高頻電子線路同步檢波器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　在通信領(lǐng)域中，DSB也代表調(diào)制中的一種方式，抑制載波雙邊帶調(diào)幅方式，這種方式叫雙邊帶調(diào)幅。這種調(diào)幅方式是在標(biāo)準(zhǔn)AM調(diào)幅波中去除其中的載波分量得到的，優(yōu)點(diǎn)在于這種調(diào)幅波的發(fā)射功率在不影響信號(hào)傳輸?shù)耐瑫r(shí)要比AM波小，節(jié)省了發(fā)射功率，但其解調(diào)電路要比AM波解調(diào)電路更復(fù)雜。而從已調(diào)信號(hào)中檢出調(diào)制信號(hào)的過程稱為解調(diào)或檢波。用以完成這個(gè)任務(wù)

2、的電路稱為檢波器。最簡單的檢波器僅需要一個(gè)二極管就可以完成，這種二極管就被稱做檢波二極管。 有載波振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)能夠直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，因此可以采用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行檢波。同步檢波器主要是用于對DSB和SSB信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它的特點(diǎn)是必須加一個(gè)與載波同頻同相的恢復(fù)載波信號(hào)，利用模擬乘法器的相乘原理，實(shí)現(xiàn)同步檢波。利用抑制載波的雙邊帶信號(hào)和輸入的同步信號(hào)，經(jīng)過乘法器相乘，可得輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了雙邊帶信號(hào)解調(diào)而抑制載波的單邊帶

3、或雙邊帶振幅調(diào)制信號(hào)。本文給出了基于Multisim軟件的調(diào)制和解調(diào)仿真結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：檢波器 DSB調(diào)制 同步檢波 Multisim</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 MC1496芯片介紹1</p><p>　　1.1 MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本性能1<

4、;/p><p>　　2 同步檢波器的設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 同步檢波基本原理2</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)功能說明2</p><p>　　2.1.2 原理框圖2</p><p>　　2.1.3 流程圖2</p><p>　　2.2 同步檢波硬件設(shè)計(jì)4</p&g

5、t;<p>　　2.2.1 電路原理圖4</p><p>　　2.2.2 電路說明5</p><p>　　2.2.3 參數(shù)計(jì)算6</p><p>　　2.3 軟件仿真圖6</p><p><b>　　3 小結(jié)與體會(huì)7</b></p><p>　　4 附錄：總原理圖8&l

6、t;/p><p><b>　　同步檢波器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1 MC1496芯片介紹</p><p>　　1.1 MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本性能</p><p>　　在高頻電子線路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等調(diào)制與解調(diào)的過程均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘的過程，而集成模擬乘法器正是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬量電壓或電流

7、相乘的電子器件。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比用分立器件要簡單得多，而且性能優(yōu)越，因此集成模擬乘法器在無線通信、廣播電視等方面應(yīng)用較為廣泛。在目前的乘法器中，單通道器件無法實(shí)現(xiàn)多通道的復(fù)雜運(yùn)算；二象限器件又會(huì)使負(fù)信號(hào)的應(yīng)用受到限制。而ADI公司的 MC1496則是一款完全四通道四象限電壓輸出模擬乘法器，這種完全乘法器克服了以上器件的諸多不足之處，適用于電壓控制放大器、可變?yōu)V波器、多通道功率計(jì)算以及低頻解調(diào)器等電路。非常適合于產(chǎn)生復(fù)雜

8、的要求高的波形，尤其適用于高精度CRT顯示系統(tǒng)的幾何修正。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳排列如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　MC1496是由互補(bǔ)雙極性工藝制作而成，它包含有四個(gè)高精度四象限乘法單元。溫度漂移小于0．005％／℃。0．3μV／Hz的點(diǎn)噪聲電壓使低失真的Y通道只有0．02％的總諧波失真噪聲，四個(gè)8MHz通道的總靜止功耗也僅為150m

