單邊帶調(diào)制電路仿真分析畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　(2012屆)</b></p><p>　　論文題目單邊帶調(diào)制電路仿真分析 </p><p>　　(英文) Single side band modulation circuit simulation analysis </p>&

2、lt;p>　　單邊帶調(diào)制電路仿真分析</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　首先了解單邊帶的發(fā)展概況，其次理解單邊帶的原理的基礎(chǔ)上，介紹了傳統(tǒng)的濾波法，傳統(tǒng)的濾波法需要濾波器的精確度很高，不利于實(shí)現(xiàn)。移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制，因帶寬移相90°的精確度很難實(shí)現(xiàn)，所以不利于實(shí)際應(yīng)用。維弗法具有移相法正交調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，又避免對調(diào)制信號帶

3、寬移相90°，只需對單一頻率的載波移相，同時邊帶濾波是在低頻范圍內(nèi)容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，易于用實(shí)際電路來實(shí)現(xiàn)。通過比較理論的分析，提出設(shè)計(jì)方案。比較傳統(tǒng)的濾波法，移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制，進(jìn)行分析它們的結(jié)果。并以維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶為目標(biāo)，分析其各自的設(shè)計(jì)過程。利用NI公司的Multisim軟件為仿真工具分別對它們進(jìn)行了仿真分析，對比它們的仿真波形。</p><p>　　關(guān)鍵詞：濾波法；移相法；維弗法</p&

4、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　First of all know single side band, the development situation of second understand the principle of single side band was introduced on the basis of the tr

5、aditional filtering method, the traditional filter method requires the accuracy of the filter is very high, prevents the realization. Phase shifting with the single modulation method to implement, because 90 ° phase

6、 shifting bandwidth to the accuracy of the difficult to realize, go against so actual application. D eph method, with the method of</p><p>　　Keywords: phase shift; Weaver method</p><p><b>

7、　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言0</b></p><p>　　2 單邊帶調(diào)制技術(shù)原理1</p><p>　　2.1 單邊帶調(diào)制技術(shù)的發(fā)展1</p><p>　　2.2 SSB信號的調(diào)制原理2</p><p>　　3.實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的若干方法4&l

8、t;/p><p><b>　　3.1濾波法4</b></p><p>　　3.2移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制5</p><p>　　3.3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制6</p><p><b>　　4．軟件仿真8</b></p><p>　　4.1濾波法實(shí)現(xiàn)的單邊帶的仿真8</p

9、><p>　　4.2相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制11</p><p>　　4.3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制13</p><p>　　4.3.1移相電路14</p><p>　　4.3.2 Butterworth 低通濾波器設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.3.3維弗法的仿真分析：18</p><p>&

10、lt;b>　　5結(jié)論20</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　消息的運(yùn)載是通過信號實(shí)現(xiàn)的，所以說信號是消息的載體[1

11、]。隨著科技的迅速發(fā)展，二十一世紀(jì)不如了信息時代，信息傳輸無處不在，信息技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用為教學(xué)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源。在傳統(tǒng)的通信中，線路中傳送的電信號是跟隨聲音的大小的變化而變化的，由此發(fā)出的電信號是連續(xù)的，它的原理是把信息轉(zhuǎn)化成與它一模一樣的電信號，傳輸出去，再由接收電信號的接收設(shè)備還原信息號，這就是模擬信號。模擬信號就是在時間軸上連續(xù)的、數(shù)值增幅大小也是連續(xù)不間斷的變化的信號。</p><p>　　模擬信號的

12、調(diào)制可分為幅度調(diào)制和角度調(diào)制。幅度調(diào)制又可分為常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)，抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(DSB)，單邊帶調(diào)幅(SSB)，殘留邊帶調(diào)幅等。</p><p>　　DSB是載波經(jīng)音頻調(diào)制后得到的信號。由于調(diào)制器的非線性特性，當(dāng)載波被調(diào)制后除了存在幅度隨音頻信號變化的載波信號外還存在頻率隨音頻頻率變化的2個邊帶，這就是DSB信號了。簡單說DSB頻譜由如下組成：f0-f，f0，f0+f，實(shí)際上DSB是調(diào)制后的全信號。如

