DSB調(diào)制與解調(diào)

1、海南大學(xué)高頻電子線路課程設(shè)計課題名稱： DSB波的調(diào)制與解調(diào) 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 學(xué) 院： 班 級： 設(shè)計時間：2013年10月01日至2013年11月02日指導(dǎo)老師： 黃 艷 組員姓名： 目錄一、調(diào)幅與解調(diào)原理：.4二、DSB的調(diào)制原理：.4三、DSB調(diào)制與解調(diào)： .5 3.1.雙邊帶調(diào)制原理.53.2調(diào)幅波的解調(diào)： . 143.3乘法器原理.18四、單元電路設(shè)計：. 94.1調(diào)幅電路圖、波形圖以及頻譜圖及理論分析94.2解調(diào)電路圖、波形圖以及頻譜圖及理論分析74.低通濾波器電路圖、已調(diào)波波形圖以及頻譜圖及理論分析8五：總電路圖：.17六、自設(shè)問題并解答以及心得體會.18七：附錄元器件清

2、單：.191. 課題名稱：DSB波的調(diào)制與解調(diào)2. 內(nèi)容摘要：本設(shè)計用3KHz的調(diào)制信號與500KHz的高頻經(jīng)乘法器得到已調(diào)波后，已調(diào)波與本地載波（與高頻載波同頻同相、500KHz）經(jīng)乘法器輸出后接入低通濾波器即可得到3KHz的已調(diào)信號。3. 設(shè)計指標：將高頻載波信號與低頻調(diào)制信號經(jīng)乘法器即可輸出抑制雙邊帶的已調(diào)波。由于已調(diào)波為載波被抑制，因此不能用包絡(luò)檢波，只能選用同步檢波，即將已調(diào)波與本地載波（與高頻載波同頻同相）輸入乘法器，再經(jīng)低通濾波器后即可得到已調(diào)信號一、調(diào)幅與解調(diào)原理：所謂調(diào)幅，就是用調(diào)制信號去控制載波某個參數(shù)的過程。嚴格地說，是使高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，其他參數(shù)（頻率

3、、相位）不變。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，是將載于高頻振蕩信號上的調(diào)制信號恢復(fù)出來的過程。調(diào)幅電路是把調(diào)制信號和載波信號同時加在一個非線性元件上（例如晶體二極管或三極管）經(jīng)非線性變換成新的頻率分量，再利用諧振回路選出所需的頻率成分。它保持著高頻載波的頻率特性，調(diào)幅波振幅的包絡(luò)變化規(guī)律與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致。 當(dāng)輸入的調(diào)制信號有直流分量時，稱為AM調(diào)制；沒有直流分量時，稱為雙邊帶調(diào)制（DSB調(diào)制）。本設(shè)計設(shè)計內(nèi)容為雙邊帶調(diào)制（DSB調(diào)制）。DSB調(diào)制中，高頻載波與調(diào)制信號相乘，由傅立葉變化的性質(zhì)可知，在時域中兩個信號相乘，則對應(yīng)在頻域中對這兩個信號進行卷積。而由高等數(shù)學(xué)知識可知，一個函數(shù)與單位脈沖函數(shù)

4、卷積的結(jié)果，就是將其圖形由坐標原點平移到該脈沖函數(shù)處。所以，若以高頻載波信號與調(diào)制信號相乘，其結(jié)果就相當(dāng)于把調(diào)制信號頻譜圖形由原點平移至載波頻率處（因為余弦函數(shù)的頻譜圖形是一對脈沖函數(shù)），其幅值減半。所以幅值調(diào)制過程就相當(dāng)于頻率搬移過程。為避免調(diào)幅波的重疊失真，要求載波頻率必須大于測試信號的最高頻率，實際應(yīng)用中，往往選擇載波頻率至少數(shù)倍甚至數(shù)十倍于信號中的最高頻率。二、DSB調(diào)制原理：低頻信號本地載波 圖3.1 DSB信號調(diào)制與解調(diào)總系統(tǒng)框圖1.雙邊帶調(diào)制原理：（1）雙邊帶調(diào)制波分析1）定義：僅傳輸標準調(diào)幅波中兩個邊帶調(diào)制的方式稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)制。2）DSB傳送原因：調(diào)幅波中惟有上下邊頻

