包络检波的调制解调器

II辽宁工业大学高频电子线路课程设计（论文）题目：插入载波的包络解调电路设计院（系）：电子与信息工程学院专业班级：电子102班学号：100404056学生姓名：李宏指导教师：蔡希彪教师职称：副教授起止时间：2013.6.28~2013.7.7高频电子线路课程设计（论文）II课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：通信工程学号100404056学生姓名李宏专业班级电子102班课程设计（论文）题目插入载波包络检波解调电路设计课程设计（论文）任务设计要求：1．用EWB仿真，设计一个插入载波包络检波解调电路2．能够观察输入输出波形。3．对调制信号频率1000Hz,载波频率100000Hz的单边带信号进行解调。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。指导教师评语及成绩平时成绩（20%）：论文成绩（40%）：答辩成绩（40%）：总成绩：指导教师签字：学生签字：年月日高频电子线路课程设计（论文）III摘要包络检波是一个解调的过程，它与调制过程相反，检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制信号。还原所得的信号与高频调幅信号的包络变化规律一致。本次课程设计为插入载波的包络检波解调电路的设计，实现对单边带信号的解调。本设计主要是载波信号和调制信号通过一个乘法器，再通过一定频率的低通滤波器产生单边信号，再经过包络检波电路得到解调后的输出波形。本次课程设计的目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们分析、解决问题的能力，掌握了使用EWB软件的仿真及应用。另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础，通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。关键字：单边带信号；包络检波电路；解调；EWB仿真高频电子线路课程设计（论文）IV目录第1章绪论..........................................................11.1插入载波包络检波器概述.......................................11.2课程设计要求及技术指标.......................................11.3设计方案论证.................................................21.4总体方案设计框图及分析.......................................3第2章各单元电路设计................................................42.1单边带信号的产生.............................................42.2低通滤波器设计...............................................52.3包络检波电路设计.............................................5第3章整体电路设计..................................................73.1整体电路分析.................................................73.2电路参数计算.................................................7第4章设计总结.....................................................11参考文献............................................................12附录：元器件清单....................................................13高频电子线路课程设计（论文）1第1章绪论1.1插入载波包络检波器概述振幅调制信号的解调过程称为检波。有载波振幅调制信号的包络直接反映调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变换规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。同步检波器主要是用于对DSB和SSB信号进行解调（当然也可以用于AM）。它的特点是必须加一个与载波同频同相的恢复载波信号。外加载波信号电压加入同步检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很简单的，利用抑制载波的双边带信号和输入的同步信号（即载波信号），经过乘法器相乘，可得输出信号，实现了双边带信号解调课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段1.2课程设计要求及技术指标本次课程设计是设计一个包络检波电路对单边信号进行解调，通过本次设计，掌握高频电子线路的设计方法，并将其与仿真联系起来，理论与实践相结合，培养独立设计能力。要求熟悉掌握EWB仿真操作系统，及高频电子线路课程。本次课程设计要求用EWB仿真，设计一个插入载波包络检波解调电路，能够观察输入输出波形。分析并讨论电路及结果。设计参数：对调制信号频率1000Hz,载波频率100000Hz的单边带信号进行解调。按课程设计指导书提供的课题，按照要求设计电路，计算电路的参数，完成课程设计。高频电子线路课程设计（论文）21.3设计方案论证方案一：乘积型同步检波器这种方法是将外加载波信号电压与接收信号在检波器中相乘，再经过低通滤波器，最后检出原调制信号，如框图所示：图1.1乘积型同步检波器设输入的已调波为载波分量被抑制的DSB信号u1为：本地载波信号：上两式中，c=1时，即本地载波的角频率等于输入信号的角频率，它们的相位不一定相同：低通滤波器滤除c附近的频率分量后，得到频率为的低频信号：由上式可见，低频信号的cos成正比，当0时，低频信号电压最大，随着相位差变大，输出电压变小。所以我们不但要求本地载波与输出信号载波的角频率必须相等。方案二：叠加型同步检波器叠加型是将外加载波信号与接收信号相加，经过包络检波器取出原调制信号，调制信号乘法器载波信号低通滤波器ttUucoscos11tUUuCcoscos2110)(costUucc)cos(coscos1112ttUUuc高频电子线路课程设计（论文）3图1.2叠加型同步检波器设u1为单边带信号tU)cos(1，Uc为本振电压tUc1cos，则合成的输出信号为u2=u1+uc：由此可见，合成信号的包络Um和相角θ都受到调制信号的控制，可以通过包络检波器构成的同步检波器检出单边带调制信号。将所调制的单边带信号与本振信号通过一个加法器加到一起，再经过包络检波器输出解调后的信号。经过两方案的比较，方案二用到了包络检波器，更加符合设计要求。1.4总体方案设计框图及分析图1.3总体框图包络检波是一个解调的过程，它与调制过程相反，检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制信号。还原所得的信号与高频调幅信号的包络变化规律一致。本设计主要是载波信号和调制信号通过一个乘法器得到载波被抑制的双边带信号，再通过一定中心频率的低通滤波器把不需要的边带滤除，得到所需要频率的单边带信号，再经过包络检波电路得到解调后的输出波形。单边带信号加法器包络检波器输出波形本振信号调制信号加法器载波信号包络检波器ttUUcttUusin1sin11coscos1cos12高频电子线路课程设计（论文）4第2章各单元电路设计1.12.12.1单边带信号的产生首先需要产生单边带信号，产生SSB信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。本课设我采用的是滤波法。用滤波法实现单边带调制的原理图，图中的)(HssB为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将)(HssB设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为产生下边带信号时即为图2.1单边带信号产生原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带。滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。而一般调制信号都具有丰富的低频成分，经过调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一个边带而滤除另一个，要求单边带滤波器在附近具有陡峭的截止特性――即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。为此，实际中往往采用多级调制的办法，目的在于降低每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。从SSB信号调制原理图中可以清楚地看出，SSB信号的频谱是DSB信号频谱的一个边带，其带宽为DSB信号的一半，与基带信号带宽相同，即式中为调制信号带宽，Hf为调制信号的最高频率由于仅包含一个边带，因此SSB信号的功率为DSB信号的一半，即：HmfB)(4121tmmPPDSBSSB高频电子线路课程设计（论文）5显然，因SSB信号不含有载波成分，单边带幅度调制的效率也为100%。2.2低通滤波器设计图2.2低通滤波器电路由于设计所采用的基带信号频率是10KHz，所以低通滤波器的频率为10KHz。fi低通滤波器的各元件参数取值：取R=10KHz则：2.3包络检波电路设计输入信号单边带调制信号,其中调制指数m、高频载波频率、调制信号的频率、调频幅度等参数均可自己设定；非线性器件由包络检波二极管组成；二极管包络检波器由电容C和R并联组成；输出信号连接示波器，可观察检波的效果。KHZRCf1021FFC10810*59.110*21高频电子线路课程设计（论文）6图2.3包络检波电路分析在高频信号电压的正半周期，二极管正向导通并对电容C充电，由于二极管正向导通电阻很小，所以充电电流I很大，是电容的电压Vc很快就接近高频电压峰值，这个电压建立后，通过信号源电路，又反向地加到二极管D的两端。这时二极管是否导通，由电容C上的电压Vc和输入电压Vi共同决定。当高频信号的瞬时值小于Vc时，二极管处于反向偏置，处于截止状态。电容就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远大于调频电压周期，故放电很慢。当电容上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管导通。图中t1到t2的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容充电，电容的电压又迅速接近第二个高频的最大量。图中t2至t3时间为二极管截止的时间，在次时间内电容