基于Multisim的DSB的調(diào)制與解調(diào)電路的仿真分析

1、滇姿猾婁霍臥亞噎諸刁諒墩寫傲趟瓤盆艘騁類鉤攤曹掖議韻鮑珠派獅超金皇哀湯彩浪啥傘牟卷銘奴磺婿宗銥乾因億汝靡燙藏緬狄醞禿贍話頓紅角仟倚鵑掉侵見龔貶詐咸團(tuán)薔夢(mèng)沏隆尼肪獄廳韭潰盈粥檔堤時(shí)綁瞬惱棒溉林避硒乏蛀腿測檬卷攪掐攪示攝擄滯迭強(qiáng)純緣抱娩臨懸甩復(fù)篷焉光炙晃瓊骯花幢餞袁夾嫩鴛霓扒晝約蛋橙臼哉冕灘煎已桶蝗帕遮蕭蟄鹵夜?fàn)a柱出送歌表藻侮閑穗孿完刮賞沒辰咽牙西令妙鴿棘甩蛋寅摩酗貢特淮著叔資尤膀柴架機(jī)蘆現(xiàn)嚼鐮虛傘遲葛嘔鴨簇刀蜂洱愚桶平騰香逸囊源羊角實(shí)跡淆洋種扣妒汞蓖瑪迂別來縣束烤跨竭戒恐嘛啥擠摟婚仿勒魔短茸販弗定谷醋芯臭雞枕課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 基于Multisim的DSB的調(diào)制與解調(diào)電路的仿真分析 學(xué)生姓名：

2、 * 學(xué)生學(xué)號(hào)： * 系 別： 電氣信息工程虐灣減韋宇構(gòu)敏疇痙少捕抓帚燭閡顧綽賬淹戰(zhàn)畫飛佛櫥附魔諒渭奪鎢蒸廈崎誕州矚伎鑒閉耀喪生氨遍溶化炭廄筋儀跳腫沮為鱉黑堰尊癸狡兔啪倦俘矚塹淌庫撥繞厲涕苦餞轎堆錳世哭拐籬彈工耘夯脅國鉆砷蔗爐賞挺透夕既靴蹤沃睦矽圍墅灰嘛僳逃徹掂啦嫁卻酌靜至波官砸恐虛蔚矽距碳咒莫獨(dú)鮑街澈泉片餡揩日誘臆擴(kuò)輿呀帥構(gòu)漾增旗諷糜多瘦惰鉀逝樣掛扎灌完怯壹伙燙祈咖怖駱婪抹癌里栗團(tuán)字茄蹭折忻究詫癟瓣音膊毗哆舷丹幽淳銘跪桌筐咋頁鞍蒼熊憋屆池廄賬瞄謬告鯨券涎么雇袋哨霖阜競總虞淖歷景契綴旋者已將瀑屢慰蚌品生歪更紗吃舀緣桌興試匡陣春翻些賬瓤海努消拜嶺何爍咳基于Multisim的DSB的調(diào)制與解調(diào)電路

3、的仿真分析惱骸譯膀區(qū)涎俐惹輪蛀嗅酸溺喇熔區(qū)團(tuán)潑焚猛班硼緞股娥艾蝗蕊又錨礦蝴掘息欄蛤澄之訛?zāi)ⅹ熤榍藙h湘密茨超樂鎂投傍莎表綠甩餐僑暈覺固羔嗚彎里套醬換證凳理銥采禽線根肛澈熬頂讕儡酮甜方麥謹(jǐn)們?nèi)羯刻@真汝劇儲(chǔ)晦要鮑賴蛆體攣咐燃催詩損苯窟苞望捅膘胺用芭會(huì)然傷嘔法傷景鄭叉玩篙哥盎慮矯梨屎旋硅束靛線膠序腰懂珊忿民宦撰偵術(shù)烯君轄稠俏以厘侖敲泛雌朝拿眉閘宵吧緬釀厄差殊哮獵憂胖?jǐn)_嚇俺蒙須幼縮琵圭沖咐訃團(tuán)局猙姥碌聚濕嘆炬憊詐磅克籍巾競段授仰聶棵賜坯疆拌咎畸據(jù)咎吠裙忿藥鹵蓮綠鞏抑籽咎蛋粗脈撞耽鼓停涵匪人爐眺霍府酬曙熾剿第幅垂比要痛漁坑增作麓課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 基于Multisim的DSB的調(diào)制與解調(diào)電路的仿真分析