5、分量才反映調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)，載波分量僅起到頻譜搬移作用。從傳輸觀點來看，占有絕大部分功率的載波分量是無用的，在傳輸中將其抑制掉，可節(jié)省發(fā)射功率。所以用雙邊帶波傳送比AM波傳送好。3）數(shù)學(xué)表達式：設(shè)載波為uC(t)=Ucosct，單頻調(diào)制信號為u(t)=Ucost (c)，則雙邊帶調(diào)幅信號為:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUUcostcosct=12kUUcos (c+)t+cos (c-)t， 其中k為比例系數(shù)?？梢婋p邊帶調(diào)幅信號中僅包含兩個邊頻, 無載頻分量, 其頻帶寬度仍為調(diào)制信帶寬的兩倍。需要注意的是, 雙邊帶調(diào)幅信號不僅其包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號波形的變化, 而且在調(diào)制信號波

6、形過零點處的高頻相位有180的突變?？梢钥闯? 在調(diào)制信號正半周, cost為正值, 雙邊帶調(diào)幅信號uDSB(t)與載波信號uc(t)同相；在調(diào)制信號負半周, cost為負值, uDSB(t)與uc(t)反相。 所以, 在正負半周交界處, uDSB(t)有180相位突變。如下圖所示：圖3.2圖3.3. DSB調(diào)幅波形與頻譜 因為雙邊帶信號不包含載波，所以發(fā)送的全部功率都載有信息，功率有效利用率高。2、DSB的解調(diào)：()解調(diào)原理 解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從接受的已調(diào)信號中恢復(fù)調(diào)制信號。解調(diào)方法分為兩類：相干解調(diào)（同步檢波）與非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。1）同步解調(diào)：也稱相干解調(diào)。將調(diào)幅波與原載波

7、信號再次相乘，則頻域圖形將再一次進行搬移，其結(jié)果就是在頻譜圖上，在正負2f 處有信號，其幅值變?yōu)樵瓉淼?4.而在原點處也出現(xiàn)了幅值為1/2的信號，所以用低通濾波器后，就可以復(fù)原信號。這一過程稱為同步解調(diào)?！巴健笔侵附庹{(diào)時所乘信號與調(diào)制時的載波信號具有相同的頻率和相位。2）包絡(luò)檢波：也稱非相干解調(diào)。若把調(diào)制信號進行偏置，疊加一個直流分量A使偏置后的信號都具有正電壓，那么調(diào)幅波的包絡(luò)恢復(fù)原調(diào)制信號的形狀。把該調(diào)幅波簡單地整流、濾波就可以恢復(fù)原調(diào)制信號。一個簡單的包絡(luò)檢波器，就是調(diào)幅波兩端中一端經(jīng)過一個二極管，然后經(jīng)過一個RC的并聯(lián)電路，再返回另一端。輸出信號從R兩端取出。實際該電路就是由一個二極

8、管和一個RC低通濾波器組成。由于信號為抑制載波的調(diào)幅波，其包絡(luò)不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)信號，而是要采用同步檢波。解調(diào)與調(diào)制的實質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。解調(diào)是把在載頻位置的已調(diào)信號的頻譜回到原來的調(diào)制信號頻譜位置。同步檢波又分為乘積型和疊加型。本設(shè)計采用乘積型同步檢波方式。同步檢波時，為了無失真地恢復(fù)調(diào)制信號，接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波同頻同相的本地載波，它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到調(diào)制信號。其框圖如下圖所示，圖3.5 同步檢波系統(tǒng)框圖設(shè)輸入為單頻調(diào)制的雙邊帶信號uDSB(t)= Uscostcosct (c)并假設(shè)載波

