高頻電子線路_課程設(shè)計(jì)_信號調(diào)制解調(diào)

1、高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：信號的調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)與調(diào)試院 系： 航海學(xué)院班 級： 3491 3492姓 名： 岳明 楊晉儀 宋亞明 林希 李倩指導(dǎo)教師： 楊穩(wěn)積2012年 12 月 14 日 西北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓名： 院系：航海學(xué)院班號：3491 3492專業(yè)：電子信息工程任務(wù)起止日期：2012年 12 月 03 日止 2012年12月 14 日課程設(shè)計(jì)題目：信號的調(diào)制-解調(diào)電路設(shè)計(jì)與調(diào)試課程設(shè)計(jì)要求：1查閱資料，畫出電路原理框圖，詳細(xì)的電路原理圖。2元器件的采購清單，安裝，調(diào)試，記錄測試結(jié)果。3分析測量數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 完成工作描述：1. 方案選擇與設(shè)計(jì)2. 電路Mul

2、tisim仿真3. 電路焊接、調(diào)試、測試4. 記錄數(shù)據(jù)5. 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告工作計(jì)劃及安排：第一周，查閱搜集資料，畫出電路原理圖，元器件的采購，電路的安裝。第二周，電路的調(diào)試，測試，寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘 要幅度調(diào)制是由調(diào)制信號去控制載波的振幅，使它按調(diào)制信號的規(guī)律變化。嚴(yán)格地講，是使高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號呈線性關(guān)系，其頻率和相位不變。這是使高頻振蕩的振幅載有消息的調(diào)制方式。信號調(diào)制可以將信號的頻譜搬移到任意位置，從而有利于信號的傳送，并且是頻譜資源得到充分利用。調(diào)制作用的實(shí)質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號分別依托于不同頻率的載波上，接收機(jī)就可以分離出所需的頻率信號，而不產(chǎn)生

3、相互干擾。而要還原出被調(diào)制的信號就需要解調(diào)電路。本文使用的同步檢波方法是利用利用一個(gè)和調(diào)幅信號的載波同頻同相的載波信號與調(diào)幅波相乘，再通過低通濾波器濾除高頻分量而獲得調(diào)制信號的。從而實(shí)現(xiàn)檢波的方法。本文中的實(shí)現(xiàn)方案使用了MC1496乘法器分別實(shí)現(xiàn)了信號的調(diào)制與解調(diào)，在Multisim進(jìn)行了電路仿真分析后，在實(shí)際電路上進(jìn)行了測試驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：AM幅度調(diào)制解調(diào)；Multisim仿真；模擬乘法器 ；MC1496目 錄1.課程設(shè)計(jì)目的12.課程設(shè)計(jì)題目描述和要求13.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容13.1.實(shí)驗(yàn)原理13.1.1.幅度調(diào)制的一般模型13.1.2.相干解調(diào)23.2.電路設(shè)計(jì)及仿真33.2.1.模擬乘法器

4、MC149633.2.2.電路設(shè)計(jì)及Multisim仿真43.2.2.1.模擬乘法器MC1496模塊的創(chuàng)建43.2.2.2.調(diào)制部分仿真及結(jié)果54.電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測試104.1.所用儀器儀表104.2.測試步驟及內(nèi)容104.3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄125.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析126.課程設(shè)計(jì)總結(jié)126.1.設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法136.2.設(shè)計(jì)體會136.3.對課程設(shè)計(jì)的建議13參考書目：131. 課程設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對高頻電子技術(shù)電路的理解，學(xué)會查尋資料方案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，創(chuàng)造一個(gè)動腦動手獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，鍛煉分析解決高頻電子電

5、路問題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)計(jì)與制作，加深對基本原理的了解，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。2. 課程設(shè)計(jì)題目描述和要求信號的調(diào)制與解調(diào)總體上可分為兩大部分：信號的調(diào)制和信號的解調(diào)。在調(diào)制部分省略了載波信號的放大、功放部分，需要調(diào)制的信號也同樣省略了放大部分，在調(diào)制中僅僅保留了調(diào)制器中的主要部分乘法器，在解調(diào)部分同樣也只是保留了檢波器部分，采用同步檢波加低通濾波的方式解調(diào)出調(diào)制信號。選用振幅調(diào)制解調(diào)方法，采用集成芯片MC1496乘法器實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制以及同步解調(diào)。要求自行設(shè)計(jì)信號的調(diào)制解調(diào)電路，并在multisim 10軟件環(huán)境下進(jìn)行仿真，完成電路的安裝、調(diào)試、測試，

