ssb波的調制與解調解析

1、海南大學通信電子線路課程設計報告學院：信息科學技術學院課題名稱：單邊帶的調制與解調專業(yè)班級：12通信工程B班姓名：學號：指導老師：黃艷設計時間：2014.102014.12使用儀器：Multisim12同組成員：目錄摘要及關鍵詞1一設計總體概述21.1 設計任務21.2 .設計指標2二系統(tǒng)框圖2（一）SSESM制電路2（二）SSEB調電路3三各單元電路圖及仿真41平衡調制器42帶通濾波器83相乘器124.低通濾波器13四總電路圖15五自設問題及解答16六心得體會總結16七所遇問題及未解決問題17參考文獻17內容摘要本文用Multisim12設計并仿真了單邊帶的調制越解調，由于在調制單元，先設計

2、一個混頻器（雙平衡調制器），在混頻的兩端通過信號發(fā)生器輸入一個調制低頻信號匕和載波信號f°,完成頻譜的搬移，成為一個DSB信號，再設計一個帶通濾波器，將DSB經(jīng)過帶通濾波器變成一個抑制單邊帶的SS瞅信號。單邊帶SSB節(jié)約頻帶，節(jié)省功率，具有較高的保密性。在解調單元，將調制單元輸出的SSB和通過一個信號發(fā)生器產(chǎn)生的和調制單元同頻同相的載波輸入在相乘器（雙平衡調制器）的兩端，完成混頻。再設計一個低通濾波器，將相乘器輸出的信號經(jīng)過低通濾波器，就可恢復基帶信號低頻信號f0,完成解調。在設計單元電路時，對每部分的電路設置參數(shù)，進行仿真，調參，對結果進行分析，由于在SSB調制時，帶通濾波的帶寬相

3、對中心頻率的系數(shù)太小，所以將載波設置成較低頻信號。反復調試后，得出結果和心得體會?！娟P鍵詞】：單邊帶調制解調平衡調制器帶通濾波器低通濾波器仿真單邊帶的調制與解調一、設計總體概述1.1 設計任務設計單邊帶的調制解調電路，要求分別設計混頻器、帶通濾波器，和低通濾波器。通過信號發(fā)生器產(chǎn)生一個調制信號和載波信號，加入混頻器的兩端，將調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幅波,再經(jīng)過帶通濾波器，產(chǎn)生抑制載波的單邊帶調幅波。然后將已調信號和載波信號經(jīng)過混頻器，將已調信號搬到了低頻和更高頻處，再經(jīng)過帶通濾波器，即可恢復調制信號。1.2 技術指標：輸入調制信號：10kHZ200mV正弦

4、波調制載波信號：100KHZ5V正弦波解調載波信號：100KHz200mV正弦波系統(tǒng)框圖（一）SSB調制電路帶通濾波器或叫q單邊帶輸出平衡調幅器*558圖一單邊帶調制單元原理框圖原理分析：先要經(jīng)過混頻器（平衡調幅器）產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶信，低頻調制信號不能有直流成分，即低頻調制信號為v凰t）=VQcosCt,頻率為七。外加高頻載波信號vjt）=V°coswd,頻率為fQ0兩者進入混頻調制單元（平衡調制器）后，產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶調制信號（DSB波）v（t）=-gdRLVQcosQtcoswK為常數(shù)），得至ij缶。、缶。十兩種頻率的波，頻寬為2&0.7=2fQ。再經(jīng)過帶通濾波器

5、把不需要的邊帶濾除，只讓一個邊帶輸出（SSB波）v（t）="gdRLVccosW3-C）t（下邊帶）或v（t）=8gdRLVpcosWj十C）t（上邊帶），調制出來的單邊帶信號的頻帶寬度是是冗雙邊帶的一半，節(jié)省了功率。（二）SSB解調電路框圖已調波吊.cos島£Lr圖二單邊帶解調原理框圖解調器由乘法器和低通濾波器組成。實現(xiàn)同步檢波的關鍵是要產(chǎn)生一個與載波信號同頻同相的同步信號。將從調制電路的到的已調波（SSEM）,經(jīng)過乘法器（平衡調制器），與本地載波發(fā)生混頻，產(chǎn)生一個混頻信號，表達式為vp（t）=Acoswdcos（wo-C）t或者是vp（t）=Acoswjtcos（叱+C

