通信基本電路課程設計

1、河南理工大學計算機學院通信工程專業(yè)課程設計通信基本電路課程設計 題 目： AM調制與解調電路的設計 專業(yè)班級：通信09 姓 名： 學 號： 310909020 指導教師： 日 期： 2012-9- 目錄摘要0一、題目分析1二、電路的總框圖1三. 調制23.1模擬調制系統原理23.2 AM調制方法一33.2.1工作電路33.2.2 工作原理43.2.3 仿真63.3 調制方法二73.3.1工作電路73.3.2工作原理73.3.3仿真8四、解調84.1乘積型同步檢波94.1.1工作電路94.1.2工作原理94.1.3仿真104.2.疊加型同步檢波104.2.1 工作電路104.2.2工作原理11五

2、 .完整電路圖12六課程設計總結131. 設計電路說明132. 心得體會13七、 參考文獻14摘要AM的調制與解調電路應用廣泛，在理論上包括了信號處理，模擬電子，高頻電子和通信原理等知識。設計報告總體分為兩大部分：AM信號的解調和調制。在調制部分介紹了兩種產生AM的方法，即用輸出的雙邊帶調輻波與載波經過相加或用調制信號與載波相乘后產生。在解調部分用相干解調即同步檢波方法，介紹了乘積型相干解調和疊加型相干解調兩種方法。在確定電路后，利用了Multisim進行仿真來驗證結果。關鍵詞： AM調制 AM解調 同步檢波 Multisim仿真一、題目分析調幅調制和解調在理論上包括了信號處理，模擬電子，高頻

3、電子和通信原理等知識，涉及比較廣泛。在實際上包括了各種不同信息傳輸的最基本原理，是大多數設備發(fā)射與接收的基本部分，所以我們做的這個課題是有很大的意義的。本設計報告總體分為兩大問題：信號的解調和調制。在調制部分省略了載波信號的放大、功放部分，要調制的信號也同樣省略了放大部分，所以在調制中保留了調制器中的主要部分乘法器，在解調部分也只是保留了檢波器部分，即二極管檢波器。在確定電路后，利用了EDA 軟件Multisim進行仿真來驗證結果。二、電路的總框圖調制信號乘法器載波信號半波整流器低通濾波器已調波三、調制3.1模擬調制系統原理模擬調制系統可分為線性調制和非線性調制，線性調制系統中，常用的方法有A

4、M調制，DSB調制等。本課程設計只研究線性調制系統的設計與仿真。線性調制的一般原理：載波： 調制信號：式中基帶信號。乘法器線性調制器一般模型如圖：線性調制系統的一般模型解調器帶通濾波器加法器 線性解調系統的一般模型在該模型中，適當選擇帶通濾波器的沖擊響應，便可以得到各種線性調制信號。線性解調器的一般模型如下：圖3-2線性解調系統的一般模型其中已調信號，信道加性高斯白噪聲 3.2 AM調制方法一（圖1）AM調幅波波形3.2.1工作電路 （圖2）工作電路3.2.2 工作原理雙邊帶調幅：將調幅波中的載頻分量抑制掉，僅將上、下邊帶向外發(fā)送。又稱為抑制載波的雙邊帶調幅 。（圖3）雙邊帶調幅的理想波形圖該

5、電路是用產生的DSB雙邊帶信號與載波信號相加之后產生AM調幅波。其中D1和D2，D3和D4兩組二極管上的調制信號是以互為反相的形式加入的，D3和D4是反接于電路中的。當載波振幅遠大于調制信號振幅時，即>>，二極管實際工作在開關狀態(tài)，其通斷受載波的瞬時電壓正負極性控制。輸入信號為調制信號=cost和載波信號=cost。當載波信號為正半周時，二極管D1和D2導通，反之截至。當載波信號為負半周時，二極管D3和D4導通，反之截至。輸出=gcos()t+cos(+)t，載波為15V功率為15KHz。此種調制器的重要優(yōu)點就是有效的抑制了載波，為了保證輸出信號的質量，必須十分注意原件性能和安裝方

6、面的平衡與對稱問題。DSB沒有載波，因此將此產生的DSB信號與載波通過運算放大器組成的加法電路即可產生AM調幅波。加法電路中利用運算放大器“虛斷”性質，列出KCL方程+=0整理得= （+）其中為輸出信號，和為輸入信號，和為300。（圖4）普通調幅波的理想波形圖3.2.3 仿真（圖5）產生的DSB信號 （圖6）產生的AM信號3.3 調制方法二3.3.1工作電路 （圖7）工作電路3.3.2工作原理這是用乘法器產生AM信號。其中應注意AM信號的包絡變化的最大值不允許超過載波振幅值，否則會出現過調現象。調制信號(t)=cost=cos2Ft 高頻信號（t）=cost=cos2t根據調幅的定義，AM信號

