严谨的，这更让我们一丝不苟起来。此次课程设计主要针对幅度调制解调电路提出自己的设计方案，并利用仿真软件来实现自己的设计电路图。设计中用到了信号发生器、双平衡调制器、带通滤波器、同步检波器及低通滤波器等在高频电子线路课程中学到的知识。由于对所学电路不熟悉，导致在设计的过程中无法画出正确的电路图，算不出电路中元器件的参数，使得在设计过程中绕了许多弯路，做了许多的无用功。设计过程中查阅了大量的有关高频电子线路设计的书籍，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的必要性，只有理论知识是远远不够的，只有