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文檔簡介

1、大學(xué)學(xué)院:信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 課題名稱:單邊帶的調(diào)制與解調(diào)專業(yè)班級:12通信工程B班 姓 名:學(xué) 號:指導(dǎo)老師:黃艷 設(shè)計(jì)時(shí)間:2014.102014.12 使用儀器:Multisim12 同組成員:目錄摘要及關(guān)鍵詞 1一 設(shè)計(jì)總體概述 21.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 21.2. 設(shè)計(jì)指標(biāo) 2二 系統(tǒng)框圖 2(一) SSB 調(diào)制電路 2(二) SSB 解調(diào)電路 3三 各單元電路圖及仿真 41平衡調(diào)制器 42帶通濾波器 83相乘器 124.低通濾波器 13四 總電路圖 15五 自設(shè)問題及解答 16六 心得體會總結(jié) 16七 所遇問題及未解決問題 17參考文獻(xiàn) 17容摘要本文用 Multisim12 設(shè)計(jì)并仿真了

2、單邊帶的調(diào)制越解調(diào),由于在調(diào)制單 元,先設(shè)計(jì)一個(gè)混頻器(雙平衡調(diào)制器) ,在混頻的兩端通過信號發(fā)生器輸入一 個(gè)調(diào)制低頻信號f和載波信號fo,完成頻譜的搬移,成為一個(gè)DSB信號,再設(shè) 計(jì)一個(gè)帶通濾波器,將DSB經(jīng)過帶通濾波器變成一個(gè)抑制單邊帶的 SSB波信號。 單邊帶SSB節(jié)約頻帶,節(jié)省功率,具有較高的性。在解調(diào)單元,將調(diào)制單元輸 出的SSB和通過一個(gè)信號發(fā)生器產(chǎn)生的和調(diào)制單元同頻同相的載波輸入在相乘 器(雙平衡調(diào)制器)的兩端,完成混頻。再設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器,將相乘器輸 出的信號經(jīng)過低通濾波器,就可恢復(fù)基帶信號低頻信號 fo,完成解調(diào)。在設(shè)計(jì)單元電路時(shí),對每部分的電路設(shè)置參數(shù),進(jìn)行仿真,調(diào)參,對

3、結(jié)果 進(jìn)行分析,由于在SSB調(diào)制時(shí),帶通濾波的帶寬相對中心頻率的系數(shù)太小,所 以將載波設(shè)置成較低頻信號。反復(fù)調(diào)試后,得出結(jié)果和心得體會?!娟P(guān)鍵詞 】:單邊帶 調(diào)制解調(diào) 平衡調(diào)制器 帶通濾波器 低通濾波器 仿真單邊帶的調(diào)制與解調(diào)一、設(shè)計(jì)總體概述1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)單邊帶的調(diào)制解調(diào)電路,要求分別設(shè)計(jì)混頻器、帶通濾波器,和低通 濾波器。通過信號發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制信號和載波信號,加入混頻器的兩端, 將調(diào)制信號搬到了高頻出,再經(jīng)過帶通濾波器,輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波, 再經(jīng)過帶通濾波器,產(chǎn)生抑制載波的單邊帶調(diào)幅波。然后將已調(diào)信號和載波信 號經(jīng)過混頻器,將已調(diào)信號搬到了低頻和更高頻處,再經(jīng)過帶通濾波器,即

4、可 恢復(fù)調(diào)制信號。1.2技術(shù)指標(biāo):輸入調(diào)制信號:10kHZ 200mV正弦波調(diào)制載波信號:100KHZ 5V正弦波解調(diào)載波信號:100KHZ 200mV 正弦波系統(tǒng)框圖(一) SSB調(diào)制電路平衡” 土4 k帶通調(diào)器濾漩器或1吃-O單邊帶輸出圖一單邊帶調(diào)制單元原理框圖原理分析:先要經(jīng)過混頻器(平衡調(diào)幅器)產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶信,低 頻調(diào)制信號不能有直流成分,即低頻調(diào)制信號為v (t) V cos t,頻率為f。外加高頻載波信號v (t) V cosw t,頻率為f 。兩者進(jìn)入混頻調(diào)制單元(平衡調(diào)制器)后,產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶調(diào)制信8號(DSB波)v(t) gdRLV cos t cosw t K

