北京交通大學(xué)電信學(xué)院通信電子線路課程研討匯總

北京交通大學(xué)電信學(xué)院通信電子線路課程研討匯總振幅調(diào)制與檢波仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告班 級(jí)： 通信姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 路勇實(shí)驗(yàn)日期： 2012.11.28實(shí)驗(yàn)名稱：振幅調(diào)制與檢波電路仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)理解AM、DSB和SSB信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的原理通過(guò)使用EWB或multisim的仿真，更好的理解振幅調(diào)制與檢波電路的實(shí)現(xiàn)方法二：實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容AM信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理AM信號(hào)是載波信號(hào)振幅在Vm0上下按輸入調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化的一種調(diào)幅信號(hào)，表達(dá)式如下：vo(t) Vm0 kau (t)coswct由表達(dá)式可知，調(diào)幅電路的組成模型可由一個(gè)相加器和一個(gè)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(quán)系數(shù)，且A k,AMAVcm ka2.DSB信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理DSB是在普通調(diào)幅的基礎(chǔ)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(gè)邊帶。雙邊帶調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)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(diào)制波的一種。雙邊帶調(diào)制表示為： u0(t) kau (t)coswct雙邊帶調(diào)制信號(hào)組成模型：DSB調(diào)制器模型圖：其中，設(shè)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(diào)通常采用相干解調(diào)的方式，它使用一個(gè)同步解調(diào)器，即由相乘器和低通濾波器組成。在解調(diào)過(guò)程中，輸入信號(hào)和噪聲可以分別單獨(dú)解調(diào)。相干解調(diào)的原理框圖如圖所示：3.SSB信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理SSB是在雙邊帶調(diào)幅的基礎(chǔ)上，去掉一個(gè)邊帶，只傳輸一個(gè)邊帶的調(diào)制方式。單頻時(shí)的SSB信號(hào)仍是等幅波，但它與原載波電壓是不同的。SSB信號(hào)的振幅和調(diào)制信號(hào)的幅度成正比，它的頻率隨著調(diào)制信號(hào)頻率的不同而不同，因此它含有消息特征。單邊帶信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)形狀相同，在單頻調(diào)制時(shí)，它們的包絡(luò)都是一個(gè)常數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法普通AM調(diào)幅信號(hào)波形及產(chǎn)生、調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)表達(dá)式： vo(t)Vm0kau(t)coswct設(shè)調(diào)制信號(hào)為： u(t)=EcUMcost載波電壓：uc(t) UcMcoswct普通振幅調(diào)制信號(hào)：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(diào)幅系數(shù)(或調(diào)制指數(shù))，其中0＜Ma≤1。 Ma均值為0.3.當(dāng)Ma＞1時(shí)，在 t 附近，uc(t)變?yōu)樨?fù)值，它的包絡(luò)已不能反映調(diào)制信號(hào)的變化而造成失真， 通常將這種失真成為過(guò)調(diào)幅失真， 此種現(xiàn)象是要盡量避免的。AM調(diào)幅信號(hào)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(diào)幅(AM)電路普通調(diào)幅（AM）信號(hào)的解調(diào)解調(diào)（Demodulation）是調(diào)制的逆過(guò)程。振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)電路稱為振幅檢波電路，簡(jiǎn)稱檢波電路（Detector），它的作用是從振幅調(diào)制信號(hào)中不失真地檢出調(diào)制信號(hào)來(lái)。對(duì)于普通調(diào)幅信號(hào)來(lái)說(shuō)，它的載波分量未被抑制掉，可以直接利用非線性器件實(shí)現(xiàn)相乘作用，得到所需的解調(diào)電壓，而不必另加同步信號(hào)，通常將這種振幅檢波器稱為包絡(luò)檢波器。目前應(yīng)用最廣的是二極管包絡(luò)檢波器。DSB信號(hào)信號(hào)波形及產(chǎn)生、調(diào)制與解調(diào)設(shè)載波電壓為：uc(t) UcMcoswct調(diào)制信號(hào)為：u(t) UMcos t經(jīng)過(guò)模擬乘法器 A1后輸出電壓為抑制載波雙邊帶調(diào)制信號(hào)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：u(t)Kuc(t)u(t)=KUcMcoswctUMcost=KUcMUMcos(wc)tcos(wc)t2XSC1XSC2V6ExtTrigExtTrig++__15VABA+_+_+_+_715U2V43A1R36Y15V2A2XV210kΩY715R1LM741CNU14V7100mV/V0VX35VpkV31kΩ1kHzV16100mV/V0V0°15V5Vpk2R45VpkLM741CNR510kHz10kHz10kΩC14V50°0°10kΩ22nFJ115VV8R25V15kΩKey=A解調(diào)過(guò)程：雙邊帶調(diào)幅波的電壓 u(t)可表示為：u(t) KUcMcoswctUMcos t UM u(t) coswct本機(jī)載波電壓為：uc(t) UcMcoswct解調(diào)波的表達(dá)式：up(t)Kuc(t)u(t)=KUcMcoswctUMcost=KUcMUMcos(wc)tcos(wc)t23.SSB信號(hào)信號(hào)波形及產(chǎn)生、調(diào)制與解調(diào)單邊帶調(diào)制（SSB）信號(hào)是由DSB信號(hào)經(jīng)邊帶濾波器濾除一個(gè)邊帶或在調(diào)制過(guò)程中，直接將一個(gè)邊帶抵消而成的。單頻調(diào)制時(shí)，uDSB(t) kuucSSB信號(hào)的表達(dá)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(diào)幅（ SSB）信號(hào)仿真電路圖設(shè)計(jì)：V615V7153A16YR3U2X2V210kΩ4LM741CN100mV/V0V5VpkV71kHzV10°15V5VpkR510kΩ10kHz0°R48kΩC24U3A3A320nF1Y2XLM324NVCC100mV/V0V5VV8R65Vpk15kΩ10kHz90°

