振幅调制与解调设计报告

高频电子线路课程设计实验报告-1-《振幅调制与解调电路设计》信息学院09电子B班吴志平0915212020一、设计目的：1、通过实验掌握调幅与检波的工作原理。2、掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制波双边带调幅的方法和过程，并研究已调波与二输入信号的关系。3、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。4、掌握用集成电路实现同步检波的的方法。5、掌握调幅系数测量与计算的方法。二、设计内容：1．调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。3．实现抑止载波的双边带调幅波。4．完成普通调幅波的解调5．观察抑制载波的双边带调幅波的解调三、设计原理：幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器和同步检波器，在此，我们主要研究同步检波器。同步检波器：利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。本设计采用集成模拟器1496来构成调幅器和解调器。图4－1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1—V4组成，以反极性方式相连接；而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，-2-以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1—V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，己调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚（6）、（12）之间）输出。四、设计电路：用MC1496集成电路构成的调幅器原理图：-3-用MC1496集成电路构成的解调器原理图：五：电路PCB原理图调幅器解调器六、实验步骤：实现全载波调幅a、调节Rp1使Vab=0.1V，载波信号仍为Vc（t）=25sin2∏×100000t（mv）将低频信号Vs（t）=25sin2∏×1000t（mv）加至解调器IN2-4-实现抑制载波调幅b、调节Rp1使调制端平衡，并在载波信号输入端IN1加Vc（t）=25sin2∏×100000t（mv），调制信号端IN2不加信号抑止载波的调幅波形c、载波输入端不变，调制信号输入端IN2加Vs（t）=25sin2∏×1000t（mv）信号d、解调全载波信号将从调幅实验中获得的调幅波，加至解调器VAM的输入端，并在解调器的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号Vc（t）=25sin2∏×100000t（mv）同步检波输出波形Vs（t）=25sin2∏×1000t（mv）Vc（t）=25sin2∏×100000t（mv）全载波的调幅波形-5-七、设计心得体会：在拿到设计题目后，查阅了图书馆，书店，和网站，查阅了大量的振幅调制与解调设计的资料，并且整理了它们。通过这次的课程设计让我了解了信号的调制和解调过程。也特意去了解了下接收机的原理，在今后的工作中，它将带给我无穷大设计思路和指导。因为要完成整个设计，首先要对整体设计流程有一个深入的理解，学会一些设计电路需要用到的软件。在这里，我就学会了使用PROTEL进行原理图的录入，和将原理图导入，完成PCB图设计。在设计初期，还需要反复使用MULTISIM软件对电路进行仿真分析，不断完善电路的设计和元件的使用，以达到最好的仿真输出效果。最后才能放心将PCB图印制电路板，腐蚀，焊元件，最后完成到实验室去调试。如果调试结果与仿真分析结果不同或差距比较大，需要对电路进行查错，看是否有短路或者虚焊。然后反复测试，最终以满足设计要求方可交班验收。在此，我深刻的体验了设计制版过程的艰辛，也获得了大量的经验。在今后的课设或者一些电子设计中一定不会被种种困难压倒。实践是检验能力和成功的标准，相信结果对我们来说一定是快乐和有意义的。第六章频谱变换电路非线性：调频、限幅频线性：调幅、混频、倍6.1概述频谱变换电路：频谱搬移，使之适合于传输.具备将输入信号频谱进行频谱变换，以获取具有所需频谱的输出信号这种功能的电路就叫做频谱变换电路。-6-6.2乘法器变跨导式模拟乘法器是以恒流源式差动放大电路为基础，并采用变换跨导的原理而形成的。变跨导式模拟乘法器（恒流源式差分放大器）双入双出EQTEQTbbbeibecoIUIUrrurRu11121IUT∴IuURuiTCo12-7-若Iui2成正比，则21iiouuueieBEieRuRuuII232∴21212iieiiTCoUURRuuURu跨导222121ieITTTEQmuRUUUIUIg∴称为变跨导乘法器.6.3调幅波一、幅度调制（AM）tu－低频tuc－高频定义：用tu去控制tuc的幅度，使幅度tu，称为调制称tu为调制信号，tuc为载波信号.1、调幅特性.