AM調制與解調

1、課程設計線路高頻課程設計報告班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績： 電子與信息工程學院信息與通信工程系摘要振幅調制信號的解調過程稱為同步檢波。有載波振幅調制信號的包絡直接反應調制信號的變化規(guī)律，可以用二極管包絡檢波的方法進行檢波。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調制信號的包絡不能直接反應調制信號的變化規(guī)律，無法用包絡檢波進行解調，所以要采用同步檢波方法。同步檢波器主要適用于對DSB和SSB信號進行解調，也可以用于AM，但是一般AM調制信號都用包絡檢波來進行檢波。同步檢波法是加一個與載波同頻同相的恢復載波信號。外加載波信號電壓加入同步檢波器的方法有兩種。利用模擬乘法器的相乘原理，將已調

2、信號頻譜從載波頻率附近搬移到原來位置，并通過低通濾波器提取多需要的調制（基帶）信號，濾除無用的高頻分量，從而實現(xiàn)雙邊帶信號的解調。本文詳細介紹了根據(jù)模擬乘法器MC1496的AM調制系統(tǒng)和同步檢波器的詳細方案和各種參數(shù)。給出了基于Multisim軟件的解調和解調仿真結果。關鍵字：同步檢波；AM；Multisim；調制目錄1 MC1496芯片設計11.1 MC1496內部結構及基本性能12 信號調制的一般方法32.1模擬調制32.2數(shù)字調制32.3 脈沖調制33 振幅調制43.1 基本原理43.2 AM調制與仿真實現(xiàn)43.3 DSB調制與仿真實現(xiàn)64解調74.1同步檢波器原理框圖74.2同步檢波解

3、調電路圖94.3分析解調過程94.4解調仿真結果104.4.1 AM解調與仿真實現(xiàn)104.4.2 DSB解調與仿真實現(xiàn)115 小結與體會126附錄：總電路圖121 MC1496芯片設計1.1 MC1496內部結構及基本性能在高頻電子線路，振幅調制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等調制與解調的過程均可視為兩個信號相乘的過程，而集成模擬乘法器正式實現(xiàn)兩個模擬量電壓或電流相乘的電子器件。采用集成模擬乘法器實現(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、廣播電視等方面應用較為廣泛。MC1496是一款完全四通道四象限電壓輸出模擬乘法器，適用于電壓控制放大器、可變?yōu)V波器、多通道

4、功率計算以及低頻解調器等電路。非常適用于產生復雜的要求高的波形，尤其適用于高精度CRT顯示系統(tǒng)的幾何修正，其內部結構及引腳排列如圖1.1所示圖1.1 MC1496內部結構圖MC1496是由互補雙極性工藝制作而成，它包含有四個高精度四象限乘法單元。溫度漂移小于0005。03VHz的點噪聲電壓使低失真的Y通道只有002的總諧波失真噪聲，四個8MHz通道的總靜止功耗也僅為150mW。MC1496的工作溫度范圍為4085。MC1496的其它主要特性如下：四個獨立輸入通道；四象限乘法信號；電壓輸入電壓輸出；乘法運算無需外部元件；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

5、；具有優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性：0005 ；模擬輸入范圍為±25V，采用±5V電壓供電；低功耗一般為150mW。2 信號調制的一般方法調制就是對信號源的信息進行處理，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^程。一般來說，信號源的信息（也稱為信源）含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基帶信號?；鶐盘柾荒茏鳛閭鬏斝盘枺虼吮仨毎鸦鶐盘栟D變?yōu)橐粋€相對基帶頻率而言頻率非常高的信號以適合于信道傳輸。這個信號叫做已調信號，而基帶信號叫做調制信號。調制是通過改變高頻載波即消息的載體信號的幅度、相位或者頻率，使其隨著基帶信號幅度的變化而變化來實現(xiàn)的。而解調則是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的