9、W。MC1496的工作溫度范圍為－40℃～＋85℃。</p><p>　　MC1496的其它主要特性如下：</p><p>　　●四個(gè)獨(dú)立輸入通道；</p><p><b>　　●四象限乘法信號(hào)；</b></p><p>　　●電壓輸入電壓輸出；</p><p>　　●乘法運(yùn)算無需外部元件；<

10、;/p><p>　　●電壓輸出：W＝（X×Y）／2．5V，其中X或Y上的線性度誤差僅為0．2％；</p><p>　　●具有優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性：0．005％ ；</p><p>　　●模擬輸入范圍為±2．5V，采用±5V電壓供電；</p><p>　　●低功耗一般為150mW。</p><p>

11、;　　2 同步檢波器的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 同步檢波基本原理</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)功能說明</p><p>　　同步檢波器又稱為相干檢波器，有疊加型同步檢波和乘積型同步檢波兩類。同步檢波器是由相乘器和低通濾波器兩部分組成，主要用于對抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波進(jìn)行解調(diào)，也可以用來解調(diào)普通調(diào)幅波。</p><p&

12、gt;　　同步檢波器的特點(diǎn)在于檢波器的輸入除了有需要進(jìn)行解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)電壓外，還必須外加一個(gè)頻率和相位與輸入信號(hào)載頻完全相同的本地載頻信號(hào)電壓。同步檢波器主要用于對抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波進(jìn)行解調(diào)，也可以用來解調(diào)普通調(diào)幅波。</p><p>　　2.1.2 原理框圖</p><p>　　這種方法是將外加載波信號(hào)電壓接收信號(hào)在檢波器重相乘，再經(jīng)過低通濾波器，最后檢出原調(diào)制信號(hào)，原

13、理框圖如圖2-1所示。</p><p><b>　　已調(diào)振幅信號(hào)</b></p><p><b>　　插入載波信號(hào)</b></p><p>　　圖2-1乘積型同步檢波原理方框圖</p><p><b>　　2.1.3 流程圖</b></p><p>&l

14、t;b>　　u1u2u0</b></p><p><b>　　uc</b></p><p>　　圖2-2 乘積型同步檢波流程圖</p><p>　　設(shè)輸入的已調(diào)波為載波分量被抑制的DSB信號(hào)u1為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><

15、p><b>　　本地載波電壓：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　上兩式中，ωc=ω1，即本地載波的角頻率等于輸入信號(hào)的角頻率，它們的相位不一定相同 （2-3）</p><p>　　低通濾波器濾除2ω1

16、附近的頻率分量后，得到頻率為的低頻信號(hào)：</p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　由上式可見，低頻信號(hào)的成正比。當(dāng)=0時(shí)，低頻信號(hào)電壓最大，隨著相位差變大，輸出電壓變小。所以我們不但要求本地載波與輸出信號(hào)載波的角頻率必須相等。</p><p>　　根據(jù)公式2-5可知，要實(shí)現(xiàn)同步檢波需將與高頻載波同頻的同步信號(hào)與已調(diào)信

17、號(hào)相乘，實(shí)現(xiàn)同步解調(diào)。經(jīng)過低通濾波器濾除2ω1附近的頻率分量后，得到頻率為Ω的低頻信號(hào)</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　同步檢波亦采用模擬乘法器MC1496將同步信號(hào)與已調(diào)信號(hào)相乘，其電路圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 同步檢波電路</p><p>　　2.2 同步檢

18、波硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 電路原理圖</p><p>　　圖2-4 相干解調(diào)原理圖</p><p>　　2.2.2 電路說明</p><p>　　在模擬乘法器MC1496的一個(gè)輸入端輸入振幅調(diào)制信號(hào)如抑制載波的雙邊帶信號(hào)，另一輸入端輸入同步信號(hào)（即載波信號(hào)），經(jīng)乘法器相乘，由式（7-9）可 得輸出信號(hào)U0（t）為</p

19、><p>　?。l件：，為大信號(hào)） （2-6）</p><p>　　上式中，第一項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量，后兩項(xiàng)為高頻分量，可用低通濾波器濾掉，從而實(shí)現(xiàn)雙邊帶信號(hào)的解調(diào)。 </p><p>　　如果輸入信號(hào)為有載波振幅調(diào)制信號(hào)，同步信號(hào)為載波信號(hào),利用乘法器的相乘原理，同樣也能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。</p><p>&