9、信號與原載波信號同頻同相，則ur(t)= Urcos(ct)，相乘器的輸出信號uo(t)=KUsUrcostcosctcos(c)=12KUsUcost+14KUsU cos(2c+)t+ 14KUsU cos(2c-)t第一項與cost成正比，是反應(yīng)調(diào)制信號變化規(guī)律的有用分量，后兩項為2C的雙邊帶調(diào)制信號，為無用的寄生分量，通過低通濾波將高頻分量濾除，即可得到u(t)=12KUsUcost，即實現(xiàn)了檢波。3、乘法器原理：圖3.5模擬乘法器電路 接在1端的是調(diào)制信號，接在2端與3端的1千歐電阻用作反饋電阻，以擴大調(diào)制信號的線性動態(tài)范圍；接在5端的6.8千歐電阻用來控制電流源電路的電流值I；接在

10、6端與9端的3.9千歐電阻為兩管的集電極負載電阻；從+12V電源到7端、8端的電阻為T1至T4提供基極偏置電壓；7端輸入高頻載波；雙差分對的工作特性取決于載波輸入電壓振幅V。當(dāng)V26mV時，電路工作于線性狀態(tài)。當(dāng)同時加入載波與調(diào)制信號后，輸出回路即為載波被抑制的DSB-SC.四、單元電路設(shè)計：1. 調(diào)制電路圖：圖4.1調(diào)制電路圖1.1輸入波形：高頻載波頻率=500kHz ，載波幅值0.1V；：圖4.2高頻載波波形圖頻譜： 調(diào)制信號頻率=3kHz ，調(diào)制幅值1V：圖4.3調(diào)制信號波形圖經(jīng)乘法器后輸出波形：圖4.4 DSB已調(diào)波波形頻譜分析如圖所示：圖4.5.1 DSB已調(diào)波頻譜圖4.5.2 DS

11、B已調(diào)波頻譜理論分析：本設(shè)計載波頻率=500kHz ，載波幅值0.1V；調(diào)制信號頻率=3kHz ，調(diào)制幅值1V由uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUUcostcosct=12kUUcos (c+)t+cos (c-)t可得：uDSB(t)=0.05kcos (503103)t+cos (497103)t2.解調(diào)電路圖：圖4.6 同步檢波電路圖1.輸入波形為圖X=4.4的DSB已調(diào)波與圖4.2的同頻同相的本地載波。2.輸出波形為：圖4.7 同步檢波后輸出波形頻譜分析：1. 低頻分量：圖4.8.1 同步檢波后輸出波形頻譜其他分量： 圖4.8.2同步檢波后輸出波形頻譜圖4.8.3同步檢波后輸出

12、波形頻譜圖4.8.4同步檢波后輸出波形頻譜理論分析：由uo(t)=KUsUrcostcosctcos(c)=12KUsUcost+14KUsU cos(2c+)t+ 14KUsU cos(2c-)t可得：uo(t)=510-3Kcos3103t+2.510-3Kcos1003103t+2.510-3Kcos997103t與頻譜圖相比較，頻譜圖顯示的頻率偏大，即信號發(fā)生了失真，由示波器波形圖也可得到這一結(jié)論。3、低通濾波器電路：圖4.9 低通濾波器電路圖1. 輸入波形為圖4.7；2.輸出波形： 圖4.10已調(diào)信號波形頻譜分析：圖4.11已調(diào)信號波形頻譜理論分析：由u(t)=12KUsUcost，