13、果濾除f0和f0+f，就是下邊帶，濾除f0和f0-f，就是上邊帶。</p><p>　　單邊帶通信是解決提高信道利用率的有效途徑之一[2]，尤其是在無線通信系統(tǒng)中，它的效益比較明顯。單邊帶技術(shù)的突出有點(diǎn)是信號傳輸帶寬，因而節(jié)約使用帶寬；同時它還能節(jié)省信號功率和提高抗干擾性能。在無線通信業(yè)務(wù)日益增多，信道十分擁擠的情況下，單邊帶通信具有占用頻帶窄，發(fā)射功率小等突出優(yōu)點(diǎn)，必然引起人們的格外重視。與普通調(diào)幅波和雙邊帶調(diào)

14、制相比，單邊帶調(diào)制的頻譜寬度減小一半，使有效性得到提高；不發(fā)送載頻，且只發(fā)送一個邊帶，節(jié)省了發(fā)送功率，因而在通信中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　VSB調(diào)制：與SSB相似，但是允許濾波器有過過渡帶，其中一個邊帶損失的能夠恰好被另外一個邊帶殘留的部分補(bǔ)償，DSB經(jīng)濟(jì)，但是不如SSB。</p><p>　　本課題分別研究單邊帶調(diào)制的三種方法：濾波法、移相法、韋弗法，分析它們的頻譜圖。重點(diǎn)

15、介紹維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理，通過仿真分析其工作過程和各級的頻譜特點(diǎn)。</p><p>　　2 單邊帶調(diào)制技術(shù)原理</p><p>　　2.1 單邊帶調(diào)制技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　單邊帶發(fā)射和接收的歷史悠久，SSB的優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的。單邊帶在20世紀(jì)2O年代末期首次開始使用， 也就是在英國的拉格比電臺和紐約之間的越洋無線電話業(yè)務(wù)的SSB信號試驗(yàn)。在1935年

16、以前，單邊帶就已正式用于越洋短波電路，荷蘭很快便隨之把單邊帶用于困難的荷蘭遠(yuǎn)東電路。第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)阻礙了SSB的進(jìn)一步發(fā)展。在1947年以前，大多數(shù)郵電當(dāng)局已把這種發(fā)射方式用于無線電話電路。在幾年的時間內(nèi)， 更多的主管部門都安裝TSSB發(fā)射機(jī)，例如民用航空局、航海無線電臺， 武裝部隊(duì)、軍用飛機(jī)等[3]。盡管如此，SSB技術(shù)在50年代以前已經(jīng)相當(dāng)成熟，存在的問題也已為人們所了解。取得良好的SSB信號的主要問題是在收音機(jī)中重新加入載波

17、信號的精度。這一重新加入的載波和遠(yuǎn)方發(fā)射機(jī)的抑制載波之間的任何頻率差將產(chǎn)生位移失真頻率，這個頻率甚至?xí)拐Z言無法理解。60年代的高穩(wěn)定度頻率標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)提供了解決這一問題的方法， 從而使SSB在廣播方面是一個可行的主張。</p><p>　　2.2 SSB信號的調(diào)制原理</p><p>　　幅度調(diào)制是發(fā)展最早的一種調(diào)制技術(shù)。幅度調(diào)制的基礎(chǔ)技術(shù)是常規(guī)雙邊帶調(diào)制(AM) [2]，其時域和頻域表示

18、式為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　從公式上可以看出，AM的頻譜由三個分量組成，上邊帶、下邊帶和載頻分量，帶寬是基帶信號的兩倍，其中下邊帶是上邊帶的鏡像，上下邊帶對稱，AM調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，價格低廉，可以用包絡(luò)檢波的技術(shù)對其實(shí)施非相

19、干解調(diào)。但由于AM信號的功率利用率最大也只有，所以大部分的功率用在不攜帶任何信息的載波功率上，加上抗噪性能差，這都是是限制AM調(diào)制的發(fā)展?；贏M信號中載波功率消耗了大部分信號功率的特點(diǎn)，可將載波功率剔除掉，只傳送邊帶信號，這種技術(shù)就叫做抑制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB)，其時域和頻域表達(dá)式為：</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p><b&

20、gt;　?。?-4）</b></p><p>　　從中可看出，DSB的頻譜不存在載頻分量，這使功率利用率大大提高，理論上可達(dá)到100％，即傳輸?shù)娜渴菙y帶有信息的信號。但由于剔除了載頻分量，這時的調(diào)制信號的時域包絡(luò)與信源信號已有了很大的差別。因此，在進(jìn)行解調(diào)時，不能用結(jié)構(gòu)簡單的包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)，只能用結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的相干解調(diào)方法來提取出原始信號。DSB信號雖然有效的提高了功率利用率，但是由于其帶寬