7、的表達式為（t）=+(t)cost=1+costcost式中，是由調幅電路決定的系數；=/稱為調幅系數或調幅度，表示載波振幅受調制信號控制的強弱程度。要求<1，一般廣播信號調幅度的平均值約為0.3左右。應用500mv 1.5kHz為產生調制信號與10v 15kH z的載波通過相乘器即可產生AM調制波。3.3.3仿真 （圖8）其中A為調制信號B為AM調幅信號四、解調本設計用相干解調。同步檢波又稱相干檢波，主要用來解調AM信號，雙邊帶DSB和單邊帶SSB調制信號。同步檢波器可用以對一般調幅信號、平衡調幅信號、單邊帶調幅信號等進行檢波的檢波器。相干解調有兩種實現電路：一種是由乘法器和低通濾波器

8、組成；另一種將輸入信號與同步信號疊加再經二極管包絡檢波器，解調出低頻信號。4.1乘積型同步檢波4.1.1工作電路 （圖9）乘積型同步檢波電路4.1.2工作原理乘積型同步檢波是直接把本地恢復載波與接收信號相乘，用低通濾波器將低頻信號提取出來。在這種檢波器中，要求恢復載波與發(fā)端的載波同頻同相。如果其頻率或相位有一定的偏差將會使恢復出來的調制信號產生失真。輸入信號為(t)，同步信號為(t)，輸入信號與同步信號相乘再通過低通濾波器。要求加入的載波信號與被解調信號同頻同相，且幅度足夠大即大于被解調信號的幅度。同步檢波原理可以理解為還原成一般調幅信號之后進行檢波。+=costcost+cost=(1+mc

9、ost)cost=經低通濾波器輸出為(t)=cost解調出低頻調制信號(t)。用RC比例積分濾波器，其傳遞函數為F(s)=，。4.1.3仿真（圖10） 檢波出信號4.2.疊加型同步檢波4.2.1 工作電路 （圖11）疊加型同步檢波電路4.2.2工作原理疊加型同步檢波是將DSB或SSB信號插入恢復載波，使之成為或近似為AM信號，利用包絡檢波器將調制信號恢復出來。對于DSB信號而言，只要加入的恢復載波電壓在數值上滿足一定的關系，就可得到一個不失真的AM波。包絡檢波可以用二極管包絡檢波器。其中組成二極管峰值包絡檢波器。檢波二極管在輸入信號正半周導通，其導通阻抗為，這時輸入信號經過二極管給電容C充電，

10、充電時間常數為，由于很小，充電很快到達的峰值；峰值過后，二極管兩端電壓為反向偏置而截至，C上的電壓經放電，放電時間常數較大，放電較慢，直到下一個正峰值快到來時，二極管才導通。五、完整電路圖用DSB信號與載波相加產生AM波，解調用AM波與載波相乘再經過低通濾波器。（圖12）用調制信號與載波信號相乘產生AM調幅波，檢波用乘積型同步檢波。 （圖13）六、課程設計總結1. 設計電路說明調幅電路又稱幅度調制電路，是指能使高頻載波信號的幅度隨調制信號的規(guī)律而變化的調制電路。幅度調制電路有多種電路型式，例如用輸出抑制載波的雙邊帶調幅波與載波相加即可形成AM波，也可以用調制信號與載波相乘產生AM波。在此設計中

11、采用了相干解調即同步檢波法。同步檢波分為乘積型同步檢波和疊加型同步檢波。其中乘積型同步檢波用AM信號與載波相乘再通過低通濾波器。疊加型同步檢波用DSB信號或SSB信號與載波相加再通過包絡檢波電路。2. 心得體會模擬調制系統是電子信息工程通信方向最主要的模塊之一，通過在課堂上對理論知識的學習，我們了解到模擬調制系統的基本方式以及其原理。然而，如何將理論在實踐中得到驗證和應用，是我們學習當中的一個問題。而通過本次課程設計，我們在強大的Multisim平臺上對數字信號的調制解調進行了一次仿真，有效的完善了學習過程中實踐不足的問題，同時進一步鞏固了原先的基礎知識。另一方面，我們通過本次的課程設計，著實領教了Multisim強大的功能和實力。通過在Multisim環(huán)境下對系統進行模塊化設計與仿真，使我們獲得兩方面具體經驗，第一是Multisim中各個功能模塊的使用方法，第二是圖形化和結構化的系統設計方法。這些經驗雖然并不高深，但是對于剛入門的初學者來說，對以后步入專業(yè)領域進行設計或研發(fā)無疑具有重大的意義。七、 參考文獻1 張肅文. 高頻電子線路. 第四版. 北京：高等教育出版社，2004年。2 楊翠娥.高頻電子線路實驗與課程設計. 哈爾濱工程大學出版社，2001年。3