5、 為常數(shù)),得到。、。 兩種頻率的波,頻寬為2 f0.7 2f。再經(jīng)過帶通濾波器把不需要的邊帶濾除,只 讓一個(gè)邊帶輸出(SSB波)v(t) gd RlV cos(w )t (下邊帶)或 v(t) gdRlV cos(w )t (上邊帶),調(diào)制出來的單邊帶信號的頻帶寬度是是 雙邊帶的一半,節(jié)省了功率。(二) SSB解調(diào)電路框圖已謚滅耳.心本地翰波圖二單邊帶解調(diào)原理框圖解調(diào)器由乘法器和低通濾波器組成。實(shí)現(xiàn)同步檢波的關(guān)鍵是要產(chǎn)生一個(gè) 與載波信號同頻同相的同步信號。將從調(diào)制電路的到的已調(diào)波(SSB波),經(jīng)過乘法器(平衡調(diào)制器),與本地載波發(fā)生混頻,產(chǎn)生一個(gè)混頻信號,表達(dá)式為Vp(t) Acosw tc

6、os(w )t 或者是 Vp(t) Acosw tcos(w )t (A 為常數(shù)),這是一個(gè)同步檢波(又稱相干解調(diào))然后經(jīng)過低通濾波器,低頻濾波器功能為濾除2 o附近的高頻信號,保留低頻信號,解調(diào)出來的信號v (t) AV cos t ,完成解調(diào),整個(gè)解調(diào)電路由由乘法器和低通濾波器組成。實(shí)現(xiàn)同步檢波的關(guān)鍵 是要產(chǎn)生一個(gè)與載波信號同頻同相的同步信號。三、各單元電路圖及仿真1混頻器(雙平衡調(diào)制器)1.1原理及參數(shù)計(jì)算(b)等效電路工作原理如下:該混頻器為二極管環(huán)形混頻器,各端口具有良好的隔離性,對本振而言,進(jìn)入D1的端口和進(jìn)入D2的端口是等電位,信號口無本振輸出。對信號而言,進(jìn) 入D3的端口和進(jìn)入

7、D4的端口是等電位,本振口無信號輸出。箭頭表示本振電 壓在負(fù)半軸的電流方向,這樣載波信號的正負(fù)控制著二極管的導(dǎo)通和截止。當(dāng) 載波信號為正半周時(shí),二極管 D1和D2導(dǎo)通,反之截止,當(dāng)載波信號為負(fù)半周 時(shí),二極管D3和D4導(dǎo)通,反之則截止。二極管環(huán)形混頻器的優(yōu)點(diǎn)是各端口具 有良好的隔離性,而且工作頻帶寬,噪聲系數(shù)小,混頻失真小,動態(tài)圍大。缺 點(diǎn)有沒有混頻增益,端口之間的隔離度較低,其中L端口到R端口的隔離度一般小于40dB,且隨著工作頻率的提高而下降。實(shí)驗(yàn)表明,工作頻率提高一倍, 隔離度下降5dB。各端口的匹配阻抗都是50。設(shè)調(diào)制信號為v (t) V cos t,載波信號為v (t) V cosw

8、 t當(dāng)載波信號為正半軸時(shí),開關(guān)函數(shù) S(t) 1,當(dāng)載波信號為負(fù)半軸開關(guān)函數(shù)S(t) 0,采用線性時(shí)變電路,就有得到的輸出回路中的表達(dá)式為-(cosw0t 4 cos3w0t ?)V0 cosw0t ,輸出電流中,除了和頻 rd RL3w0 w和w0 w成分外,僅有3w0 w、5w0 w、 等項(xiàng),如果選頻回路 工作在wo處,且?guī)払 2 ,則諧振時(shí),僅含wo w和Wo w頻率成分對于本混頻器設(shè)計(jì)一個(gè)LC并聯(lián)諧振回路,由給定條件滿足fo3100 10,3B 220 103Qp解得 L 1.59uH , C 1.59uF ,此時(shí)有等效阻抗:Rp QP叫L 9.981.2雙平衡調(diào)制器電路(如圖三)輸

9、入信號參數(shù): 調(diào)制信號:10kHZ 200mV 正弦波載波信號 :100KHZ 5V正弦波則應(yīng)輸出兩個(gè)邊帶的信號:匸90kHZ, f2110kHZuiw _n_rXFG1T51B6B21BH62/V* s JTLTLL1 Clj仏前區(qū)匚仁鬪UF丄scfiCl圖三平衡調(diào)制器1.3結(jié)果頻譜及分析頻譜結(jié)果如下圖四調(diào)制信號圖五調(diào)制載波信號經(jīng)過雙平衡調(diào)制器后,混頻后的波形圖rrr保存單次正常示遽器-xg通道*ZOO mV.tiiv17.685 ms 1Z685 ms a.ooos1KS_a 62.374 m 462.374 mV3,000 V通道A 劑度;n aT2T1辿沿;國國園回甌I 水平:通道B刻