21、仍是調(diào)制信號帶寬的2倍，在帶寬有限的條件下，其發(fā)展受到了限制。于是，單邊帶調(diào)制應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　SSB 和AM,DSB 都屬于線性調(diào)制。AM信號具有直流分量,調(diào)制效率低;DSB 信號抑制了載波,將調(diào)制效率提高到100 % ,但帶寬仍與AM信號相同,為基帶信號的兩倍。鑒于DSB 信號的上、下兩邊帶是完全對稱的,所攜帶的有用信號完全相同,可用一個邊帶來傳輸全部信息。SSB 信號即是DSB 信號中的一個邊

22、帶,比DSB 信號節(jié)省了一半的帶寬,這對于日益擁擠的短波波段(3 - 30MHz) 來說有著重大的現(xiàn)實(shí)意義[4]。</p><p>　　雙邊帶調(diào)制信號包含有兩個邊帶，即上、下邊帶。由于這兩個邊帶包含的信息相同，因而，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，傳輸一個邊帶就夠了。所謂單邊帶調(diào)制，就是只產(chǎn)生一個邊帶的調(diào)制方式[4]。其頻域表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-5）</b&

23、gt;</p><p>　　單邊帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是邊帶濾波器的制作，不管是高通濾波器還是低通濾波器，單邊帶技術(shù)都要求濾波器具有陡峭的截止特性。但是濾波器越陡峭，其對制作工藝的要求也就越高。</p><p>　　單邊帶信號的頻譜如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 SSB信號的頻譜序列</p><p>　　以上介紹了三種調(diào)制的原理，即

24、AM調(diào)制，DSP調(diào)制，SSB調(diào)制，并重點(diǎn)介紹了單邊帶調(diào)制的原理，下章將介紹單邊帶調(diào)制具體的若干實(shí)現(xiàn)的方法。</p><p>　　3.實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的若干方法</p><p>　　單邊帶調(diào)制實(shí)現(xiàn)方案有多種，如使用正交調(diào)制器AD8346 和具有正交載波輸出功能的DDS芯片AD9854. 該方案所產(chǎn)生的抑制載波單邊帶信號的本振及無用邊帶能以大于36dB的數(shù)量衰減,無用邊帶信號的36dB 濾除,將

25、大大降低輸出端濾波器的復(fù)雜程度. 使一個原來無法實(shí)現(xiàn)的濾波器設(shè)計(jì)成為可能[6]. 提出了一套基于復(fù)信號濾波和數(shù)字信號內(nèi)插/抽取原理的單邊帶調(diào)制/解調(diào)新方法。該方法不僅有助于減少單邊帶調(diào)制/解調(diào)過程中的信號失真，而且便于采用數(shù)字信號處理方法實(shí)現(xiàn)[7]。下面將重點(diǎn)介紹具體實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的若干方法，以及它們的工作原理。</p><p><b>　　3.1濾波法</b></p><

26、;p>　　由于通阻帶滾降特性高的濾波網(wǎng)絡(luò)不易達(dá)到要求， 因此，在實(shí)際中， 需要采取多次移頻及多次濾波來達(dá)到目的，實(shí)現(xiàn)難度大，效率不高。所謂濾波法就是對雙邊帶信號利用濾波網(wǎng)絡(luò)濾去其中一個邊帶的信號，只傳送另一個邊帶的信號，其基本思想如圖2-2 所示，對雙邊帶信號利用濾波器濾掉不需要的邊帶得到單邊帶信號。</p><p>　　因?yàn)橐话愕木哂胸S富的低頻成分， 因而要求濾波器的截止特性極為陡峭才行。這就給實(shí)際制作帶

27、來困難,尤其是截止特性陡峭的高頻網(wǎng)絡(luò)更難制作。困此, 在實(shí)際中, 往往采用多次頻移及多次濾波的辦法來實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 濾波法產(chǎn)生SSB信號</p><p>　　圖中, 而且濾波器I 一般工作在較低頻率上,這樣做便于設(shè)計(jì)一個較為滿意的單邊帶濾波器。倘若不包含顯著的低頻成分,而這種濾波法是最有效的[3]。</p><p>　　

