基于Multisim的调幅电路的仿真

目录前言····································································1第一章题目分析························································1第二章原理分析························································2第三章利用仿真软件Multisim10对AM电路仿真分析······················33.1普通调幅（AM）信号的波形·········································33.2普通调幅信号Ma1时的波形分析··································43.3普通调幅信号Ma=1时的波形分析··································63.4普通调幅信号Ma1时的波形分析··································7第四章结束语··························································8参考文献································································91前言信号调制可以将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且是频谱资源得到充分利用。调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需的频率信号，不致相互干扰。而要还原出被调制的信号就需要解调电路。调制与解调在高频通信领域有着广泛的应用，同时也是信号处理应用的重要问题之一，系统的仿真和分析是设计过程中的重要步骤和必要的保证。论文利用Multisim提供的示波器模块，分别对信号的调幅和解调进行了波形分析。AM调制优点在于系统结构简单，价格低廉，所以至今仍广泛应用于无线但广播。与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB调制效率是100%。我们注意到DSB信号两个边带中任意一个都包含了M(w)的所有频谱成分，所以利用SSB调幅可以提高信道的利用率，所以选择SSB调制与解调作为课程设计的题目具有很大的实际意义。论文主要是综述现代通信系统中AM,DSB,SSB调制解调的基本技术，并分别在时域讨论振幅调制与解调的基本原理,以及介绍分析有关电路组成。此课程设计的目的在于进一步巩固高频、通信原理等相关专业课上所学关于频率调制与解调等相关内容。同时加强了团队合作意识，培养分析问题、解决问题的综合能力。第一章题目分析由于从消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，同时在接受端则需要有解调过程从而还原出调制信号。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复原调制信息的过程。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递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2方式。它们的主要区别是产生的方法和频谱的结构不同。第二章原理分析AM信号是载波信号振幅在0mV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：twtukVtvcamocos)()(0（1）由表达式（1）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，MA为相乘器的乘积常数，A为相加器的加权系数，且acmMkAVAkA,图1普通调幅（AM）电路的组成模型设调制信号为：)(tu=McUEcost载波电压为：cMtcUu)(costwc上两式相乘为普通振幅调制信号：cMCtsUEKu()(cost）twUccMcos=CcMEKU(+twtUcMcos)cos=twtMEKUcaccMcos)cos1()(tuo)(tuc)(tu调幅电路)(tuA)(tuo)(tucxyAMxy++3=twtMUcaScos)cos1(（2）式中,CMaEUM称为调幅系数(或调制指数)，其中0＜aM≤1。而当aM＞1时，在t附近，)(tuc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，通常将这种失真成为过调幅失真，此种现象是要尽量避免的。第三章利用仿真软件Multisim对AM电路仿真分析3.1普通调幅（AM）信号的电路图在Multisim仿真电路窗口中创建如图1所示的由乘法器(K=1)组成的普通调幅(AM)电路，在该电路中，直流电压源cE(图中V1)和低频调制信号)(tU(图中V2)分别加到乘法器A1的X输入端口，高频载波信号电压)(tcU(图中V3)加到乘法器的Y输入端口。将示波器的A、B通道分别加到乘法器的X输入端口、乘法器的输出端口，其构成如下图2所示：XSC1ABExtTrig++__+_XSC2ABExtTrig++__+_V120Vrms60Hz0°A11V/V0VYXA21V/V0VACBD11N1202CC120uFC250uFR210kΩR320kΩR510kΩV412V23568V22Vrms1kHz0°410图2乘法器组成的普通调幅(AM)电路3.2普通调幅信号Ma1时的波形分析运行仿真电路可得到输出波形如图4所示。此时调幅指数CMaEUM=0.5，运行仿真开关,双击示波器图标，可以得到示波器仿真输入波形和输出调制信号波形如图3、图4所示，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)(tuc4化，即已调信号的振幅在mu上下按输入调制信号规律变化。图3普通调幅（AM）电路的调制信号波形图4普通调幅（AM）电路的输出波形5从图2可得到如下结论：调幅电路组成模型中的相乘器对)(tu和)(tuc实现相乘运算得结果，反映在波形上是将)(tu不失真地转移到载波信号振幅上。3.3普通调幅波Ma=1时的波形分析若将图2中调制信号电压的幅值改为4V，则调指数CMaEUM=1，这时电路输出的曲线的包络恰好为调幅曲线，其仿真结果见仿真示波器屏幕，如图6所示：图5调幅电路恰好调幅(M=1)时的信号波形6图6调幅电路恰好调幅(M=1)时的输出波形3.4普通调幅波Ma1时的波形分析若将图2中调制信号电压的幅值改为12V，则调指数CMaEUM=3,Ma1,这时电路输出的曲为过量调幅曲线，仿真结果如图7所示：图7调制电路过调失真(Ma1)时的输出波形从图中可以看出已调波的包络形状与调制信号不一样，产生了严重的包络失真，这种情况称为过调失真，在实际应用中应尽量避免。因此,在振幅调制仿真过程中可以得出如下结：为了保证已调波的包络真实地反映出调制信号的化规律，避免产生过调失真，要求调制系数Ma必满足0Ma1，这与式(2)理论上推导得出的结果是一致的。第四章结束语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，我们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。而通过本次课程设计，我们在强大的Multisim平台上对数字信号的调制解调进行了一次仿真，有效的完善7了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。通过这次的课程设计，我们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作，才能保证信号有效传输，而小到仅仅是一个参数，都有可能导致整个仿真过程无法正常运行。另一方面，我们通过本次的课程设计，着实领教了Multisim强大的功能和实力。通过在Multisim环境下对系统进行模块化设计与仿真，使我们获得两方面具体经验，第一是Multisim中各个功能模块的使用方法，第二是图形化和结构化的系统设计方法。这些经验虽然并不高深，但是对于刚入门的初学者来说，对以后步入专业领域进行设计或研发无疑具有重大的意义。近年来，我国移动通信业务迅猛发展，己深入到社会生活的各个方面。面对移动用户群的持续增长和新业务的层出不穷，移动通信体系要及时适应甚至超前于市场需求的步伐。而作为移动通信的核心技术之一的调制解调技术是实现高速高效的通信系统的重要保证。在学习模拟通信系统理论基础后，我们又在此基础上通过利用Multisim仿真真正的看到AM调制中一些具体直观的过程，更加了解了调幅在实际应用中是如何实现的以及某些参数对电路性能的影响，参考文献1.郑步生,吴渭.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002年2.杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计.哈尔滨工程大学出版社，2001年。3.谭岳衡,陈列尊等1Mutisim在电子技术实验教学中的应用[N].衡阳师范学院学报,2003年4.曾兴雯，刘乃安，陈健.高频电路原理与分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003年