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

XSC1ExtTrig+_AB__++V415V715R1315kΩU162LM741CNC14V522nFVR215kΩXSC3ExtTrig+_B_+_四、實(shí)驗(yàn)分析1.AM信號(hào)MaUM調(diào)幅指數(shù)EC=0.5，高頻載波信號(hào)的振幅隨著調(diào)制信號(hào)的振幅規(guī)律變化，即已調(diào)信號(hào)的振幅在Ec上下按輸入調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化。輸出波形和輸入調(diào)制信號(hào)波形為：普通調(diào)幅（AM）電路的輸入波形（上）和調(diào)制信號(hào)波形（下）MaUM若將圖中調(diào)制信號(hào)電壓的幅值改為4V，則調(diào)指數(shù)EC=1，這時(shí)電路輸出的曲線的包絡(luò)恰好為調(diào)幅曲線，其仿真結(jié)果如圖所示：調(diào)幅電路恰好調(diào)幅(M=1)時(shí)的調(diào)制信號(hào)（上）及其輸出波形（下）MaUM若將圖中調(diào)制信號(hào)電壓的幅值改為12V，則調(diào)制指數(shù)EC=3,Ma>1,這時(shí)電路輸出的曲為過(guò)量調(diào)幅曲線，仿真結(jié)果圖所示：調(diào)制電路過(guò)調(diào)失真(Ma>1)時(shí)的輸出波形已調(diào)波的包絡(luò)形狀與調(diào)制信號(hào)不一樣，產(chǎn)生了嚴(yán)重的包絡(luò)失真，這種情況稱為過(guò)調(diào)失真，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量避免。普通調(diào)幅（AM）信號(hào)的解調(diào)二極管包絡(luò)檢波器。解調(diào)調(diào)幅波時(shí)，二級(jí)管總是在輸入信號(hào)的每個(gè)周期的峰值附近到導(dǎo)通，因此輸出電壓與輸入信號(hào)包絡(luò)相同。二極管電流的平均分量 Iav流過(guò)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(diào)幅波（上）的關(guān)系（不失真）DSB信號(hào)抑制載波雙邊帶調(diào)幅仿真輸出波形：DSB信號(hào)的解調(diào)波形：當(dāng)恢復(fù)載波與發(fā)射載波同頻同相時(shí)，輸出將無(wú)失真的將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)處出來(lái)；當(dāng)恢復(fù)載波與發(fā)射載頻有一定的頻差，將會(huì)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(huì)引起一個(gè)振幅衰減因子，使振幅減小。3.SSB信號(hào)抑制載波單邊帶調(diào)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(diào)制波形抑制載波的單邊帶調(diào)幅（ SSB）信號(hào)的解調(diào)：同步檢波器輸出信號(hào)（上）及其經(jīng)過(guò)低通濾波器的信號(hào)（下）五、實(shí)驗(yàn)總