DSB波的調(diào)制與解調(diào)

1、 綜合課程設計報告 DSB波的調(diào)制與解調(diào) 系 別：物 理 系 專 業(yè)：*指導老師：* 小組成員：* * * 設計時間：2012年12月05日 目錄一、摘要·····································&

2、#183;···········2二、關鍵詞·····································&

3、#183;·········3三、正文 ·······································&

4、#183;········4第一章 設計總體思想 1.1系統(tǒng)框圖 1.2 DSB調(diào)制與解調(diào)基本原理 1.3模擬乘法器MC1496的工作原理 1.4 DSB信號的調(diào)制電路 1.5 DSB信號的解調(diào)電路 第二章 電路調(diào)試與仿真 2.1 模擬乘法器MC1496的創(chuàng)建 2.2 DSB調(diào)幅設計 2.3 同步檢波設計 2.4 總電路圖 第三章 電路安裝與性能測試 3.1 電路安裝 3.2 性能測試四、心得體會··········

5、····································6五、參考文獻·············

6、;·································7一、摘要調(diào)制作用的實質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號分別依托于不同頻率的載波上，接收機就可以分離出所需的頻率信號，不致相互干擾。而要還原出被調(diào)制的信號就需要解調(diào)電路。調(diào)制與解調(diào)在高頻通信領域有著廣泛的應用，

7、同時也是信號處理應用的重要問題之一，系統(tǒng)的仿真和分析是設計過程中的重要步驟和必要的保證。本次設計我們就以振幅調(diào)制與解調(diào)為主，對DSB波進行處理，完成信號的發(fā)送和接收。在處理DSB波的過程中，我們對正弦波的調(diào)幅進行調(diào)制，并用同步檢波進行解調(diào)。因為在調(diào)制和解調(diào)過程中，有復雜的頻率變換，所以根據(jù)DSB波的性質(zhì)，我們選用非線性器件兩個模擬乘法器來組成本設計的基本電路。在檢波之后產(chǎn)生很多新頻率，我們用一個低通濾波器把不符合要求的頻率濾除，取出我們需要的頻率，這樣我們就完成了DSB波的發(fā)送和接收原理設計。Multisim軟件廣泛用于數(shù)字信號分析，動態(tài)仿真，本課題利用軟件對DSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進行模擬仿真，利

8、用100KHz正弦波對10KHz正弦波進行調(diào)制，觀察調(diào)制信號、已調(diào)信號和解調(diào)信號的波形和頻譜分布，了解及掌握DSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能。 接下來我們需要驗證這個設計的可行性，即輸入合適的調(diào)制信號和載波信號進行仿真，看我們的設計是否符合要求。二、關鍵字：信息傳輸 調(diào)制 調(diào)解 DSB波 模擬乘法器 同步檢波器 Multisim軟件三、正文 第一章 設計總體思想 1.1系統(tǒng)框圖 含模擬乘法器1的調(diào)制電路 含模擬乘法器2的解調(diào)電路 低通濾波器 圖1-1 總體設計框圖 DSB波的調(diào)制和解調(diào)總的來說分為三大部分：（1）模擬乘法器1 用于調(diào)制部分，即在傳送信息的一方所要傳送的較低頻率的信息附加在載波上；（2）

9、模擬乘法器2 用于解調(diào)部分，即將調(diào)幅信號中的原信號取出來；（3）低通濾波器 濾除從檢波器解調(diào)出來的無用頻率分量，取出所需要的原調(diào)制信號。將三個模塊連在一起，就完成了整個DSB波的發(fā)送和接收。1.2 DSB調(diào)制與解調(diào)原理調(diào)制原理DSB調(diào)制屬于幅度調(diào)制。幅度調(diào)制是用調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅，使其按調(diào)制信號的規(guī)律而變化的過程。設載波信號uc(t)=Uccoswct,調(diào)制信號u(t）=U cos t根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般可表示為：u(t)=Uc(1+macost)coswct=Uccoswct+1/2Ucmacos(wc+)t+1/2Ucmacos(wc+)t 其中ma=KU/

10、Uc，稱調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度，一般用%表示。ma表征載波受調(diào)制信號控制的程度。（ma越大，控制作用越大。）調(diào)幅波的表示式表明：（1） 調(diào)幅波的頻率為載波的頻率；（2） 調(diào)幅波的幅值隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變。由以上表示式可見，在波形上，已調(diào)信號幅度隨基帶信號的規(guī)律呈正比地變化；在頻譜結構上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。標準振幅就是常規(guī)雙邊帶調(diào)制，簡稱調(diào)幅（AM）。假設調(diào)制信號u(t)的平均值為0，將其疊加一個直流偏量后與載波相乘，即可形成調(diào)幅信號。其時域表達式為:U(t)=m(t)cos(t)AM信號的頻譜由載頻分量、上邊帶、下邊帶三部分組成。AM信號的總功率包括載波功率（Po=U