6、接收者（也稱為信宿）處理和理解的過程。調制在通信系統(tǒng)中有十分重要的作用。通過調制，不僅可以進行頻譜搬移，把調制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調制信號轉換成適合于傳播的已調信號，而且它對系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊?，調制方式往往決定了一個通信系統(tǒng)的性能。 在通信中，我們常常采用的調制方式有以下幾種。2.1模擬調制模擬調制就是用用連續(xù)變化的信號去調制一個高頻正弦波。主要有：(a) 幅度調制：調幅AM，雙邊帶調制DSB，單邊帶調幅SSB，殘留邊帶調制VSB以及獨立邊帶ISB。(b) 角度調制：調頻FM，調相PM。因為相位的變化率就是頻率，所以調相波和調頻波是密切相關的。2.2

7、數(shù)字調制用數(shù)字信號對正弦或余弦高頻振蕩進行調制. 主要有：(a) 振幅鍵控ASK；(b) 頻率鍵控FSK；(c) 相位鍵控PSK.2.3 脈沖調制用脈沖序列作為載波。主要有：1.脈沖幅度調制PAM；2.脈寬調制PDM；3.脈位調制PPM；4.脈沖編碼調制PCM.3 振幅調制3.1 基本原理在本設計中調制方法采用的是振幅調制。振幅調制，也可簡稱為調幅，AM(Amplitude Modulation)，通過改變輸出信號的振幅，來實現(xiàn)傳送信息的目的。一般在調制端輸出的高頻信號的幅度變化與原始信號成一定的函數(shù)關系，在解調端進行解調并輸出原始信號。實際上的函數(shù)關系一般是正比關系。這種調制方式的最大好處是

8、調制和解調非常簡單，只需要一個二極管和一個電容器即可，當然最大的缺點是失真比較大，同時對干擾比較敏感，相對來說是一種比較古老的技術。不過技術古老并不表示應用不廣泛，目前仍然在很多領域應用，如收音機(中波廣播)及航空無線電，尤其在航空無線電的領域，飛機的行進速度非常快，戰(zhàn)斗機更快，對調頻而言，多普勒效應太大了，會影響通訊，而調幅不受多普勒效應的影響，故無法被取代。同時調幅也有一些改進的技術，如單邊帶調制（Single Side Band, SSB，又稱旁波調制）、殘邊帶調制(Vestigial Side Band, VSB)，以及調幅的變種如目前在移動通信廣泛使用的多幅度數(shù)字調制等。使受調波的幅

9、度隨調制信號而變化的電路。調幅器輸出信號幅度ua與調制信號瞬時值的關系曲線叫作調幅特性。理想的調幅特性應是直線，否則便會產生失真。用于大功率廣播或通信發(fā)射機的調幅器，還要求有足夠大的輸出功率和較高的效率。 調幅器主要由非線性器件和選擇性電路構成。非線性器件實現(xiàn)頻率變換，產生邊帶和諧波分量；選擇性電路用來選出所需的頻率分量并濾掉其他成分，如高次諧波等。常用的非線性器件有晶體二極管、晶體管、場效應晶體管和電子管等。選擇性電路大多用諧振回路或帶通濾波器。 按照電平的高低，調幅器可分為高電平調幅和低電平調幅。大功率調幅發(fā)射機多采用高電平調幅器。這種調幅器輸出功率大，效率高。載波電話機和各種電子儀器多采

10、用低電平調幅器。它們對輸出功率和效率要求不高，可以選用調幅特性較好的電路。幅度調制系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。圖3-1幅度調制系統(tǒng)原理方框圖3.2 AM調制與仿真實現(xiàn)本次設計中采用的基于MC1496的AM調制，電路如圖3-3所示。圖3-3基于Multisim的AM調制仿真電路圖其中，兩路輸入端口加載的信號如下：載波輸入端加入的信號為：f=500KHZ，Vp-p=200mv。調制信號輸入端加入的信號為：f=1KHZ，Vp-p=200mv。直流電壓為110mv仿真輸出波形如圖3-4所示：圖3-4 AM調制仿真輸出波形3.3 DSB調制與仿真實現(xiàn)基于MC1496的DSB調制,調制電路如圖3-5圖3-5基