20、lt;b>　　設(shè)， </b></p><p><b>　　則輸出電壓為</b></p><p><b>　　+</b></p><p>　　+ </p><p>　　(條件：，為大信號(hào))　　

21、 （2-7）　　　　　　　 </p><p>　　上式中，第一項(xiàng)為直流分量，第二項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量，后面三項(xiàng)為高頻分量，利用隔直電容及低通濾波器可濾掉直流分量及高頻分量，從而實(shí)現(xiàn)了有載波振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。</p><p>　　2.2.3 參數(shù)計(jì)算</p><p>　　載波輸入IN11端加入的是與調(diào)制端IN1端同頻同相的正旋信號(hào)。載波輸

22、入端IN11加上的信號(hào)為：f=400KHZ，Vp-p=400mv。已調(diào)幅信號(hào)輸入端IN2加上的為從調(diào)制電路輸出端OUT端口處輸出的信號(hào)。圖2-8為AM調(diào)制和解調(diào)整體仿真架構(gòu)。同步檢波仿真波形如圖2-9所示。</p><p>　　其中，兩路輸入端口加載的信號(hào)如下：</p><p>　　載波輸入端加入的信號(hào)為：f=500KHZ，Vp-p=100mv。</p><p>　

23、　調(diào)制信號(hào)輸入端加入的信號(hào)為：f=1KHZ，Vp-p=100mv。</p><p><b>　　直流電壓為1v</b></p><p>　　2.3 軟件仿真圖</p><p>　　3 小結(jié)與體會(huì) </p><p>　　課程設(shè)計(jì)作為高頻電子線路課程的重要組成部分，目的是一方

24、面使我們能夠進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的方法，其目的在于加深理解檢波的原理，進(jìn)一步對課本知識(shí)加以掌握，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，增加集成電路應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力和分析、解決問題的能力。 同時(shí)也可以使我們更好地鞏固和加深對基礎(chǔ)知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)中小型高頻電子線路的方法，獨(dú)立完成調(diào)試過程，增強(qiáng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高電路分析和設(shè)計(jì)能力。通過實(shí)踐引導(dǎo)我們在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程

25、實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。通過設(shè)計(jì)，一方面可以加深我們的理論知識(shí)，另一方面也可以提高我們考慮問題的全面性，將理論知識(shí)上升到一個(gè)實(shí)踐的階段。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)的題目是同步檢波器。沉醉于查資料的生活，想想兩周的時(shí)間很快的過去了，學(xué)到了很多，通能夠過本次設(shè)計(jì),讓我們更進(jìn)一步的了解了高頻電子線路中同步檢波器的工作原理以及它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)，同時(shí)也讓我們認(rèn)識(shí)到在此次設(shè)計(jì)電路中所存在的問題。比如布線不合理、焊接不牢固等等

26、以前從未體驗(yàn)過的問題。因此我們查閱了大量相關(guān)資料和書籍，這也是獲取知識(shí)最重要的途徑之一，吸取前人的經(jīng)驗(yàn)也是解決問題的很好途徑，但是絕不能照抄別人的成品，先繼承后發(fā)展才能算是我們的收獲的?；谶@樣的良好態(tài)度，我解決了一個(gè)有一個(gè)的小問題，從而讓我對高頻的課程設(shè)計(jì)有了一個(gè)更深層次的認(rèn)識(shí)，同樣的，我也對同步檢波器有了一個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)的過程中，我總結(jié)出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)，那就是一個(gè)成功的電路必

27、須要有耐心和堅(jiān)定的毅力，在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上。因此，我在電路的連接以及電路的細(xì)節(jié)上花費(fèi)的時(shí)間也是最多的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王康年 高頻電子線路 西南電子科技大學(xué)出版社.2009</p><p>　　[2] 高瑜翔 高頻電子線路 科學(xué)