13、可得：u(t)=510-3Kcos3103t總電路圖六、自設(shè)問題并解答：1. 為什么不能夠直接把信號發(fā)射出去時要經(jīng)過調(diào)制:首先，因為所要傳送的信號頻率太低或者頻帶太寬。天線要將低頻信號有效的輻射出去，它的尺寸就必須很大，與實際不符。再則，為了使發(fā)射與接收效率高，在發(fā)射機與接收機方面都必須采用天線和諧振回路。但某些信號的頻率變化范圍很大，因此天線和諧振回路的參數(shù)應(yīng)該在很寬范圍內(nèi)變化，這也很難做到。最后，如果直接發(fā)射音頻信號，則發(fā)射機將工作于同一頻率范圍。這樣，接收機將同時收到許多不同電臺的信號，無法加以選擇。2. DSB-SC為什么只能采用同步檢波：因為DSB信號不含wc項，即載波被抑制。因此只

14、能用同步檢波。3. DSB與AM有何不同？AM調(diào)制模型中輸入端有直流分量A0，將直流分量A0去掉即為DSB。且與AM信號相比，因為不存在載波分量，DSB信號的調(diào)制效率為100%，即全部功率都用于信息傳輸，但帶寬仍與AM信號相同，且DSB在零點處有180度的跳變。4.隔直電容的作用：隔直電容是指將信號中直流成分阻斷，而讓交流成分順利傳遞到后級電路的電容。實際工作中，多級電路的前后兩級往往直流工作狀態(tài)不一樣，彼此之間的狀態(tài)不能互相影響，同時也要求交流信號能夠從前級電路順利傳遞到后級電路，因此就在兩級電路之間接入一個電容，用來阻斷前后兩級電路的直流通路，同時連通交流電路。設(shè)計體會:這次的設(shè)計是組員們

15、在圖書館和網(wǎng)上查閱資料所完成的，課程設(shè)計的任務(wù)需要綜合運用“高頻電子線路”課程的知識，通過調(diào)查研究、查閱資料、方案論證與選定；設(shè)計選取電路和元器件；組裝和調(diào)試電路，測試指標及分析討論，完成設(shè)計任務(wù)。在這次課程設(shè)計中，學(xué)會了怎樣去根據(jù)課題的要求去設(shè)計電路和調(diào)試電路。動手能力得到很大的提高。這次設(shè)計讓我們懂得在以后學(xué)習(xí)中要加強對使用電路的設(shè)計和選用能力。把過去定性分析、定量計算逐步與工程估算、實驗調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計的步驟和方法，了解科學(xué)實驗的程序和實施方法。這對今后從事技術(shù)工作無疑是個啟蒙訓(xùn)練。通過這種綜合訓(xùn)練，可以掌握高頻電子線路設(shè)計的基本方法，提高動手組織實驗的基本技能，培養(yǎng)分析

16、解決電路問題的際本領(lǐng)，為以后畢業(yè)設(shè)計和從事高頻電子線路實驗實際工作打下基礎(chǔ)。在設(shè)計的過程中我們遇到很多困難，例如multisim軟件的學(xué)習(xí)，資料的查找，各種虛擬器件的使用。在將近一個月的課程設(shè)計之后，我覺得不僅實際動手能力有所提高，更重要的是懂得設(shè)計流程，從開始設(shè)計思路，到實現(xiàn)，到糾正完善，再到最后設(shè)計論文的撰寫，進一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能夠結(jié)合實際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進行更深入的學(xué)習(xí)。 這次設(shè)計也讓我們懂得，在學(xué)習(xí)理論知識的同時還要努力培養(yǎng)自己的動手操作能力，對于通信工程的我們更是如此，通過這次課程設(shè)計我也看到了自己的差距，今后會努力提高自己的動手操作能力，以求真正領(lǐng)會通信專業(yè)里邊的各種知識.七、附錄元器件清單序 號編號名稱型號數(shù)量1 Q1-Q16高頻三極管2N171116個2C1,C2，C3，C6電容0.1uF4個3C4電容10uF1個4C5電容0.5uF1個5C3，C5，C12電容10nF3個6C6電容700pF1個7C7電容50uF1個8C8 電容20uF1個9C9,C15電容50nF2個10C14電容100nF1個11C16電容40pF1個12R1，R2，R5，R6電阻1K4個13R3,R4，R18,R19電阻3.9K4個14R7，R11，R12,