高頻電子課程設計報告——基于multisim的am、dsb調制系統(tǒng)的仿真

1、<p>　　題 目： AM和DSB振幅調制器的設計 </p><p>　　院 系： 電子與信息工程學院 </p><p>　　班 級： 通信11-1班 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　調幅電路是指

2、使高頻載波信號的幅度隨調制信號（通常是音頻）的規(guī)律而作線性變化的調制電路。本系統(tǒng)是基于雙平衡四象限模擬乘法器MC1496的模擬相乘器調幅電路。調幅波按調幅信號頻譜幅度可以分為AM、DSB、SSB、VSB等幾種調幅方式，本電路通過調節(jié)滑動變阻器，可以使模擬乘法器實現(xiàn)有載波的振幅調制或抑制載波的振幅調制。</p><p>　　關鍵詞：幅度調制、模擬相乘器、AM、DSB</p><p><

3、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.概述3</b></p><p>　　1.1系統(tǒng)功能說明3</p><p><b>　　1.2原理框圖3</b></p><p><b>　　2.硬件設計3</b></p><

4、p>　　2.1電路原理圖及電路說明3</p><p><b>　　2.2參數(shù)計算6</b></p><p><b>　　3.軟件仿真圖8</b></p><p>　　3.1 標準調幅波（AM）8</p><p>　　3.2雙邊帶調幅（DSB）9</p><p>

5、;　　3.3 MC1496軟件仿真圖11</p><p>　　3.4調幅電路仿真圖11</p><p><b>　　4.結論12</b></p><p>　　4.1仿真分析12</p><p>　　4.2心得體會12</p><p><b>　　5.參考文獻12</b&

6、gt;</p><p><b>　　1.概述</b></p><p><b>　　1.1系統(tǒng)功能說明</b></p><p>　　本系統(tǒng)是模擬相乘器MC1496實現(xiàn)的調幅電路。其功能是用輸入的高頻載波對輸入的另一路低頻調制信號進行線性調幅，通過調節(jié)滑動變阻器調節(jié)電路平衡，可以實現(xiàn)有載波的幅度調制和抑制載波的幅度調制。即輸出

7、AM信號和DSB信號。</p><p><b>　　1.2原理框圖</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　2.硬件設計</b></p><p>　　2.1電路原理圖及電路說明</p><p>　　1）、MC1496

8、內部電路原理圖</p><p>　　MCl496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，可以應用于抑制載波、調幅(振幅調制)、同步檢測、調頻檢測和相位檢測等。采用MCl496集成芯片設計振幅調制電路，比用分立元件設計振幅調制電路要簡單得多。</p><p>　　MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內部電路圖如圖1所示。其中V

9、T1、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RE, 對差分放大器VT5 、VT6 產生串聯(lián)電流負反饋，以擴展輸入電壓UY 的線性動態(tài)范圍。引腳14為負電源（雙電源供電時）或接地端（單電源供電時），引腳5外接電

10、阻R5 。來調節(jié)偏置電流I5 及鏡像電流I0 的值。</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　2）、基于MC1496的平衡調幅電路</p><p><b>　　4</b></p><p><b>　　圖 3</b></p><p&g

11、t;　　圖3所示基于MCl496平衡調幅實驗電路是由芯片MCl496和電阻、電容等元件組成的雙邊帶調幅電路，載波信號通過C3輸入，加在芯片引腳的8、10之間；調制信號通過C4和由R3、R14、R7組成的載波信號調零電路輸入，加在芯片引腳的l、4之間；芯片2、3引腳外接R8(1K )電阻，以擴大調制信號動態(tài)范圍；R14用來調節(jié)芯片8、10引腳之間的平衡；調制信號通過C1輸出。</p><p>　　假設載波信號電壓為

12、：</p><p><b>　　調制信號電壓為：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　由于實驗電路中采用了由R14、R3和R7組成的載波信號調零電路，因此加在MCl496芯片引腳I、42_間的調制信號電壓為：</p><p>　　即在調制信號上疊加上了一個直流分量VA

13、B。</p><p>　　根據(jù)模擬乘法器的原理，調幅波的數(shù)學表達式：</p><p><b>　　式中K為比例常數(shù)。</b></p><p>　　當VAB=0時，為一個抑制載波的雙邊帶調幅波。</p><p><b>　　當VAB≠0時，</b></p><p><b&

14、gt;　　其中m稱為調制度。</b></p><p>　　振幅調制的波形及頻譜圖：</p><p>　　圖4 振幅調制波形及頻譜圖</p><p>　　R1 R2 與電位器RP 組成平衡調節(jié)電路，改變RP 可以是乘法器實現(xiàn)抑制載波的振幅調制或有載波的振幅調制，其操作過程如下：</p><p>　　（1）抑制載波振幅調制</p

15、><p>　　UX 端輸入載波信號UC(t),其頻率fc=10.7MHZ。峰峰值Ucp-p=40mv。Uy 端輸入調制信號UW(T),其頻率為1KHZ，先使峰峰值為0，調節(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幅信號。由于器件內部參數(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。</p

16、><p><b>　　圖 5</b></p><p>　?。?）有載波振幅調制</p><p>　　Ux端輸入載波信號UC(t),fc=10.7MHZ , UCPP=40mV調節(jié)平衡電位器Rp 使輸出信號中有載波輸出。再從UY端輸入調制信號，其頻率為1KHZ，當Ucpp由零逐漸增大是，則輸出信號的幅度發(fā)生變化，最后出現(xiàn)如上圖（b）所示的有載波調幅

