高頻電子課程設(shè)計(jì)報告――基于multisim的AM、DSB調(diào)制系統(tǒng)的仿真

1、 課程設(shè)計(jì)報告 題 目： AM和DSB振幅調(diào)制器的設(shè)計(jì) 院 系： 電子與信息工程學(xué)院 班 級： 通信11-1班 指導(dǎo)老師： 楊順 姓 名： 陳蕾 學(xué) 號： 日 期： 2014年1月8日 成 績： 摘 要調(diào)幅電路是指使高頻載波信號的幅度隨調(diào)制信號（通常是音頻）的規(guī)律而作線性變化的調(diào)制電路。本系統(tǒng)是基于雙平衡四象限模擬乘法器MC1496的模擬相乘器調(diào)幅電路。調(diào)幅波按調(diào)幅信號頻譜幅度可以分為AM、DSB、SSB、VSB等幾種調(diào)幅方式，本電路通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，可以使模擬乘法器實(shí)現(xiàn)有載波的振幅調(diào)制或抑制載波的振幅調(diào)制。關(guān)鍵詞：幅度調(diào)制、模擬相乘器、AM、DSB目 錄1.概述31.1系統(tǒng)功能說明31.2

2、原理框圖32.硬件設(shè)計(jì)32.1電路原理圖及電路說明32.2參數(shù)計(jì)算63.軟件仿真圖83.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）83.2雙邊帶調(diào)幅（DSB）93.3 MC1496軟件仿真圖113.4調(diào)幅電路仿真圖114.結(jié)論124.1仿真分析124.2心得體會125.參考文獻(xiàn)121.概述1.1系統(tǒng)功能說明本系統(tǒng)是模擬相乘器MC1496實(shí)現(xiàn)的調(diào)幅電路。其功能是用輸入的高頻載波對輸入的另一路低頻調(diào)制信號進(jìn)行線性調(diào)幅，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器調(diào)節(jié)電路平衡，可以實(shí)現(xiàn)有載波的幅度調(diào)制和抑制載波的幅度調(diào)制。即輸出AM信號和DSB信號。1.2原理框圖圖12.硬件設(shè)計(jì)2.1電路原理圖及電路說明1）、MC1496內(nèi)部電路原理圖MCl4

3、96芯片是Motorola公司出品的一種具有多種用途的集成模擬乘法器，輸出電壓為輸入信號和載波信號的乘積，可以應(yīng)用于抑制載波、調(diào)幅(振幅調(diào)制)、同步檢測、調(diào)頻檢測和相位檢測等。采用MCl496集成芯片設(shè)計(jì)振幅調(diào)制電路，比用分立元件設(shè)計(jì)振幅調(diào)制電路要簡單得多。MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內(nèi)部電路圖如圖1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VT1到VT4。VT7、VT8及其偏置電路組成差分放大器VT5、VT6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R

4、E, 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UY 的線性動態(tài)范圍。引腳14為負(fù)電源（雙電源供電時）或接地端（單電源供電時），引腳5外接電阻R5 。來調(diào)節(jié)偏置電流I5 及鏡像電流I0 的值。圖22）、基于MC1496的平衡調(diào)幅電路4圖 3圖3所示基于MCl496平衡調(diào)幅實(shí)驗(yàn)電路是由芯片MCl496和電阻、電容等元件組成的雙邊帶調(diào)幅電路，載波信號通過C3輸入，加在芯片引腳的8、10之間；調(diào)制信號通過C4和由R3、R14、R7組成的載波信號調(diào)零電路輸入，加在芯片引腳的l、4之間；芯片2、3引腳外接R8(1K )電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號動態(tài)范圍；R14用來調(diào)節(jié)芯片8、10引腳之間

5、的平衡；調(diào)制信號通過C1輸出。假設(shè)載波信號電壓為：調(diào)制信號電壓為： ，由于實(shí)驗(yàn)電路中采用了由R14、R3和R7組成的載波信號調(diào)零電路，因此加在MCl496芯片引腳I、42_間的調(diào)制信號電壓為： 即在調(diào)制信號上疊加上了一個直流分量VAB。根據(jù)模擬乘法器的原理，調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：式中K為比例常數(shù)。當(dāng)VAB=0時，為一個抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。當(dāng)VAB0時，其中m稱為調(diào)制度。振幅調(diào)制的波形及頻譜圖：圖4 振幅調(diào)制波形及頻譜圖R1 R2 與電位器RP 組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變RP 可以是乘法器實(shí)現(xiàn)抑制載波的振幅調(diào)制或有載波的振幅調(diào)制，其操作過程如下：（1）抑制載波振幅調(diào)制UX 端輸入載波信號UC(t)

6、,其頻率fc=10.7MHZ。峰峰值Ucp-p=40mv。Uy 端輸入調(diào)制信號UW(T),其頻率為1KHZ，先使峰峰值為0，調(diào)節(jié)Rp，是輸出電壓為0，在逐漸增加峰峰值，則輸出信號的幅度逐漸增大，最后出現(xiàn)下圖（a）所示的抑制載波的調(diào)幅信號。由于器件內(nèi)部參數(shù)不可能完全對稱，致使輸出出現(xiàn)漏信號。腳1和4分別接電阻R3和R4 可以較好地抑制載波漏信號和改善溫度性能。圖 5（2）有載波振幅調(diào)制Ux端輸入載波信號UC(t),fc=10.7MHZ , UCPP=40mV調(diào)節(jié)平衡電位器Rp 使輸出信號中有載波輸出。再從UY端輸入調(diào)制信號，其頻率為1KHZ，當(dāng)Ucpp由零逐漸增大是，則輸出信號的幅度發(fā)生變化，最