10、度: 丫柚位移胎);0 (JECSiJO時(shí)荃標(biāo)廈:刃訓(xùn)蝕竄牠位移【恪::0函透覽I 業(yè)J昭 ASSESS圖六DSB波波形圖圖七DSB波頻譜圖分析如下:由圖七可看出產(chǎn)生了兩個(gè)中心頻率的信號,左邊的頻率f, 90.032kHZ ,右邊的頻率f2 110.032kHZ,在中心頻率的邊上有一些信號弱的邊頻,誤差為s 00320.035%,非常小,符合要求。fo 902帶通濾波器2.1原理及參數(shù)計(jì)算 (0-他0他(a)八 (D)_僱0他b)一個(gè)理想的濾波器應(yīng)該有一個(gè)完全平坦的通帶,一個(gè)理想的濾波器應(yīng)該 有一個(gè)完全平坦的通帶,例如在通帶沒有增益或衰減,并且在通帶之外的所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的

11、轉(zhuǎn)換在極小的頻率圍完成,實(shí)際上沒有 增益或者衰減,并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的轉(zhuǎn) 換在極小的頻率圍完成。實(shí)際上,并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能 夠?qū)⑵谕l率圍外的所有頻率完全衰減掉,尤其是在所要的通帶外還有一個(gè)被 衰減但是沒有被隔離的圍。這通常稱為濾波器的滾降現(xiàn)象,并且使用每十倍頻 的衰減幅度dB來表示。通常,濾波器的設(shè)計(jì)盡量保證滾降圍越窄越好,帶通濾 波器先經(jīng)過一個(gè)高通濾波器,再經(jīng)過一個(gè)低通濾波器,兩者串聯(lián),構(gòu)成一個(gè)帶 通濾波器,要求高通濾波器的上限截止 f2頻率小于低通濾波器的下限截止頻率fl,那么就可以構(gòu)成一個(gè)通頻帶為f2 fl的帶通濾波器。對于本設(shè)計(jì),我

12、們采用的是保留上邊頻,濾掉下邊頻,即帶通濾波器的頻 率為100KHZ 110KHZ采用的是兩個(gè)半節(jié)構(gòu)成的高通濾波器,如圖:fc 7=2 . LC設(shè)計(jì)公式L旦(1)2 fc1C ( 2)2 fcf式中Ro為半節(jié)濾波器輸入與輸出的兩端阻抗,fc為高通濾波器的3dB的截止頻率.查表有修正因素為1,設(shè)計(jì)時(shí)有fc 100 1 03kHZ 1計(jì)算:令R 50 ,帶入(1)、( 2)計(jì)算有L 98uH , C 32.8nF2.兩個(gè)半節(jié)構(gòu)成的低通濾波器:設(shè)計(jì)公式有:12 -LCL 2R0c (3)1C (4)2 fcRo式中Ro為半節(jié)濾波器輸入與輸出的兩端阻抗,fc為低通濾波器的3dB的截止頻率.查表有修正因

13、素為1,設(shè)計(jì)時(shí)有fc 110 103kHZ 1計(jì)算:令Ro 50 ,帶入(3)、( 4)計(jì)算有:L 72.3uH , C 28.9nF2.2帶通濾波器電路(如圖八)C2R15DQSGJnFC571JMH相即円XSCJXSAlt-圖八帶通濾波器2.3頻譜結(jié)果及分析頻譜結(jié)果圖九SSB波的波形圖圖十SSB信號的頻譜圖2.3.2 分析如下:由圖十可看出,輸出的信號中只含 110KHZ附近的頻率,保留的是上邊帶信號頻率,與理論基本相符,功率是只含 DSB的一半3相乘器3.1原理及參數(shù)計(jì)算原理同調(diào)制電路的雙平衡調(diào)制器相同,得到包含頻率、2w0 ,的正弦波,只不過不用濾除 w0-w、 w0 w之外的頻率,所

14、以可以不用用到諧振 回路。3.2相乘器(如圖一):輸入一個(gè)與同頻同相的載波,100KHZ 200mV 正弦波T.21BH623.3頻譜結(jié)果及分析331頻譜結(jié)果圖十二 相乘器輸出波形圖十三相乘器輸出頻譜f 9.911kHZ 和332結(jié)果分析如下:由圖十三的頻譜圖中看出,相乘器輸出的信號中含有f 210.311kHZ的頻譜信號,與10kHZ和210kHZ的誤差很小,基本符合4.低通濾波器:4.1低通濾波器電路口口口口圖十四低通濾波器電路圖4.2原理及參數(shù)計(jì)算低通濾波器就是允許低頻信號通過,將高頻信號衰減的電路。如圖,將相乘器輸出的信號衰減,即低通濾波器輸出的信號為所需的解調(diào)信號。參數(shù)計(jì)算1R=10