6、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。無失真地實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)試與解調(diào)。3. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容3.1. 實(shí)驗(yàn)原理3.1.1. 幅度調(diào)制的一般模型1 謝嘉奎.電子線路（非線性部分 第四版）.高等教育出版社.2009本次實(shí)驗(yàn)使用常規(guī)雙邊帶調(diào)制的方法。幅度調(diào)制是用調(diào)制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖3-1所示。圖3-1 幅度調(diào)制器的一般模型圖中，為調(diào)制信號，為已調(diào)信號，為濾波器的沖激響應(yīng)，則已調(diào)信號的時(shí)域和頻域一般表達(dá)式分別為（3-1）（3-2）式中，為調(diào)制信號的頻譜，為載波角頻率。由以上表達(dá)式可見，對于幅度調(diào)制信號，在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在

7、頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制，相應(yīng)地，幅度調(diào)制系統(tǒng)也稱為線性調(diào)制系統(tǒng)。 在圖3-1的一般模型中，適當(dāng)選擇濾波器的特性，便可得到各種幅度調(diào)制信號，例如：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）、單邊帶調(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（VSB）信號等。3.1.2. 相干解調(diào)由AM信號的頻譜可知，如果將已調(diào)信號的頻譜搬回到原點(diǎn)位置，即可得到原始的調(diào)制信號頻譜，從而恢復(fù)出原始信號。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時(shí)的相乘運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)的原理框圖如圖3-2所示。圖 3-2相干解調(diào)原理框圖將已調(diào)信號乘上一個(gè)與

8、調(diào)制器同頻同相的載波，得（3-3）由上式可知，只要用一個(gè)低通濾波器，就可以將第1項(xiàng)與第2項(xiàng)分離，無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號（3-4）3.2. 電路設(shè)計(jì)及仿真3.2.1. 模擬乘法器MC1496MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內(nèi)部電路和引腳如下圖3-3所示。其中VT1,VT2與VT3,VT4組成雙差分放大器，VT5,VT6組成的單差分放大器用以激勵VT1VT4。VT7、VT8及其偏置電路組成差分放大器、的恒流源。引腳8與10接輸入電壓UX，1與4接另一輸入電壓Uy，輸出電壓U0從引腳6與12輸出。引腳2與3 外接電阻RE，對差分放大器VT5、VT6 產(chǎn)生串聯(lián)電流負(fù)反饋，以擴(kuò)展輸入電壓U

9、y的線性動態(tài)范圍。引腳14為負(fù)電源端（雙電源供電時(shí)）或接地端（單電源供電使） ，引腳5外接電阻R5。用來調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。圖3-3 MC1496的內(nèi)部電路圖圖3-4 MC1496引腳圖3.2.2. 電路設(shè)計(jì)及Multisim仿真3.2.2.1. 模擬乘法器MC1496模塊的創(chuàng)建啟動multisim10程序，Ctrl+N新建電路圖文件，按照MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上，按住鼠標(biāo)左鍵拖動，全部選中。被選擇的電路部分由周圍的方框標(biāo)示，表示完成子電路的選擇。為了能對子電路進(jìn)行外部連接，需要對子電路添加輸入/輸出。單擊Place / HB/SB Conn

10、ecter 命令或使用Ctrl+I 快捷操作，屏幕上出現(xiàn)輸入/輸出符號，將其與子電路的輸入/輸出信號端進(jìn)行連接。帶有輸入/輸出符號的子電路才能與外電路連接。單擊Place/Replace by Subcircuit命令，屏幕上出現(xiàn)Subcircuit Name對話框，在對話框中輸入MC1496，單擊OK，完成子電路的創(chuàng)建選擇電路復(fù)制到用戶器件庫，同時(shí)給出子電路圖標(biāo)。雙擊子電路模塊，在出現(xiàn)的對話框中單擊Edit Subcircuit 命令，屏幕顯示子電路的電路圖，可直接修改該電路圖。MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)multisim電路圖如圖3-5所示。電路模塊如圖3-6所示。圖3-5 乘法器內(nèi)部電路圖3-6