11、于Multisim的DSB調制仿真電路圖同樣載波輸入端加入的信號為：f=500KHZ，Vp-p=200mv。調制信號輸入端加入的信號為：f=1KHZ，Vp-p=200mv。仿真輸出波形如圖3-6圖3-6 DSB調制仿真輸出波形4解調4.1同步檢波器原理框圖 這種方法是將外加載波信號電壓與接收信號在檢波器中相乘，再經過低通濾波器，最后檢出原調制信號，如圖4-1所示。圖4-1乘積型同步檢波器 設輸入的已調波為載波分量被抑制的DSB信號u1為： （4-1） 本地載波電壓： （4-2） 上兩式中，即本地載波的角頻率等于輸入信號的角頻率，它們的相位不一定相同 （4-3） 低通濾波器濾除2附近的頻率分量后

12、，得到頻率為的低頻信號： （4-4）由上式可見，低頻信號的成正比。當=0時，低頻信號電壓最大，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載波的角頻率必須相等。根據(jù)公式可知，要實現(xiàn)同步檢波需將與高頻載波同頻的同步信號與已調信號相乘，實現(xiàn)同步解調。經過低通濾波器濾除2附近的頻率分量后，得到頻率為的低頻信號： （4-5）同步檢波亦采用模擬乘法器MC1496將同步信號與已調信號相乘，其電路圖如圖3.5所示。端輸入同步信號或載波信號，端輸入已調波信號，輸出端接有電阻R11、C6組成的低通濾波器和1uF的隔直電容，所以該電路對有載波調幅信號及抑制載波的調幅信號均可實現(xiàn)解調，但要合理的

13、選擇低通濾波器的截止頻率。圖4-2 同步檢波電路4.2同步檢波解調電路圖圖4-2同步檢波電路4.3分析解調過程在模擬乘法器MC1496的一個輸入端輸入振幅調制信號如抑制載波的雙邊帶信號，另一輸入端輸入同步信號（即載波信號），經乘法器相乘，可得輸出信號U0（t）為（條件：，為大信號） （4-6）上式中，第一項是所需要的低頻調制信號分量，后兩項為高頻分量，可用低通濾波器濾掉，從而實現(xiàn)雙邊帶信號的解調。 若輸入信號為單邊帶振幅調制信號，則乘法器的輸為： （4-7）上式中，第一項是所需要的低頻調制信號分量，第二項為高頻分量，也可以被低通濾波器濾掉。如果輸入信號為有載波振幅調制信號，同步信號為載波信號,

14、利用乘法器的相乘原理，同樣也能實現(xiàn)解調。設， 則輸出電壓為+ (條件：，為大信號) （4-8） 上式中，第一項為直流分量，第二項是所需要的低頻調制信號分量，后面三項為高頻分量，利用隔直電容及低通濾波器可濾掉直流分量及高頻分量，從而實現(xiàn)了有載波振幅調制信號的解調。4.4解調仿真結果4.4.1 AM解調與仿真實現(xiàn)其中，兩路輸入端口加載的信號如下：載波輸入端加入的信號為：f=500KHZ，Vp-p=200mv。調制信號輸入端加入的信號為：f=1KHZ，Vp-p=200mv。直流電壓為110mv仿真輸出波形如圖4-3所示4-3AM解調信號波形 DSB解調與仿真實現(xiàn)4-4 DSB解調信號波形5 小結與體會經過了為期五天的努力，終于完成了同步檢波器的設計，這期間，雖然經常遇到一些困難，比如說多次畫錯電路圖，查找資料，一開始感覺做課程設計很興奮，當真正做的時候，卻發(fā)現(xiàn)要想設計好是一件很不容易的事。然而，從另一方面，我卻學到了很多東西，通過自己獨立設計電路，增強了我動手設計、獨立思考與分析的能力，能夠更好的將理論知識與實踐結合起來，我感覺