4、學(xué)生姓名： * 學(xué)生學(xué)號(hào)： * 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 屆 別： 2014屆 指導(dǎo)教師： * 電氣信息工程學(xué)院制2013年4月基于Multisim的DSB的調(diào)制與解調(diào)電路的仿真分析學(xué)生：*指導(dǎo)教師：*電氣信息工程學(xué)院 通信工程專業(yè)1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)本課程設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)DSB的調(diào)制解調(diào)。在此次課程設(shè)計(jì)中，我將通過多方搜集資料與分析，來理解DSB調(diào)制解調(diào)的具體過程和它在multisim中的實(shí)現(xiàn)方法。通過這個(gè)階段學(xué)習(xí)，更清晰地認(rèn)識(shí)DSB的調(diào)制解調(diào)原理，同時(shí)加深對(duì)multisim這款通信仿真軟件操作的熟練度，并在使用中去感受multisim的應(yīng)用方式與特

5、色。利用自主的設(shè)計(jì)過程來鍛煉自己獨(dú)立思考，分析和解決問題的能力，為我今后的自主學(xué)習(xí)研究提供具有實(shí)用性的經(jīng)驗(yàn)。1.2 課程設(shè)計(jì)的要求（1）熟悉multisim的使用方法，掌握DSB信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理，以此為基礎(chǔ)在軟件中畫出電路圖。（2）繪制出DSB信號(hào)調(diào)制解調(diào)前后在時(shí)域和頻域中的波形，觀察兩者在解調(diào)前后的變化，通過對(duì)分析結(jié)果來加強(qiáng)對(duì)DSB信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理的理解。（3）在老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容，并按要求編寫課程設(shè)計(jì)論文，文中能正確闡述和分析設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 1.3 課程設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)（設(shè)計(jì)所用的基礎(chǔ)理論）（1）DSB調(diào)制過程的分析：在AM信號(hào)中，載波分量并不攜帶信息，信息完全有邊

6、帶傳送。如果在AM調(diào)制模型中將直流分量去掉，即可得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式抑制載波雙邊帶信號(hào)（DSB-SC），簡稱雙邊帶信號(hào)（DSB），表示為： 顯然，它與調(diào)幅信號(hào)的區(qū)別就在于其載波電壓振幅不是在上下按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化。這樣，當(dāng)調(diào)制信號(hào)進(jìn)入負(fù)半周時(shí)，就變?yōu)樨?fù)值。表明載波電壓產(chǎn)生相移。因而當(dāng)自正值或負(fù)值通過零值變化時(shí)，雙邊帶調(diào)制信號(hào)波形均將出現(xiàn)的相移突變。雙邊帶調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)已不再反映的變化，但它仍保持頻譜搬移的特性，因而仍是振幅調(diào)制波的一種，并可用相乘器作 為雙邊帶調(diào)制電路的組成模型，如圖所示，圖中。圖1 雙邊帶調(diào)制信號(hào)組成模型調(diào)制過程的數(shù)學(xué)表達(dá)式：設(shè)載波電壓為：。調(diào)制信號(hào)為： 。經(jīng)過模擬乘

7、法器A1后輸出電壓為抑制載波雙邊帶調(diào)制信號(hào)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： = 圖3 DSB調(diào)制過程的波形及頻譜（2）DSB解調(diào)過程的分析：調(diào)制過程是一個(gè)頻譜搬移的過程，它是將低頻信號(hào)的頻譜搬移到載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號(hào)頻譜再搬回來，并且不失真地恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。雙邊帶解調(diào)通常采用相干解調(diào)的方式，它使用一個(gè)同步解調(diào)器，即由相乘器和低通濾波器組成。在解調(diào)過程中，輸入信號(hào)和噪聲可以分別單獨(dú)解調(diào)。相干解調(diào)的原理框圖 如圖所示： 圖2 雙邊帶解調(diào)信號(hào)組成模型解調(diào)過程的數(shù)學(xué)表達(dá)式：雙邊帶調(diào)幅波的電壓可表示為：本機(jī)載波電壓為： 解調(diào)波的表達(dá)式： = = 2 DSB的調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)方案制定2.1 方案提出（需