7、后出現(xiàn)如上圖（b）所示的有載波調(diào)幅信號的波形，調(diào)幅系數(shù)為m。2.2參數(shù)計(jì)算調(diào)制度的計(jì)算假設(shè)載波信號電壓為：調(diào)制信號電壓為：其中，由于實(shí)驗(yàn)電路中采用了由R14、R3和R7組成的載波信號調(diào)零電路，因此加在MCl496芯片引腳I、42_間的調(diào)制信號電壓為： 即在調(diào)制信號上疊加上了一個直流分量VAB。根據(jù)模擬乘法器的原理，調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：，式中K為比例常數(shù)。當(dāng)VAB=0時，為一個抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。當(dāng)VAB0時，其中m稱為調(diào)制度。調(diào)制度m是一個描述普通調(diào)幅波特征的重要指標(biāo)。它反映了載波振幅受調(diào)制信號控制的程度。在直流分量VAB不變的條件下，調(diào)制信號振幅越大，調(diào)制度腰。越大，或者說調(diào)幅越深，則高

8、頻載波振蕩所攜帶的低頻功率愈大。普通調(diào)幅波的波形如圖3所示：圖 6從上可以看出，普通調(diào)幅波的振幅Um(t)反映了調(diào)制信號的變化規(guī)律，也稱為調(diào)幅波的包絡(luò)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,調(diào)幅波振幅的最大值Ummax和最小值Ummin分別為： 所以 此式即為測量調(diào)制度的實(shí)驗(yàn)方法。如當(dāng)下圖情況時，計(jì)算得調(diào)制度m=50%。圖 73.軟件仿真圖3.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）首先在調(diào)制信號端輸入Vpp=150mV，f=3kHz的正弦調(diào)制信號 ，調(diào)節(jié)，通過示波器觀察使其輸出信號幅度最小，這時載波輸入端的直流分量可近似為 0。然后在輸入端加80kHz 的載波信號 ，調(diào)節(jié)R9，使萬用表的電壓V=0.1v，改變端所加調(diào)制信號的幅度

9、=50mv，打開仿真開關(guān)示波器輸出波形如圖8所示。此時系數(shù)1，調(diào)幅波包絡(luò)能夠反映調(diào)制信號波形。圖 83.2雙邊帶調(diào)幅（DSB）調(diào)節(jié)R9,使電壓表示數(shù)為0，在載波信號輸入端所加載波信號不變，在調(diào)制信號輸入端加 Vpp=150mV，f=1.5kHz的正弦調(diào)制信號，運(yùn)行仿真開關(guān)，如圖9所示, 由圖可看出雙邊帶調(diào)幅信號的幅度仍然隨調(diào)制信號而變化，但其包絡(luò)不再反映調(diào)制信號波形的變化，而且在調(diào)制信號正半周區(qū)間的載波相位與調(diào)制信號負(fù)半周的載波相位反相，即在調(diào)制信號波形過零點(diǎn)處的高頻相位發(fā)生了180的突變。這種只發(fā)射邊帶不發(fā)射載波的抑制載波雙邊帶調(diào)幅波克服了普通調(diào)幅波功率利用率低的缺點(diǎn)。DSB波，載波在過零點(diǎn)

10、時會出現(xiàn)反相。下圖可見反相情況：圖 9圖 10改變R9參數(shù)偏離50%，調(diào)整至80%，此時調(diào)幅波波形會發(fā)生失真。圖 113.3 MC1496軟件仿真圖圖 123.4調(diào)幅電路仿真圖圖 134.結(jié)論4.1仿真分析對于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅，應(yīng)使其調(diào)幅系數(shù)小于或等于1，此時調(diào)幅波包絡(luò)能夠反映調(diào)制信號波形。當(dāng)條幅系數(shù)大于1時，調(diào)幅波會出現(xiàn)失真，因此在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅時應(yīng)保證條幅系數(shù)小于或等于1.對于雙邊帶調(diào)幅，雙邊帶調(diào)幅信號的幅度仍然隨調(diào)制信號而變化，但其包絡(luò)不再反映調(diào)制信號波形的變化，而且在調(diào)制信號正半周區(qū)間的載波相位與調(diào)制信號負(fù)半周的載波相位反相，即在調(diào)制信號波形過零點(diǎn)處的高頻相位發(fā)生了180的突變。當(dāng)給載波信號輸入端疊

11、加了一個直流分量，這樣就出現(xiàn)了正負(fù)幅值不相等的輸入信號，所以調(diào)幅波也出現(xiàn)了上下不對稱的 DSB 波形。4.2心得體會在本次課程設(shè)計(jì)，通過在Multisim中仿真AM和DSB振幅調(diào)制，我對Mulsitim這個軟件的功能和使用有了基本了解；對“高頻電子線路”中振幅調(diào)制部分的知識有了進(jìn)一步的認(rèn)識，加深了對這方面理論知識的理解。 本次課程設(shè)計(jì)還讓我認(rèn)識到其實(shí)我對很多專業(yè)知識不夠掌握，對電路原理、調(diào)制原理理解不夠深，導(dǎo)致我在課程設(shè)計(jì)中遇到了很多麻煩，今后學(xué)習(xí)中應(yīng)扎實(shí)掌握原理部分；不實(shí)踐，很多細(xì)小的東西是注意不到的，諸多環(huán)節(jié)往往影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在實(shí)際連電路或是調(diào)波形時應(yīng)注意細(xì)節(jié)，在今后的專業(yè)知識學(xué)習(xí)中我應(yīng)該更注重實(shí)際動手操作，鍛煉自己的能力，注重能力的培養(yǎng)