28、3.2移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理框圖如圖3-2所示[5]，它的思想就是不需要濾波器來抑制載波和邊帶頻率，節(jié)省頻率的帶寬，加強(qiáng)實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的利用率。</p><p>　　圖3-2 移相法產(chǎn)生BBS信號</p><p>　　圖中希爾伯特變換用π/2移相網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。該電路不需要濾波器來抑制載波和邊帶頻率，因?yàn)檎{(diào)制過程已包含了頻率

29、甄別功能。調(diào)制過程（混頻）實(shí)際就是將載波和調(diào)制相乘。下邊帶SSB信號的時域表達(dá)式為：</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　上邊帶SSB信號的表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，是的希爾伯特變換。</p>

30、<p>　　載波信號與調(diào)制信號相乘(即調(diào)制后)得到信號</p><p><b>　　（3-3）</b></p><p>　　若將載波信號和調(diào)制信號分別移相90°，則變成余弦形式信號</p><p>　　（3-4）將移相90°后的兩路信號送入另一個平衡調(diào)制器相乘，得</p><p>　　（3-

31、5）將以上兩個調(diào)制器的輸出信號相加（求和），便得到加強(qiáng)了的含的下邊帶信號，而上邊帶信號被相互抵消。</p><p>　　移相法形成SSB 信號最大的困難恰恰在于寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作,該網(wǎng)絡(luò)要對調(diào)制信號m ( t) 的所有頻率分量都準(zhǔn)確、穩(wěn)定地相移90°,這是很難實(shí)現(xiàn)的[5]。</p><p>　　3.3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　基于濾波法和移

32、相法的局限性,可以應(yīng)用維弗法(Weaver) [7] 進(jìn)行SSB 調(diào)制和解調(diào)。維弗法又稱為混合法,它是濾波法和移相法的組合,在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上即具有相移法利用正交調(diào)制的優(yōu)點(diǎn),又避免對調(diào)制信號寬帶移相90°,只需對單一頻率的載波移相,同時邊帶濾波是在低頻范圍內(nèi)較容易達(dá)到要求,易于用實(shí)際電路來實(shí)現(xiàn)。其原理框圖如圖3-3所示,一對頻率位于邊帶正中間的正交預(yù)載波使下邊帶產(chǎn)生折疊,而不受影響的上邊帶被低通濾波器抑制掉,然后再用另一對正交載波把

33、頻譜搬移到合適位置,兩路信號相加或相減便可獲得SSB 信號。</p><p>　　圖3-3 維弗法產(chǎn)生單邊帶原理框圖</p><p>　　維弗法產(chǎn)生單邊帶信號的電路由四個乘法器、兩個90°的載波移相電路、兩個要求不高的低通濾波器以及加、減法器組成。</p><p>　　設(shè)調(diào)制信號M(t)=,其最高頻率為，正交預(yù)載波頻率為，第一次正交調(diào)制后得：</p&

34、gt;<p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　　經(jīng)低通濾波器LPF后，僅剩下邊帶，有：</p><p>　　, （3-8）</p><p>　　然后選載波頻率為，再經(jīng)過第二次正交調(diào)制后，和相加

35、或相減，便可獲得SSB信號。</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　單邊帶信號調(diào)制維弗法形成的一個特點(diǎn)就是對濾波器的邊沿陡峭度要求不高，從而使得單邊帶的產(chǎn)生變得簡單。因此可以采用最簡單的無源低通濾波器。</p><p><b>　　4．軟件仿真</b></p><p>

36、　　計(jì)算機(jī)仿真軟件NI Multisim 10是美國國家儀器公司推出的最新版本。NI Multisim 10是對各種基本電路和高級電路（包括復(fù)雜架構(gòu)）進(jìn)行設(shè)計(jì)、測試和故障排除的理想選擇，無任何節(jié)點(diǎn)或器件數(shù)量限制。Multisim 及其相關(guān)庫包的應(yīng)用對提高科研人員和學(xué)生的仿真設(shè)計(jì)能力，更新設(shè)計(jì)理念有較大的幫助。Multisim 軟件最突出的特點(diǎn)是用戶界面友好。Multisim 所包含的虛擬儀表有：示波器、萬用表、函數(shù)發(fā)生器、波特圖圖示儀、