17、信號的波形，調幅系數(shù)為m。</p><p><b>　　2.2參數(shù)計算</b></p><p><b>　　調制度的計算</b></p><p>　　假設載波信號電壓為：</p><p><b>　　調制信號電壓為：</b></p><p>　　其中，由

18、于實驗電路中采用了由R14、R3和R7組成的載波信號調零電路，因此加在MCl496芯片引腳I、42_間的調制信號電壓為： </p><p>　　即在調制信號上疊加上了一個直流分量VAB。</p><p>　　根據(jù)模擬乘法器的原理，調幅波的數(shù)學表達式：</p><p>　　，式中K為比例常數(shù)。</p><p>　　當VAB=0時，為一個抑制載波

19、的雙邊帶調幅波。</p><p><b>　　當VAB≠0時，</b></p><p><b>　　其中m稱為調制度。</b></p><p>　　調制度m是一個描述普通調幅波特征的重要指標。它反映了載波振幅受調制信號控制的程度。在直流分量VAB不變的條件下，調制信號振幅越大，調制度腰。越大，或者說調幅越深，則高頻載波振蕩

20、所攜帶的低頻功率愈大。普通調幅波的波形如圖3所示：</p><p><b>　　圖 6</b></p><p>　　從上可以看出，普通調幅波的振幅Um(t)反映了調制信號的變化規(guī)律，也稱為調幅波的包絡，其數(shù)學表達式為：,調幅波振幅的最大值Ummax和最小值Ummin分別為：</p><p>　　所以 此式即為測量調制度的實驗方法。<

21、/p><p>　　如當下圖情況時，計算得調制度m=50%。</p><p><b>　　圖 7</b></p><p><b>　　3.軟件仿真圖</b></p><p>　　3.1 標準調幅波（AM）</p><p>　　首先在調制信號端輸入Vpp=150mV，f=3kHz的正

22、弦調制信號 ，調節(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 ，調節(jié)R9，使萬用表的電壓V=0.1v，改變端所加調制信號的幅度=50mv，打開仿真開關示波器輸出波形如圖8所示。此時系數(shù)<1，調幅波包絡能夠反映調制信號波形。</p><p><b>　　圖 8</b></p><p>　　3.2

23、雙邊帶調幅（DSB）</p><p>　　調節(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，在調制信號輸入端加 Vpp=150mV，f=1.5kHz的正弦調制信號，運行仿真開關，如圖9所示, 由圖可看出雙邊帶調幅信號的幅度仍然隨調制信號而變化，但其包絡不再反映調制信號波形的變化，而且在調制信號正半周區(qū)間的載波相位與調制信號負半周的載波相位反相，即在調制信號波形過零點處的高頻相位發(fā)生了180的突變。這種

24、只發(fā)射邊帶不發(fā)射載波的抑制載波雙邊帶調幅波克服了普通調幅波功率利用率低的缺點。</p><p>　　DSB波，載波在過零點時會出現(xiàn)反相。下圖可見反相情況：</p><p><b>　　圖 9</b></p><p><b>　　圖 10</b></p><p>　　改變R9參數(shù)偏離50%，調整至80

25、%，此時調幅波波形會發(fā)生失真。</p><p><b>　　圖 11</b></p><p>　　3.3 MC1496軟件仿真圖</p><p><b>　　圖 12</b></p><p>　　3.4調幅電路仿真圖</p><p><b>　　圖 13</b

26、></p><p><b>　　4.結論</b></p><p><b>　　4.1仿真分析</b></p><p>　　對于標準調幅，應使其調幅系數(shù)小于或等于1，此時調幅波包絡能夠反映調制信號波形。當條幅系數(shù)大于1時，調幅波會出現(xiàn)失真，因此在標準調幅時應保證條幅系數(shù)小于或等于1.</p><p&

27、gt;　　對于雙邊帶調幅，雙邊帶調幅信號的幅度仍然隨調制信號而變化，但其包絡不再反映調制信號波形的變化，而且在調制信號正半周區(qū)間的載波相位與調制信號負半周的載波相位反相，即在調制信號波形過零點處的高頻相位發(fā)生了180的突變。當給載波信號輸入端疊加了一個直流分量，這樣就出現(xiàn)了正負幅值不相等的輸入信號，所以調幅波也出現(xiàn)了上下不對稱的 DSB 波形。</p><p><b>　　4.2心得體會</b&g

28、t;</p><p>　　在本次課程設計，通過在Multisim中仿真AM和DSB振幅調制，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”中振幅調制部分的知識有了進一步的認識，加深了對這方面理論知識的理解。</p><p>　　本次課程設計還讓我認識到其實我對很多專業(yè)知識不夠掌握，對電路原理、調制原理理解不夠深，導致我在課程設計中遇到了很多麻煩，今后學習中應扎實掌

29、握原理部分；不實踐，很多細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)的正常運轉，在實際連電路或是調波形時應注意細節(jié)，在今后的專業(yè)知識學習中我應該更注重實際動手操作，鍛煉自己的能力，注重能力的培養(yǎng)才能更好地學習更深層次的專業(yè)知識。</p><p><b>　　5.參考文獻</b></p><p>　　1.張義芳.高頻電子線路（第4版） 哈爾濱工業(yè)大學出版社, 200

30、9年.</p><p>　　2.樊昌信 曹麗娜  通信原理（第六版）北京：國防工業(yè)出版社，2007年.</p><p>　　3.黃智偉.基于Multisim2001的電子電路計算機仿真設計與分析 國防工業(yè)出版社,2004年.</p><p>　　4.張肅文  高頻電子線路. 第四版 北京:高等教育