北京交通大學電信學院通信電子線路課程研討匯總

北京交通大學電信學院通信電子線路課程研討匯總振幅調制與檢波仿真實驗報告班 級： 通信姓 名：學 號：指導教師： 路勇實驗日期： 2012.11.28實驗名稱：振幅調制與檢波電路仿真一、實驗目標理解AM、DSB和SSB信號調制與解調的原理通過使用EWB或multisim的仿真，更好的理解振幅調制與檢波電路的實現(xiàn)方法二：實驗原理及內容AM信號的調制解調原理AM信號是載波信號振幅在Vm0上下按輸入調制信號規(guī)律變化的一種調幅信號，表達式如下：vo(t) Vm0 kau (t)coswct由表達式可知，調幅電路的組成模型可由一個相加器和一個相乘器組成，如圖 AM為相乘器的乘積常數(shù)，A為相加器的加權系數(shù)，且A k,AMAVcm ka2.DSB信號的調制解調原理DSB是在普通調幅的基礎上抑制掉不攜帶有用信息的載波，保留攜帶有用信息的兩個邊帶。雙邊帶調制信號的包絡已不再反映 u(t)的變化，但它仍保持頻譜搬移的特性，因而仍是振幅調制波的一種。雙邊帶調制表示為： u0(t) kau (t)coswct雙邊帶調制信號組成模型：DSB調制器模型圖：其中，設正弦載波為 c(t) Acos(ct 0)式中，A為載波幅度； c為載波角頻率； 0為初始相位（假定 0為0）。雙邊帶解調通常采用相干解調的方式，它使用一個同步解調器，即由相乘器和低通濾波器組成。在解調過程中，輸入信號和噪聲可以分別單獨解調。相干解調的原理框圖如圖所示：3.SSB信號的調制解調原理SSB是在雙邊帶調幅的基礎上，去掉一個邊帶，只傳輸一個邊帶的調制方式。單頻時的SSB信號仍是等幅波，但它與原載波電壓是不同的。SSB信號的振幅和調制信號的幅度成正比，它的頻率隨著調制信號頻率的不同而不同，因此它含有消息特征。單邊帶信號的包絡與調制信號的包絡形狀相同，在單頻調制時，它們的包絡都是一個常數(shù)。二、實驗設計與實驗方法普通AM調幅信號波形及產(chǎn)生、調制與解調AM信號表達式： vo(t)Vm0kau(t)coswct設調制信號為： u(t)=EcUMcost載波電壓：uc(t) UcMcoswct普通振幅調制信號：us(t) K(ECUcMcost）UcMcoswctKUcM(EC+UMcost)coswct=KUcMEc(1 Macos t)coswct=US(1 Macos t)coswct其中,Ma UMEC稱為調幅系數(shù)(或調制指數(shù))，其中0＜Ma≤1。 Ma均值為0.3.當Ma＞1時，在 t 附近，uc(t)變?yōu)樨撝?，它的包絡已不能反映調制信號的變化而造成失真， 通常將這種失真成為過調幅失真， 此種現(xiàn)象是要盡量避免的。AM調幅信號的波形電路如圖所示：：XSC1XSC2ExtTrig+ExtTrig_+A_+_+_AB__++A1YCV2XA2Vpk0.2V/V0VB1kHzV10°Vpk30kHz0°V34V