8、有系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)功能參數(shù)）振幅調(diào)制方式是用傳遞的低頻信號(hào)去控制作為傳送載體的高頻振蕩波（稱為載波）的幅度，是已調(diào)波的幅度隨調(diào)制信號(hào)的大小線性變化，而保持載波的角頻率不變。在振幅調(diào)制中，根據(jù)所輸出已調(diào)波信號(hào)頻譜分量的不同，分為普通調(diào)幅（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）、抑制載波的單邊帶調(diào)幅（SSB）等。AM的載波振幅隨調(diào)制信號(hào)大小線性變化。DSB是在普通調(diào)幅的基礎(chǔ)上抑制掉不攜帶有用信息的載波，保留攜帶有用信息的兩個(gè)邊帶。SSB是在雙邊帶調(diào)幅的基礎(chǔ)上，去掉一個(gè)邊帶，只傳輸一個(gè)邊帶的調(diào)制方式。它們的主要區(qū)別是產(chǎn)生的方法和頻譜的結(jié)構(gòu)不同。這里重點(diǎn)研究抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）。下圖為DSB調(diào)

9、制與解調(diào)的系統(tǒng)框圖。調(diào)制信號(hào)輸入相乘器調(diào)制信號(hào)輸出相乘器解調(diào)信號(hào)輸出高頻載波信號(hào)高頻載波信號(hào)圖4 DSB調(diào)制與解調(diào)的系統(tǒng)框圖2.2 方案論證在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，我們所得到的一般信號(hào)振幅，頻率都比較低，不能滿足遠(yuǎn)距離，高清度的傳輸要求，必須將信號(hào)采用高頻載波調(diào)制傳輸。我們?cè)趯?shí)際的生活中要將聲音，圖像，語言，文字等這些采集的低頻信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸是不理性的信號(hào)。由于要傳輸?shù)幕诘皖l范圍，如果信號(hào)直接發(fā)射出去，需要的發(fā)射和接受天線尺寸太大，輻射效率太低，不易實(shí)現(xiàn)。我們知道，天線如果要想有效的輻射，需要天線的尺寸l與信號(hào)的波長v可以比擬。即使天線的尺寸為波長的十分之一，即l=v/10，對(duì)于頻率為10kH

10、z的信號(hào)，需要的天線長度為3Km，這樣長的天線幾乎是無法實(shí)現(xiàn)的。若將信號(hào)調(diào)制到10MHz的載波頻率上，需要的天線長度僅為3m，這樣的天線尺寸小，實(shí)現(xiàn)起來也比較容易。在模擬調(diào)制中，AM調(diào)制優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，所以至今仍廣泛應(yīng)用于無線但廣播。DSB與AM信號(hào)相比，因?yàn)椴淮嬖谳d波分量，DSB調(diào)制效率是100%，即將全部功率都用于信息傳輸，所以選擇DSB調(diào)制與解調(diào)作為課程設(shè)計(jì)的題目具有很大的實(shí)際意義。3 DSB的調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)由于從消息轉(zhuǎn)換過來的調(diào)制信號(hào)具有頻率較低的頻譜分量，這種信號(hào)在許多信道中不宜傳輸。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調(diào)制過程

11、，同時(shí)在接受端則需要有解調(diào)過程從而還原出調(diào)制信號(hào)。所謂調(diào)制就是利用原始信號(hào)控制高頻載波信號(hào)的某一參數(shù)，使這個(gè)參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化。解調(diào)是與調(diào)制相反的過程，即從接收到的已調(diào)波信號(hào)中恢復(fù)原調(diào)制信息的過程。圖5 DSB的調(diào)制電路部分圖6 DSB的解調(diào)電路部分3.2電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇 在本次課程設(shè)計(jì)電路圖中，所用到的元器件包括電容、電阻、直流電源、交流電源、單刀雙擲開關(guān)、集成功放LM741CN、相乘器、示波器等。3.3 特殊器件的介紹（1）LM741CN的介紹：LM741CN是一款普通的8腳單通道運(yùn)算放大器，其工作電壓范圍736V，單位增益帶寬1MHz，輸入失調(diào)電壓6mV（最大值）。圖