令tUtumcostwUtuccmccos则twtMUtucacmAMcoscos1其中cmmaUUkM称为调制指数.（k由电路决定的一个常数）twtMUtwUtucacmccmAMcoscoscostwtwMUtwUccacmccmcoscos21cos∴调幅波有3个频率分量cw、cw、cw.-8-称cw为上边频，cw为下边频mAMB2载波不携带tu的信息，而且占用较大的发射功率，可以只发射边带。(1)双边带.twtwUtwtUtwtutuccmcmcDSBcoscos21coscoscos无载波频率.特点：①频谱搬移特性②相位突变（根据上式）0tu处③mDSBB2（2）单边带：用滤波器将上边带或下边带滤除.二、AM的电路令twUtuccmccostUEtumcos则twUtUEtuccmmAMcoscos-9-twtmUtwtUEUUEcasccmmcmcoscos1coscos11、低电平调幅.如上，通过调节直流E的大小来调节am.2、高电平调幅.①集电极调幅.（通过改变集电极馈电电压）.L、C谐振回路调谐在载频tUVtuVVmcccccccostmVacccos1注:见书p109图4.10：放大器要工作在过压区.∴tmVVuVIaccccAMccccos1,即②基极调幅（原理类似）三、解调电路.（检波）利用乘法器＋低通滤波器1、二极管（包络检波）充电时间CRD放电时间CRCRD2、乘法器-10-tuy近似为频率为cw的方波.∴tnwaatucnnoycos21∴tutukuyxotnwaatwtmukcnocascos2coscos1取n=1,twtwtmukuccasocos4coscos16.4抑制载波的AM的调制与解调电路.SCDSB一、调制电路twUtuccmccostUtumcostutuktuctwtwUUktUtwUkccmcmmccmcoscos21coscos图203P三、解调电路twtuUktwtwtuktwuuccmcccio2cos121coscoscos说明：导频.若无导频，则接收端需产生载波.6.5混频电路Isww中频载波-11-twUtuLLmLcos设Lwsw，twUtwtumUtuLLmsasmpcoscos1twwtwwtumUUsLsLaLmsmcoscos1216.6倍频器twUtwUtwUtutussmssmssmso2cos121coscos22注：谐振功放也可实现倍频104P6.7调角波PMFM非线性调相调频一、瞬时相位和瞬时角频率.totomtdtwttdtwAta00cosdttdtw若owttwtw，则常量二、调相波和调频波1、调相：相位变化量与调制信号成正比.ttwUupccmPMcos-12-tUtuktwUcmpccmcoscos调制指数maxtukmpp瞬时角频率dttdukwdttdtwpcdttduktwpp——瞬时角频率偏移ppwtwmax称为频偏2、调频：频率变化量与调制信号成正比.tfccmFMtdtuktwUu0cos瞬时相位tfctdtuktwt0瞬时角频率tukwdttdtwfcmaxmaxtuktwff称为频偏.调频指数max0tfftdtukm总结：twtctwAtAtacmmcoscos调相tuktwtukttc调频tukwc∴tdtuktwdttwttct00例：调制信号tUtumcos，则i)调相tuktwUupccmPMcostmtwUtUktwUpccmmpccmcoscoscoscosmppUkm频偏tmdttduktwppsin∴mppUkmwmax-13-ii)调频tUkwtukwtwmfcfccos∴tdtUktwtdtwttmfct00costmtwtUktwfcmfcsinsin∴tmtwUufccmFMsincos三、调角波的频谱和带宽.1、频谱.从上可以看出，FM、PM波。类似.2、统一写为tmtwUtuccmsincostjwtjmecmtmtwjecmcceeRUeRUsinsin傅立叶级数.周期函数tfT可以展开成傅立叶级数.dtetfTCeCtfTTtjnwTntjnwnnToo221......2,1,0n代入上两式，得：的周期otjmwTe,2sin∴tjnntjntjmtjnwnntjmedteeeCeosinsin2记：tdeeCmJtjntjmnnsin21mJmJmJnnn为奇数为偶数nn贝赛尔函数tntwmJUtucnncmcostwmJtwmJtwmJtwmJtwmJtwmJtwmJUcccccccocm3cos3cos2cos2coscoscoscos332211说明：与调幅信号不同，不是调制信号频谱的简单搬移，而是由载频cw分量和无数对边-14-频分量组成。