15、Q, C=1.59uf通帶截止頻率即fc10.09 KHz輸出低于2 RC10.09KHZ的低頻信號。 計(jì)算結(jié)果與10KHZ相差不大,符合要求。4.3頻譜結(jié)果及分析4.3.1頻譜結(jié)果圖十五 低通濾波器后的波形圖圖十六 低通濾波器后的頻譜圖432分析如下:由圖十六中的頻譜結(jié)果,可以看出,經(jīng)過低通濾波器后,得到的是一個(gè)10kHZ左右的正弦波信號,與調(diào)制單元輸入的低頻信號的頻率基本吻合,完成了調(diào)制解調(diào)單元四總電路圖1晦MS4M匸圖十七單邊帶調(diào)制解調(diào)總電路圖五自設(shè)問題及解答1、ssB言號是如何得到?答:有兩種方法得到SSB信號,分別是相移法和濾波法,本次設(shè)計(jì)用的是相移 法。2、SSB信號是如何解調(diào)的?

16、答:是用相干解調(diào)實(shí)現(xiàn)的,在解調(diào)的實(shí)現(xiàn)中,我先用下邊帶調(diào)制信號乘以本地 載波,再通過低通濾波器濾除高頻成分,如此便得到了解調(diào)后的信號為數(shù)學(xué)式3、在調(diào)制帶通濾波器時(shí),如何能更好讓一邊的邊帶通過答:受頻帶寬度與中心頻率相對系數(shù)比的影響,頻帶太窄或中心頻率太高,導(dǎo)致BW比值太小,單邊帶的濾除不容易實(shí)現(xiàn),所以增大調(diào)制信號的頻率或減小載波頻率。4、在解調(diào)時(shí),如果加入的不是和調(diào)制時(shí)的載波同頻同相的相干載波,則會產(chǎn)生 怎樣的結(jié)果?原因是?答:本地載波與輸入信號載波頻率和相位不同時(shí),會產(chǎn)生失除了調(diào)制信號 頻率 以外的信號,產(chǎn)生失真和輸出減小等影響。原因是:如果調(diào)制時(shí)的載波 和解調(diào)時(shí)的相干載波兩個(gè)頻率偏差 i,則

17、產(chǎn)生解調(diào)式時(shí),會增加(Wo ) w - w的頻率的波形。5、在調(diào)制時(shí),經(jīng)過帶通濾波器出來后的上邊帶信號為什么還有其他的頻率答:由于在調(diào)制時(shí),經(jīng)過的混頻器中有二極管有阻,還有諧振回路產(chǎn)生了 等效電阻在電路中都有一定的電壓,所以經(jīng)過帶通濾波器后,還存在了除上邊 帶以外的頻率的一些很細(xì)小的頻率信號。六心得體會總結(jié)通過這次設(shè)計(jì)讓我們真正理解了生活中日常見到的電子的裝置的基本工 作原理,認(rèn)識到理論與實(shí)踐之間的差距,聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用去理解知識比一大堆 理論來的直接與清晰明了。在設(shè)計(jì)中難免會遇到很多學(xué)習(xí)中不會注意到的問題, 比如說在調(diào)制中在取某些值后輸出是失真的波形,在設(shè)計(jì)開始并沒有想過會存 在那樣多的問題,

18、當(dāng)著手時(shí)才發(fā)現(xiàn)要完成一個(gè)信號的調(diào)制與解調(diào),在元器件、 電路和取值都要有一部分的要求,科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,這更讓我們一絲不茍起來。此次課程設(shè)計(jì)主要針對幅度調(diào)制解調(diào)電路提出自己的設(shè)計(jì)方案,并利用仿 真軟件來實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)電路圖。設(shè)計(jì)中用到了信號發(fā)生器、雙平衡調(diào)制器、帶通濾波器、同步檢波器及低通濾波器等在高頻電子線路課程中學(xué)到的知識。 由于對所學(xué)電路不熟悉,導(dǎo)致在設(shè)計(jì)的過程中無法畫出正確的電路圖,算不出 電路中元器件的參數(shù),使得在設(shè)計(jì)過程中繞了許多彎路,做了許多的無用功。 設(shè)計(jì)過程中查閱了大量的有關(guān)高頻電子線路設(shè)計(jì)的書籍,鞏固了以前所學(xué)過的 知識,而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我 懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的必要性,只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué) 的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從 而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力七 所遇到的問題及未解決問題我在該

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