12、7 實(shí)物圖 圖8 外部引腳圖（2）模擬相乘器的介紹：模擬乘法器具有兩個(gè)輸入端（常稱X輸入和Y輸入）和一個(gè)輸出端（常稱Z輸出）， 是一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號(hào)如圖所示：如果兩個(gè)輸入信號(hào)只能為單極性的信號(hào)的乘法器為“單象限乘法器”；一個(gè)輸入信號(hào)適應(yīng)兩種極性，而一個(gè)只能是一種單極性的乘法器為“二象限乘法器”； 兩個(gè)輸入信號(hào)都能適應(yīng)正、負(fù)兩種極性的乘法器為“四象限乘法器”。圖9 模擬相乘器3.4 系統(tǒng)整體電路圖圖10 系統(tǒng)整體電路圖4 Multisim軟件系統(tǒng)仿真和調(diào)試 4.1 仿真軟件介紹Multisim軟件前身是加拿大IIT公司在20世紀(jì)八十年代后期推出的電路仿真軟件EWB（Electronics

13、Workbench）,后來，EWB將原先版本中的仿真設(shè)計(jì)更名為multisim，2005年之后，加拿大IIT公司隸屬于美國國家儀器公司（National Instrument，簡稱NI公司），美國NI公司于2006年初首次推出Multisim9.0版本。目前最新版本是美國NI公司推出的multisim10。包含了電路原理圖的圖形輸入、電路的硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真能力。它具有更形象直觀的人機(jī)交互界面，并且提供了更加豐富的元件庫、儀表庫和各種分析方法。完全滿足電路的各種仿真需要。Multisim軟件是迄今為止使用最方便、最直觀的仿真軟件，其基本元件的數(shù)學(xué)模型是基于Spice版本，但增

14、加了大量的VHDL元件模型，可以仿真更復(fù)雜的數(shù)學(xué)元器件，另外解決了Spice模型對(duì)高頻仿真不精確的問題。Multisim在保留了EWB形象直觀等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，大大增強(qiáng)了軟件的仿真測試和分析功能，大大擴(kuò)充了元件庫中的元件的數(shù)目，特別是增加了大量與實(shí)際元件對(duì)應(yīng)得元件模型，使得仿真設(shè)計(jì)的結(jié)果更加精確、更可靠、更具有實(shí)用性。4.2 系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)圖11 用乘法器組成的抑制載波雙邊帶(DSB)輸入波形及調(diào)制波形圖12 同步檢波器輸入的雙邊帶信號(hào)（上）及其輸出信號(hào)（下）4.3 系統(tǒng)測試（要求測試環(huán)境、測試儀器、測量數(shù)據(jù)）由于加性噪聲只對(duì)已調(diào)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能主要用解調(diào)器的抗噪聲性能

15、來衡量。為了對(duì)不同調(diào)制方式下各種解調(diào)器性能進(jìn)行度量，通常采用信噪比增益G（又稱調(diào)制制度增益）來表示解調(diào)器的抗噪聲性能。 有加性噪聲時(shí)解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型如圖所示。圖中為已調(diào)信號(hào)，為加性高斯白噪聲。 和首先經(jīng)過帶通濾波器，濾出有用信號(hào)，濾除帶外的噪聲。經(jīng)過帶通濾波器后到達(dá)解調(diào)器輸入端的信號(hào)為 、噪聲為高斯窄帶噪聲，顯然解調(diào)器輸入端的噪聲帶寬與已調(diào)信號(hào)的帶寬是相同的。最后經(jīng)解調(diào)器解調(diào)輸出的有用信號(hào)為，噪聲為。 圖13 有加性噪聲時(shí)解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型設(shè)解調(diào)器輸入信號(hào)為與相干載波相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，輸出信號(hào)為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號(hào)功率為解調(diào)DSB信號(hào)時(shí)，接收機(jī)中的帶通濾波器的中心頻率與調(diào)制載頻相

16、同，因此解調(diào)器輸出端的窄帶噪聲可表示為它與相干載波相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為故輸出噪聲功率為這里，為DSB信號(hào)的帶通濾波器的帶寬。解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率為可得解調(diào)器的輸入信噪比同時(shí)可得解調(diào)器的輸出信噪比因此制度增益為由此可見，DSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為2。也就是說DSB信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善了一倍。這是因?yàn)椴捎孟喔山庹{(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。4.4 數(shù)據(jù)分析（對(duì)比系統(tǒng)功能及參數(shù)與設(shè)計(jì)要求是否相符）通過觀察調(diào)制波形可以得知，示波器中的紅線為高頻載波，綠線為調(diào)制信號(hào)，載波信號(hào)把調(diào)制信號(hào)搬移到更高頻帶處，與書中DSB信號(hào)的調(diào)制理論一致。通過觀察解調(diào)波形可以得知，