37、失真度分析儀、頻譜分析儀、邏輯分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。本章利用Multisim工具分別對第三章提出三種實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的方法分別進(jìn)行仿真分析，研究它們的各自特點(diǎn)。</p><p>　　4.1濾波法實(shí)現(xiàn)的單邊帶的仿真</p><p>　　濾波法是產(chǎn)生SSB 信號最簡潔的方法,它先進(jìn)行載波調(diào)制產(chǎn)生DSB 信號,然后通過邊帶濾波器保留所需的邊帶,濾除不需要的邊帶。設(shè)調(diào)制信號為，第一載波為10KHZ，

38、第一級乘法器輸出為公式4-1</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　經(jīng)過低通濾波器，濾除上邊帶，可以得到邊帶信號，第二級乘法器的輸出為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　經(jīng)過低通濾波器，濾除上邊帶，可以得到單邊帶信號</p>

39、<p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　假設(shè)調(diào)制信號中心頻率為，第一級載波信號為，第二級載波信號為，所以根據(jù)公式4-3，可以得到</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　其完整的仿真電路如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 濾

40、波法的電路圖</p><p>　　圖4-1中X1是截止頻率為10KHZ的七階Butterworth低通濾波器，其電路圖如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 截止頻率為10KHZ低通濾波器的電路圖</p><p>　　該濾波器的幅頻特性如圖4-3所示，可見其特性可以滿足設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　圖4-3 截止頻率為10K

41、HZ的低通濾波器的幅頻特性</p><p>　　圖4-1中X2為截止頻率為100KHZ的七階Butterworth低通濾波器，其特點(diǎn)與X1相同，就不給予介紹。</p><p>　　經(jīng)仿真得出頻譜圖如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4 濾波法的頻譜圖</p><p>　　根據(jù)對圖4-4分析得出，得到的SSB信號的頻譜在93.4KHZ處

42、有個明顯的峰值，與公式（4-4）的理論推導(dǎo)結(jié)果相符，但106.6KHZ處仍有殘留邊帶，這是因?yàn)闉V波器的設(shè)計(jì)不夠理想，對邊帶信號的濾除效果有限，所以一般該方法使用并不廣泛。</p><p>　　4.2相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理框圖3-2所示，在電路圖中需要設(shè)置的移相網(wǎng)絡(luò)有2 個：一是對載波移相90°，由于載波頻率是單一頻率，故較易實(shí)現(xiàn)；而調(diào)

43、制頻率是所傳信息中全頻率范圍內(nèi)的頻率都移相90°，就很難實(shí)現(xiàn)了。這里需要將積分器（或微分器）作用在正弦波上可產(chǎn)生90°相移的余弦波。但相移正確，而幅度錯誤；RC濾波電路能將輸入正弦波變成一對余弦波輸出，相位相差約90°， 但僅在相當(dāng)窄的頻率范圍內(nèi)能滿意地工作，且需要精確的電阻和電容；采用有源一階全通電路，可在很寬的頻率范圍內(nèi)使兩輸出端口的信號保持固定的90°相位差（小于規(guī)定誤差）；產(chǎn)生寬帶正交信號

44、的一個較好方法是采用“相位序列網(wǎng)絡(luò)” [5]，它由等值電阻、數(shù)值成等比下降的電容的循環(huán)重復(fù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用一個信號及其反相信號來驅(qū)動該網(wǎng)絡(luò)就可實(shí)現(xiàn)，其輸出的是四重正交信號。6 階網(wǎng)絡(luò)在100∶1 的頻率范圍內(nèi)可得到±0.5°的誤差。相位序列網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5移相網(wǎng)絡(luò)電路圖</p><p>　　如圖4-5，四組阻容網(wǎng)絡(luò)接成筒型結(jié)構(gòu)，首尾相連

45、，每一個移相的角度都分別為90°。</p><p>　　設(shè)調(diào)制信號的頻率范圍為100 Hz～10 kHz，若取~為16 kΩ，則＝0.1 μF，＝0.04 μF，＝15.8 nF，＝6.3 nF，＝2.51 nF，＝1 000 pF。其完整的移相電路結(jié)構(gòu)[5]如圖4-6所示</p><p>　　圖 4-6移相網(wǎng)絡(luò)總電路圖</p><p>　　經(jīng)過仿真得出的

46、相頻特性如圖4-7所示，</p><p>　　圖4-7移相網(wǎng)絡(luò)輸出的頻譜圖</p><p>　　對仿真波形分析，我們發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)頻率為2KHZ時，它的移相角度為-90°移相，但其余的頻率都不是-90°移相，與設(shè)想的寬帶90°移相結(jié)果相差很大，必然影響單邊帶調(diào)制的結(jié)果，故我們沒有對整體移相法單邊帶調(diào)制電路進(jìn)行仿真。</p><p>　　4.