A2D1 C2DIODE_VIRTUAL 50μFV/VVC3C1R1R320nF20kΩ20nF10kΩ乘法器組成的普通調幅(AM)電路普通調幅（AM）信號的解調解調（Demodulation）是調制的逆過程。振幅調制信號的解調電路稱為振幅檢波電路，簡稱檢波電路（Detector），它的作用是從振幅調制信號中不失真地檢出調制信號來。對于普通調幅信號來說，它的載波分量未被抑制掉，可以直接利用非線性器件實現(xiàn)相乘作用，得到所需的解調電壓，而不必另加同步信號，通常將這種振幅檢波器稱為包絡檢波器。目前應用最廣的是二極管包絡檢波器。DSB信號信號波形及產(chǎn)生、調制與解調設載波電壓為：uc(t) UcMcoswct調制信號為：u(t) UMcos t經(jīng)過模擬乘法器 A1后輸出電壓為抑制載波雙邊帶調制信號，其數(shù)學表達式為：u(t)Kuc(t)u(t)=KUcMcoswctUMcost=KUcMUMcos(wc)tcos(wc)t2XSC1XSC2V6ExtTrigExtTrig++__15VABA+_+_+_+_715U2V43A1R36Y15V2A2XV210kΩY715R1LM741CNU14V7100mV/V0VX35VpkV31kΩ1kHzV16100mV/V0V0°15V5Vpk2R45VpkLM741CNR510kHz10kHz10kΩC14V50°0°10kΩ22nFJ115VV8R25V15kΩKey=A解調過程：雙邊帶調幅波的電壓 u(t)可表示為：u(t) KUcMcoswctUMcos t UM u(t) coswct本機載波電壓為：uc(t) UcMcoswct解調波的表達式：up(t)Kuc(t)u(t)=KUcMcoswctUMcost=KUcMUMcos(wc)tcos(wc)t23.SSB信號信號波形及產(chǎn)生、調制與解調單邊帶調制（SSB）信號是由DSB信號經(jīng)邊帶濾波器濾除一個邊帶或在調制過程中，直接將一個邊帶抵消而成的。單頻調制時，uDSB(t) kuucSSB信號的表達式為：取上邊帶：uSSB(t)Ucos(C取下邊帶：uSSB(t)Ucos(C

)t)tU U UC抑制載波的單邊帶調幅（ SSB）信號仿真電路圖設計：V615V7153A16YR3U2X2V210kΩ4LM741CN100mV/V0V5VpkV71kHzV10°15V5VpkR510kΩ10kHz0°R48kΩC24U3A3A320nF1Y2XLM324NVCC100mV/V0V5VV8R65Vpk15kΩ10kHz90°

XSC2ExtTrig+_AB+_+_J1 A2YXKey=AV3200mV/V0V5Vpk10kHz0°A4CAB1V/V0V

XSC1ExtTrig+_AB__++V415V715R1315kΩU162LM741CNC14V522nFVR215kΩXSC3ExtTrig+_B_+_四、實驗分析1.AM信號MaUM調幅指數(shù)EC=0.5，高頻載波信號的振幅隨著調制信號的振幅規(guī)律變化，即已調信號的振幅在Ec上下按輸入調制信號規(guī)律變化。輸出波形和輸入調制信號波形為：普通調幅（AM）電路的輸入波形（上）和調制信號波形（下）MaUM若將圖中調制信號電壓的幅值改為4V，則調指數(shù)EC=1，這時電路輸出的曲線的包絡恰好為調幅曲線，其仿真結果如圖所示：調幅電路恰好調幅(M=1)時的調制信號（上）及其輸出波形（下）MaUM若將圖中調制信號電壓的幅值改為12V，則調制指數(shù)EC=3,Ma>1,這時電路輸出的曲為過量調幅曲線，仿真結果圖所示：調制電路過調失真(Ma>1)時的輸出波形已調波的包絡形狀與調制信號不一樣，產(chǎn)生了嚴重的包絡失真，這種情況稱為過調失真，在實際應用中應盡量避免。普通調幅（AM）信號的解調二極管包絡檢波器。解調調幅波時，二級管總是在輸入信號的每個周期的峰值附近到導通，因此輸出電壓與輸入信號包絡相同。二極管電流的平均分量 Iav流過電阻R形成檢波輸出，而高頻分量被電容C濾掉。檢波器輸出波形（下）與輸入調幅波（上）的關系（不失真）DSB信號抑制載波雙邊帶調幅仿真輸出波形：DSB信號的解調波形：當恢復載波與發(fā)射載波同頻同相時，輸出將無失真的將調制信號恢復處出來；當恢復載波與發(fā)射載頻有一定的頻差，將會引起振幅失真和頻率失真，若只有一定的相差，但頻率相同，則會引起一個振幅衰減因子，使振幅減小。3.SSB信號抑制載波單邊帶調幅仿真輸出波形：用乘法器組成的抑制載波單邊帶 (SSB)輸入波形及調制波形抑制載波的單邊帶調幅（ SSB）信號的解調：同步檢波器輸出信號（上）及其經(jīng)過低通濾波器的信號（下）五、實驗總