11、 乘法器電路模塊3.2.2.2. 調(diào)制部分仿真及結(jié)果調(diào)制部分電路如圖3-7所示，對函數(shù)信號發(fā)生器進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置載波輸入信號頻率為60kHz，信號幅度大小為200mVpp；設(shè)置調(diào)制信號輸入頻率為1kHz，信號幅度大小為200mVpp。圖3-7 調(diào)制電路在輸出端接一示波器觀察已調(diào)信號的波形，如圖3-8所示，已調(diào)信號有明顯的包絡(luò)且相鄰的兩個(gè)包絡(luò)周期近似相等。圖3-8 調(diào)制后信號輸出接入頻譜分析儀對已調(diào)信號進(jìn)行頻譜分析，得到如圖3-9所示的頻譜圖，左右移動縱坐標(biāo)指示線觀察并測量譜峰所對應(yīng)的頻率和幅度值。其中載波頻率為中心頻率f0=59.678kHz，幅值A(chǔ)0=106.379mV；兩個(gè)邊帶頻率分別為f1

12、=58.851kHz和f2=60.917kHz，幅值分別為A1=247.577mV和A2=268.290mV圖3-9調(diào)制后信號頻譜3.2.2.3. 解調(diào)部分的仿真及結(jié)果 解調(diào)部分電路如圖3-10所示，已調(diào)信號作為輸入信號經(jīng)過同步檢波器和低通濾波器后輸出相應(yīng)的解調(diào)信號并在示波器上加以顯示。圖3-10解調(diào)電路示波器上顯示出解調(diào)信號波形近似為周期性的正弦波如圖3-11；用頻率計(jì)測量解調(diào)輸出信號的頻率，恰好為1kHz，如圖3-12。圖3-11解調(diào)后信號輸出圖3-12頻率計(jì)測量解調(diào)輸出信號的頻率仿真結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)電路能夠完成相應(yīng)的功能，具有可行性，可以應(yīng)用到實(shí)際電路中去。3.2.2.4. 元件

13、清單及整體電路原理圖元件清單：表3-1元件清單元件規(guī)格數(shù)量集成模擬乘法器MC14962芯片插座14腳2電位器501電阻75023.3k25146.8k11k782011.3k110013k210k1電容0.190.00531120電解電容/25V2整體電路原理圖如圖3-13：其中，左半部分為信號調(diào)制電路，右半部分為信號解調(diào)電路。圖3-13整體電路原理圖4. 電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測試4.1. 所用儀器儀表表4-1 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量函數(shù)信號發(fā)生器一臺電壓源一臺雙蹤示波器一臺具體儀器型號如圖4-1所示。a.函數(shù)信號發(fā)生器b.電壓源c.雙蹤示波器圖4-1 主要實(shí)驗(yàn)儀器照片4.2. 測試步驟及內(nèi)容1

14、) 按仿真電路圖焊接電路，安裝后電路如圖4-2所示。圖4-2 AM調(diào)制與解調(diào)實(shí)際測試電路2) 查看電路焊接無虛焊、地線連接正常，通電測試芯片供電電壓工作正常。3) 安裝芯片，測試調(diào)制輸出端、解調(diào)輸出端信號工作正常。4) 將信號源、示波器、函數(shù)信號發(fā)生器與測試電路板連接，連接后如圖4-3所示 。圖4-3儀器連接5) 觀察各級輸出波形，記錄數(shù)據(jù)。波形及結(jié)果見4.3圖4-3。4.3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄圖4-3調(diào)制及解調(diào)波形5. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析供電電壓：±8V輸入信號：200mv正弦信號載波信號：200mv正弦信號，60kHz測得調(diào)制信號輸出：呈明顯的倆信號相乘后疊加的波形，輸出頻率60kHz，與

15、載波信號相同。測得借條信號輸出：呈與輸入信號相同的正弦波形，隨輸入信號頻率變化而變化，且始終與輸入信號相同。調(diào)制輸出端可觀測到完整的調(diào)制信號，解調(diào)輸出端可觀測到無失真、與輸入信號同頻的輸出信號。改變輸入信號頻率，可同時(shí)觀測到解調(diào)信號頻率也隨之改變。6. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)6.1. 設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法² 采用同步檢波和包絡(luò)檢波兩種解調(diào)方式中何種解調(diào)方式？解決辦法:由于采用的調(diào)制方式為常規(guī)雙邊帶調(diào)制方式，調(diào)制信號的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，無法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，必須采用同步檢波方法。² 同步檢波方式中的低通濾波器如何設(shè)計(jì)？解決辦法：由于需要濾除除了與調(diào)制信號頻率相同的信號外的其它高頻信號，可以簡單地采用RC低通濾波器對高頻信號進(jìn)行濾除。6.2. 設(shè)計(jì)體會通過這次高頻課程設(shè)計(jì)，使我加深了對高頻理論知識的理解，并通過設(shè)計(jì)電路將功能完好的實(shí)現(xiàn)。體會到了