47、3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制如圖3-3所示，需要四個乘法器，二個移相器，一個載波信號，二個低通濾波器，一個加法器組成的電路。設(shè)調(diào)制信號的最高頻率為，則正交預(yù)載波中心頻率為，設(shè)載波信號為20KHZ，所以需要制作1.7KHZ正弦波-90°移相器和一個20KHZ正弦波-90°移相器.另外需要設(shè)計(jì)截止頻率為1.7kHz的低通濾波器電路。本節(jié)分別對兩個移相電路和1.7

48、KHZ低通濾波器電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并仿真。</p><p>　　4.3.1移相電路 </p><p>　　移相電路有多種，本節(jié)只選擇有源RC移相電路來實(shí)現(xiàn)90°移相器，原理框圖如圖4-8所示。</p><p>　　圖4-8 0°~180°移相器</p><p>　　RC移相電路主要是由電容器的電流超前電壓90

49、6;這一特性，輸入信號從電阻器進(jìn)入，輸出信號是從電容器上輸出。因?yàn)殡娙萜饕潆姡噪妷阂入娏鳒?0°，等電容充滿電后才有電壓。輸出電路是與電容器并聯(lián)電壓相等，所以輸出電路的電壓也滯后電流。其傳輸函數(shù)</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　（4-2）</b></p><p&g

50、t;　　根據(jù)公式（4-2），， 。設(shè), ,求得。在Multisim仿真軟件連接的1.7KHZ正弦波-90°移相器電路圖如圖4-9所示。</p><p>　　圖4-9 1.7KHZ正弦波-90°移相器電路</p><p>　　圖4-10 1.7KHZ正弦波-90°移相電路仿真波形</p><p>　　經(jīng)仿真圖4-10得出，輸入與輸出的相位

51、角度差約為90°。驗(yàn)證移相器1.7K與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)論相同，在實(shí)際操作下。同理得出，20KHZ信號90°移相器的電路圖如圖4-11：</p><p>　　圖4-11 20KHZ正弦波-90°移相器電路</p><p>　　圖4-12 20KHZ正弦波-90°移相器電路仿真波形</p><p>　　經(jīng)仿真得出如圖4-12，輸入與輸出

52、的相位角度差約為90°，證明所設(shè)計(jì)的移相器都滿足實(shí)驗(yàn)要求。</p><p>　　4.3.2 Butterworth 低通濾波器設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)公式（3-6）得出，需要設(shè)計(jì)截止頻率為的低通濾波器，本設(shè)計(jì)中我們采用Filter Solutions濾波器設(shè)計(jì)軟件完成濾波器設(shè)計(jì)。設(shè)，則，設(shè)計(jì)了七階Butterworth 低通濾波器，電路圖如圖4-13所示：</p>

53、;<p>　　圖4-13 七階Butterworth 低通濾波器電路圖</p><p>　　經(jīng)仿真得出1.7K的Butterworth 低通濾波器電路幅頻特性如圖4-14：</p><p>　　圖4-14 Butterworth 低通濾波器電路仿真波形</p><p>　　根據(jù)仿真波形分析，可見頻率為1.7KHZ時濾波器衰減為-3dB，指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)的要

54、求。</p><p>　　4.3.3維弗法的仿真分析</p><p>　　維弗法在Multisim仿真軟件電路總圖如圖4-15所示：</p><p>　　圖4-15 維弗法電路總圖</p><p>　　在調(diào)制信號分別為300HZ和3000HZ，載波信號為20KHZ時，設(shè)計(jì)維弗法電路圖。根據(jù)公式（3-6）通過乘法器得出的調(diào)制信號，通過1.7kH

55、z的Butterworth 低通濾波器濾波之后，在經(jīng)過乘法器得到，加入載波信號20KHZ，通過90°移相器得到信號，通過 和相加或相減得到SSB信號。用頻譜分析儀分析電路各級的工作過程，得出其頻譜圖如圖所示。</p><p>　　A B </p><p>　　圖4-16調(diào)制信號為300HZ