6、）t（A為常數(shù)），這是一個同步檢波（又稱相干解調）然后經(jīng)過低通濾波器，低頻濾波器功能為濾除2%附近的高頻信號，保留C低頻信號，解調出來的信號v&t）=AVcosQt,完成解調，整個解調電路由由乘法器和低通濾波器組成。實現(xiàn)同步檢波的關鍵是要產(chǎn)生一個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（雙平衡調制器）1.1 原理及參數(shù)計算（a）原理電路（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，進入D1的端口和進入D2的端口是等電位，信號口無本振輸出。對信號而言，進入D3的端口和進入D4的端口是等電位，本振口無信號輸出。箭頭表示本振電

7、壓在負半軸的電流方向，這樣載波信號的正負控制著二極管的導通和截止。當載波信號為正半周時，二極管D1和D2導通，反之截止，當載波信號為負半周時，二極管D3和D4導通，反之則截止。二極管環(huán)形混頻器的優(yōu)點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)范圍大。缺點有沒有混頻增益，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。實驗表明，工作頻率提高一倍，隔離度下降5dB0各端口的匹配阻抗都是50。設調制信號為vt)=VQcosQt,載波信號為v&t)=VoCOSwd當載波信號為正半軸時，開關函數(shù)S(t)=1,當載波信號為負半

8、軸開關函數(shù)S(t)=0,采用線性時變電路，就有得到的輸出回路中的表達式為144i=(十cosw0tcos3w0t+)V0cosw0t,輸出電流中，除了和頻rdRL二3二w0+w揖口w0wq成分外，僅有3wo±w65w°±wq、等項，如果選頻回路工作在Wo處，且?guī)払=2建，則諧振時，僅含Wo+w揖口w0Wj頻率成分對于本混頻器設計一個LC并聯(lián)諧振回路，由給定條件滿足fo=100父103,3B=2,=2010Qp2=f0.7解得L=1.59uH,C=1.59uF,此時有等效阻抗：Rp=QpWpL=9.98j1.2 雙平衡調制器電路(如圖三)輸入信號參數(shù)：調制信號:載

9、波信號則應輸出兩個邊帶的信號:10kHZ200mV正弦波:100KHZ5V正弦波f1=90kHZ,f2=110kHZT11.3結果頻譜及分析1C11,59同匚13%F圖三平衡調制器1.3.1頻譜結果如下圖四調制信號圖五調制載波信號經(jīng)過雙平衡調制器后，混頻后的波形圖圖六DSB波波形圖圖七DSB波頻譜圖1.3.2分析如下:由圖七可看出產(chǎn)生了兩個中心頻率的信號，左邊的頻率fi=90.032HZ&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=t=0L032fc0.035%,非常小，符合要求。f0902帶通濾波器2.1原理及參數(shù)計算4“USB(I-1一。giO

10、e(a)"Hlsh(w)一伍00(b)一個理想的濾波器應該有一個完全平坦的通帶，一個理想的濾波器應該有一個完全平坦的通帶，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，通帶外的轉換在極小的頻率范圍完成，實際上內沒有增益或者衰減，并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉，另外，通帶外的轉換在極小的頻率范圍完成。實際上，并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能夠將期望頻率范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被衰減但是沒有被隔離的范圍。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，濾波器的設計盡量保證滾降范圍越窄越好，帶通濾

11、波器先經(jīng)過一個高通濾波器，再經(jīng)過一個低通濾波器，兩者串聯(lián)，構成一個帶通濾波器，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力，那么就可以構成一個通頻帶為f2-fi的帶通濾波器。對于本設計，我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100KHZ110KHz采用的是兩個半節(jié)構成的高通濾波器，如圖：fc12二一LC設計公式L=旦（1）2二fc1,、C=(2)2二fcR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,設計時有fc=100103kHZ1計算：令R=500,帶入（1）、（2）計算有L=98uH,C=32.8nF

12、2.兩個半節(jié)構成的低通濾波器:設計公式有:fc2二fcc(3)C二一12二fcR(4)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.查表有修正因素為1,設計時有=110103kHz1c計算：令Ro=500，帶入（3）、（4）計算有:L=72.3uH,C=28.9nF2.2帶通濾波器電路（如圖八）,_723pH7X3uH口口口口訪.口口口口C528.9nFC3289赤圖八帶通濾波器2.3頻譜結果及分析2.3.2頻譜結果圖九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