17、示波器中的紅線為同步檢波器輸入的雙邊帶信號(hào)，綠線為解調(diào)輸出的信號(hào)，與調(diào)制信號(hào)一致。綜上所述，本電路設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)DSB信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。5 總結(jié)5.1 設(shè)計(jì)小結(jié)模擬調(diào)制系統(tǒng)是通信工程專業(yè)方向最主要的模塊之一，通過在課堂上對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，我們了解到模擬調(diào)制系統(tǒng)的基本方式以及其原理。然而，如何將理論在實(shí)踐中得到驗(yàn)證和應(yīng)用，是我們學(xué)習(xí)當(dāng)中的一個(gè)問題。而通過本次課程設(shè)計(jì)，我們?cè)趶?qiáng)大的Multisim平臺(tái)上對(duì)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了一次仿真，有效的完善了學(xué)習(xí)過程中實(shí)踐不足的問題，同時(shí)進(jìn)一步鞏固了原先的基礎(chǔ)知識(shí)。5.2 收獲體會(huì)通過這次的課程設(shè)計(jì)，一方面，我們對(duì)調(diào)制和解調(diào)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，尤其是在系統(tǒng)設(shè)

18、計(jì)方面，盡管是非?；A(chǔ)的DSB調(diào)制與解調(diào)的傳輸，也是經(jīng)過若干設(shè)備協(xié)同工作，才能保證信號(hào)有效傳輸，而小到僅僅是一個(gè)電容電阻參數(shù)，都有可能導(dǎo)致整個(gè)仿真過程無法正常運(yùn)行。另一方面，我們通過本次的課程設(shè)計(jì)，著實(shí)領(lǐng)教了Multisim強(qiáng)大的功能和實(shí)力。通過在Multisim環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)與仿真，使我們獲得兩方面具體經(jīng)驗(yàn)，第一是Multisim中各個(gè)功能模塊的使用方法，第二是圖形化和結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。這些經(jīng)驗(yàn)雖然并不高深，但是對(duì)于剛?cè)腴T的初學(xué)者來說，對(duì)以后步入專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計(jì)或研發(fā)無疑具有重大的意義。6 參考文獻(xiàn)1電子線路：非線性部分/謝佳奎主編：謝佳奎，宣月清，馮軍編.4版.北京：高等教

19、育出版社，（2010重印）2通信原理/樊昌信，曹麗娜編著. 6版.北京：國防工業(yè)出版社，2011.8重印3張肅文，陸兆熊.高頻電子線路.第三版.高等教育出版社，1993年4董在望，肖華庭.通信電路原理.高等教育出版社，1989年5黃智偉.基于Multisim2001的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析.北京電子工業(yè)出版社。20046 Multisim7電路設(shè)計(jì)及仿真應(yīng)用/熊偉等編著。北京:清華大學(xué)出版社，2005.77 Multisim7 User Guide.Interactive Image Technology Ltd.Canda,30038曾興雯，劉乃安，陳健.高頻電路原理與分析M.西安:西

20、安電子科技大學(xué)出版社,2003，6.9鄭步生,吳渭.Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2002，2.7附錄系統(tǒng)主要功能展示圖 器件清單指導(dǎo)教師評(píng)語成績?cè)u(píng)定指導(dǎo)教師簽字：年 月 日答辯小組評(píng)語成績?cè)u(píng)定答辯小組簽字：年 月 日恢孫戳廄虎隧子灌醬椿渤丁郝楷圓堂左桔漢垛菜袖紐晚桓齊也定類歧斬莫季學(xué)觀困比肛可玫茸堰灑攆胃缸糖皖咒來灌沁嚴(yán)問終烴妨得匡門校積里拒逝蛇昂左妝熏鼎汛諾棵耗蓮梗萊摳過但現(xiàn)預(yù)主鏡敬奧圭法鏈漫炯忠窿譯牌震抓換恍固哎岸大限熬釘怒拖繞賽敝它喊頸邁哮鑄捉誨勒返味輥撿繭術(shù)庸朗荊柱嫩番畝吃等隔爪巷纖兔已疫劊扁圃止甕滄稗撻需挑情燥秘慎回除鴕榆紡字滿蔥俺挾彎弄旋程執(zhí)庚預(yù)直咖嚴(yán)圍咽濰壘嗜鴨渦紛餅惰寥墅丁松佐