56、和3000HZ時的頻譜圖</p><p>　　分析圖4-16（A），得出通過300HZ的調(diào)制信號輸出，經(jīng)過乘法器得到的頻譜，根據(jù)公式（3-7），因有兩個頻率成份，即=1.4KHZ, =2KHZ。同理，調(diào)制信號 為3KHZ輸出時，亦有兩個頻率成份，根據(jù)公式（3-4）得出，即=1.3KHZ，=4.7KHZ。</p><p>　　A

57、 B </p><p>　　圖4-17調(diào)制信號為300HZ和3000HZ時的頻譜圖</p><p>　　圖4-17（A）是調(diào)制信號為300HZ時，經(jīng)過1.7kHz的Butterworth 低通濾波器濾波之后得到的信號頻譜?？梢园l(fā)現(xiàn)2KHZ的邊帶信號被濾除，留下了1.4KHZ頻率分量。因?yàn)闉V波器制作的不夠完美，所以不能把2KHZ的邊帶信號完全濾掉。同理可以得到調(diào)制信號為3000HZ的信

58、號頻譜，如圖4-17（B）所示</p><p>　　A B </p><p>　　圖4-18調(diào)制信號為300HZ和3000HZ時得到的SSB信號</p><p>　　圖4-18（A）是根據(jù)公式（3-9）得到的信號，經(jīng)過加法器，留下了上邊帶。從圖中可以看出，調(diào)制電路輸出信號頻譜基本呈現(xiàn)了單邊帶調(diào)

59、制特點(diǎn)，從而得到預(yù)想的SSB信號。因1.7K低通濾波器制作的不夠完美，所以不能把輸出信號頻譜中的19.7KHZ邊帶完全濾除。而當(dāng)調(diào)制信號頻率為3000HZ時，1.7K低通濾波器可以較好的濾除中的4.7K的頻率成份，所以圖4-18（B）中輸出信號頻譜下邊帶幾乎完全濾除，達(dá)到較好的單邊帶調(diào)制效果。</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過4個多

60、月的努力，本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書的要求，準(zhǔn)確的分析了單邊帶調(diào)制的原理，以及單邊帶調(diào)制的各種實(shí)現(xiàn)手段，對比了各種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在書本和網(wǎng)上查閱了很多的資料，終于完成了設(shè)計(jì)的基本要求。</p><p>　　按照任務(wù)書的要求，基本完成了任務(wù)。但移相法中移相網(wǎng)絡(luò)序列，產(chǎn)生的頻譜圖沒有達(dá)到任務(wù)要求。實(shí)現(xiàn)了維弗法產(chǎn)生單邊帶各種數(shù)據(jù)。還對若干種實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的電路實(shí)現(xiàn)進(jìn)行方案論證，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在NI公司的Multisim軟件

61、下完成了仿真，對結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果也表明本設(shè)計(jì)滿足任務(wù)書指標(biāo)要求。</p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)還存在很多不完善的地方，但是由于時間和條件的不足，沒能做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)。有些方案在實(shí)際設(shè)計(jì)中遇到了很多阻礙，在困難的情況下，積極思考，把不會的問題一一解決，充實(shí)自己的思維觀。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我了解到自身的不足，通過學(xué)會利用書本和查閱資料，彌補(bǔ)了自己缺乏的知識面。 在整個過程中，也看到了自己很多方面的不足，今后需要多

62、多加強(qiáng)，繼續(xù)學(xué)習(xí)。本設(shè)計(jì)也有很多地方有待完善，希望在以后的學(xué)習(xí)中不斷提高。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成，看到自己的勞動成果，所有中間遇到的困難，煩惱和艱辛都轉(zhuǎn)化為了喜悅之情。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　

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65、制的實(shí)現(xiàn)[J].通信技術(shù),2003,(3) :30 - 31.</p><p>　　[7] 劉克剛, 陳健翔, 茹國寶.正交DDS信號單邊帶上變頻調(diào)制[J] 武漢大學(xué)學(xué)報(bào),2001,(47):126-128</p><p>　　[8]莊錫榮，謝慧波.基于維弗法對單邊帶信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，9，20（9）：29-31.</p><p>　

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