13、本相符，功率是只含DSB的一半3相乘器3.1 原理及參數(shù)計算原理同調制電路的雙平衡調制器相同，得到包含頻率建、2w0+C,的正弦波,只不過不用濾除Wo-Wc、Wo+W之外的頻率，所以可以不用用到諧振回路。3.2 相乘器（如圖H一）：輸入一個與同頻同相的載波，100KHZ200mV正弦波1BHMkh1BH6222工一口口口口亦口口口口3.3 頻譜結果及分析3.3.1 頻譜結果圖十二相乘器輸出波形圖十三相乘器輸出頻譜3.3.2 結果分析如下：由圖十三的頻譜圖中看出，相乘器輸出的信號中含有f=9.911kHZ和f=210.311kHZ的頻譜信號，與10kHz和210kHz的誤差很小，基本符合。4.低

14、通濾波器:4.1 低通濾波器電路lllll.ll口口目圖十四低通濾波器電路圖4.2 原理及參數(shù)計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信號。參數(shù)計算,1R=10Q,C=1.59uf通帶截止頻率即七=10.09KHz輸出低于2二RC10.09KHZ的低頻信號。計算結果與10KHz相差不大，符合要求。4.3 頻譜結果及分析4.3.1 頻譜結果石波器-XSC2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4.3.2 分析如下：由圖十六中的頻譜結果，可以看出，經(jīng)過低通濾波器后，得到的是一個10kHz左右的正弦波信號

15、，與調制單元輸入的低頻信號的頻率基本吻合，完成了調制解調單元四總電路圖car.SS圖十七單邊帶調制解調總電路圖五自設問題及解答1、SSB©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，本次設計用的是相移法。2、SSB言號是如何解調的？答：是用相干解調實現(xiàn)的，在解調的實現(xiàn)中，我先用下邊帶調制信號乘以本地載波，再通過低通濾波器濾除高頻成分，如此便得到了解調后的信號為數(shù)學式3、在調制帶通濾波器時，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，導致型比值太小，單邊帶的濾除不容易實現(xiàn)，所以增大調制信號的頻率或減f0小載波頻率。

16、4、在解調時，如果加入的不是和調制時的載波同頻同相的相干載波，則會產(chǎn)生怎樣的結果？原因是？答：本地載波與輸入信號載波頻率和相位不同時，會產(chǎn)生失除了調制信號頻率C以外的信號，產(chǎn)生失真和輸出減小等影響。原因是：如果調制時的載波和解調時的相干載波兩個頻率偏差=8。一%,則產(chǎn)生解調式時，會增加（w0+夏）-w=C-Aw的頻率的波形。5、在調制時，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：由于在調制時，經(jīng)過的混頻器中有二極管有內阻，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小的頻率信號六心得體會總結通過這次設計讓我們真正理解

17、了生活中日常見到的電子的裝置的基本工作原理，認識到理論與實踐之間的差距，聯(lián)系實際的應用去理解知識比一大堆理論來的直接與清晰明了。在設計中難免會遇到很多學習中不會注意到的問題,比如說在調制中在取某些值后輸出是失真的波形，在設計開始并沒有想過會存在那樣多的問題，當著手時才發(fā)現(xiàn)要完成一個信號的調制與解調，在元器件、電路和取值都要有一部分的要求，科學是嚴謹?shù)?，這更讓我們一絲不茍起來。此次課程設計主要針對幅度調制解調電路提出自己的設計方案，并利用仿真軟件來實現(xiàn)自己的設計電路圖。設計中用到了信號發(fā)生器、雙平衡調制器、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到的知識。由于對所學電路不熟悉，

18、導致在設計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)，使得在設計過程中繞了許多彎路，做了許多的無用功。設計過程中查閱了大量的有關高頻電子線路設計的書籍，鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合的必要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力七所遇到的問題及未解決問題我在該課程設計中曾遇到過一些問題，具體如下：其一是頻譜顯示問題。起初我得出的頻譜顯示波形并非是頻率為0點居中，而是0點在最左端。這樣不利于我觀察頻譜特性，為了能讓頻譜圖居中顯示，我對程序設置進行分析，發(fā)現(xiàn)關鍵在于頻率矢量的設置上。起初所設置的值不能將圖形顯示在0Hz兩邊，經(jīng)過改進使得頻譜居中顯示成功。其中-fs/2就是將圖形向右搬移半個長度，這樣0點就能居中了。其二是濾波器截止頻率fl的設置問題。開始我將截止頻率設置為fl=50Hz，但仿真結果顯示解調信號的幅度明顯小于基帶信號。這說明基帶信號沒有完全被還原，有部分損失。經(jīng)分析我認為是濾波器的截止頻率太低，將基帶信號的成分也濾去了一些。然而濾波器的截止頻率也不宜過大，這樣會使它無法濾