11、c2/2R）和邊帶功率（Pwc+=Pwc-=ma2Po/4）兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號有關，也就是說，載波分量并不攜帶信息。因此，AM信號的功率利用率比較低。圖1-2 AM調(diào)制典型波形和頻譜 如果在AM調(diào)制模型中將直流去掉，即可得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式抑制載波雙邊帶信號(DSBSC)，簡稱雙邊帶信號。其時域表達式為U(t)=Umcos(wc+)t+cos(wc-)t它可以由載波信號和調(diào)制信號相乘得到：Ut=kUc(t)U(t)=kUcUcoswctcost=KUcUcos(wc+)t+cos(wc-)t/2 圖1-3 DSB調(diào)制典型波形和頻譜 雙邊帶在調(diào)制信號相位變化時，其高頻振蕩相

12、位要發(fā)生突變。 雙邊帶由于失去載波，其包絡線不能完全反映調(diào)制信號的實際變化規(guī)律，使解調(diào)困難。與AM信號比較，因為不存在載波分量，DSB信號的調(diào)制效率是100%，即全部效率都用于信息傳輸。解調(diào)原理解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從接收的已調(diào)信號中恢復原基帶信號（即調(diào)制信號），是振幅調(diào)制的逆過程，其實質(zhì)是實現(xiàn)頻譜的線性搬移。解調(diào)的方法可分為兩類：相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡檢波）。相干解調(diào)，也稱同步檢波，為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與接受的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。包絡檢波器就

13、是直接從已調(diào)波的幅度中提取原調(diào)制信號，通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。由于DSB信號的包絡不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡檢波來恢復調(diào)制信號。DSB信號解調(diào)時需采用相干解調(diào)（同步檢波）。圖1-4 DSB相干解調(diào)性能分析模型設解調(diào)器輸入信號為Ui(t)= AUcmUmcoswctcost，與相干載波Ur(t)=Ur mcoswrt wr=wc 相乘后，得 U（t）=,Ui(t)×Ur(t)=AUcmUmUr mcos2wctcost+cost/2 經(jīng)低通濾波器后，輸出信號為:UO(t)=AUcmUmcost/21.3模擬乘法器MC1496的工作原理調(diào)制解調(diào)的

14、實質(zhì)是頻率變換，而模擬乘法器是實現(xiàn)頻率變換的常用器件。模擬乘法器具有頻帶寬、性能好、外接電路簡單等優(yōu)點。二象限模擬相乘器的的基本原理電路如下所示：基本電路是一個恒流源差分放大電路，不同之處在于恒流源管VT3的基極輸入了信號Uy(t),即恒流源電流Io受Uy(t)控制。吉爾伯特乘法器吉爾伯特乘法器是一種四象限乘法器，也是大多數(shù)集成乘法器的基礎電路。基本電路如下圖所示：MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器，其內(nèi)部電路圖和引腳如圖所示。其中VT1、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-VT4。VT8、VT9極其偏置電路組成差分放大器VT5、VT6的恒

15、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Uo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(chǎn)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為負電源端（雙電源供電時）或接地端（單電源供電時），引腳5外接電阻R5，用來調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流Io/2的值。靜態(tài)工作點設置 靜態(tài)偏置電壓設置根據(jù)MC1496的特性參數(shù)和它的內(nèi)部電路，在應用時，靜態(tài)偏置電壓應滿足下列關系：V8=V10,V1=V4，V6=V12，12V>=(V6-V8)>2V，12V>=(V8-V1)>2.7V，12V>=(V1-V5)>

16、;2.7V，靜態(tài)偏置電流的確定靜態(tài)偏置電流主要由恒流源Io的值來確定，當器件為單電源供電時，引腳14接地，5腳通過一個電阻Rs接正電源Vcc，由于Io/2是Is的鏡像電流，所以改變電阻Rs可以調(diào)節(jié)Io的大小，即：Io/2Is=Vcc-0.7V/(Rs+500)當器件雙電源供電時，引腳14接負電源，5腳通過電阻Rs接地，因此改變R5，也可以調(diào)節(jié)Io的大小，即Io/2Is=|-Vee|-0.7/(Rs+500)1.4 DSB信號的調(diào)制電路 圖1-8 MC1496 構成的振幅調(diào)制器電路其中載波信號Uc 經(jīng)高頻耦合電容C2 從ux 端輸入，C3 為高頻旁路電容，使8 腳接地。調(diào)制信號U經(jīng)低頻耦合電容C1 從uy 端輸入，C4 為低頻旁路電容，使4 腳接地。調(diào)幅信號Uo 從12 腳單端輸出。器件采用雙電源供電方式，所以5 腳的偏置電阻R5 接地，可計算出器件的靜態(tài)偏置電流I5 或Io，即腳2 與3 間接入負反饋電阻RE，以擴展調(diào)制信號的U的線性動態(tài)范圍，RE 增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減少。電阻R6、R7、R8 及RL 為器件提供靜態(tài)偏置電壓，保證器件內(nèi)部的各個晶體管工作在放大狀態(tài)。R1、R2