1、海南大學(xué)高頻電子線路課程設(shè)計DSB波的調(diào)制與解調(diào)學(xué)院：信息與科學(xué)技術(shù)學(xué)院專業(yè)：08級電子信息工程時間：201目錄摘要2概述3總體設(shè)計方案3單元設(shè)計4仿真結(jié)果10元件清單16總結(jié)設(shè)計方案評價 16問題及其解答17八、 心得體會18九、 參考文獻19摘要關(guān)鍵字：傳輸信息 調(diào)制 調(diào)解 DSB波 模擬乘法器 同步檢波器概述信號從發(fā)送到接收中間要通過傳輸媒質(zhì)。本次設(shè)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，我們用到了正弦波的調(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(fù)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

2、乘法器來組本錢設(shè)計的根本電路。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(shè)計。接下來我們需要驗證這個設(shè)計的可行性，即輸入適宜的調(diào)制信號和載波信號進行仿真，看我們的設(shè)計是否符合要求?？傮w設(shè)計方案1、DSB波的調(diào)制和解調(diào)總的來說分為三大局部：1模擬乘法器1 用于調(diào)制局部，即在傳送信息的一方發(fā)送端所要傳送的信息(它的頻率一般是較低的)附加在載波上；2模擬乘法器2 用于解調(diào)局部，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D

3、SB波的發(fā)送和接收。2、系統(tǒng)設(shè)計總框圖如下：低頻小信號低頻小信號模擬乘法器1模擬乘法器2低通濾波器本地載波高頻載波3、工作原理：調(diào)制是將信號“附加在高頻振蕩上，利用調(diào)制信號來控制高頻振蕩的某一參數(shù)隨信號而變化。調(diào)制分為連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制，連續(xù)波調(diào)制是用信號來控制載波的振幅、頻率和相位，因而有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方法。將原信號從接收到的調(diào)制信號中抽取出來稱為解調(diào)。此電路運用的是簡單調(diào)幅波的調(diào)制與解調(diào)，調(diào)制指的是用需要傳送的信息低頻調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅，使其隨調(diào)制信號線性變化。檢波有包絡(luò)檢波和同步檢波，本設(shè)計采用同步檢波方式。雙邊帶條幅波中不含載波分量，用相乘器進行檢波時，需要在接收端產(chǎn)

4、生一個載波。在檢波的過程產(chǎn)生了許多新頻率，經(jīng)過低通濾波器濾除無用的頻率分量，取出所需要的原調(diào)制信號。單元設(shè)計調(diào)制電路工作原理將信號“附加在高頻振蕩上，利用調(diào)制信號來控制高頻振蕩的某一參數(shù)隨信號而變化2工作框圖模擬乘法模擬乘法器1調(diào)制信號 SKIPIF 1 0 高頻載波信號 SKIPIF 1 0 調(diào)幅波 SKIPIF 1 0 ：3計算公式：令調(diào)制信號： SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 載波信號： SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 t經(jīng)過乘法器之后，得已調(diào)波信號： SKIPIF 1 0 =K SKIPIF 1

5、 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 tcos SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 K SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 4理論上調(diào)幅波的形成和頻譜圖當(dāng)調(diào)制信號為正弦波時，看下列圖調(diào)幅波的形成，由圖可以看出，調(diào)幅波是載波振幅按照調(diào)制信號的大小成線性變換的高頻振蕩。參加具體值計算：載波頻率 SKIPIF 1 0 =1MHz，調(diào)制頻率 SKIPIF 1 0 =10kHz 于是理論上得到調(diào)幅波的上邊頻為：1Mhz-10khz=990khz 下邊頻：1Mhz+10khz=1.01Mhz5調(diào)制電路原理圖如下所示工作性能：該電路運用國產(chǎn)集成電

6、路雙差分對模擬乘法器XFC1596。其中 SKIPIF 1 0 與 SKIPIF 1 0 組成雙差分放大電路。 SKIPIF 1 0 組成單差分放大電路用以鼓勵 SKIPIF 1 0 至 SKIPIF 1 0 ， SKIPIF 1 0 及其偏置電路組成差分放大器 SKIPIF 1 0 的恒流源。 SKIPIF 1 0 對差分放大器 SKIPIF 1 0 產(chǎn)生串聯(lián)電流負反響，以擴展輸入電壓 SKIPIF 1 0 的線性動態(tài)范圍。 SKIPIF 1 0 用來調(diào)節(jié)偏置電流 SKIPIF 1 0 及鏡像電流 SKIPIF 1 0 值。由XFC1596HE 旁邊的電容和電阻構(gòu)成了雙邊帶的調(diào)制電路。接在端

7、的是調(diào)制信號 SKIPIF 1 0 ；接在端和端的1K SKIPIF 1 0 電阻用作負反響電阻，以擴大 SKIPIF 1 0 的線性動態(tài)范圍；接在端的6.8 K SKIPIF 1 0 電阻用來控制電流源的電流值 SKIPIF 1 0 ；接在端和端的3.9 K SKIPIF 1 0 電阻為兩管的集電極負載電阻；從+12V電源到端和端的電阻為 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 提供基極偏置電壓；端輸入載波電壓 SKIPIF 1 0 ； SKIPIF 1 0 為載波調(diào)零電位器，其作用是：將 SKIPIF 1 0 移去，只加載波電壓 SKIPIF 1 0 ，調(diào)節(jié) SKIPIF 1 0 ，使

8、輸出載波電壓 SKIPIF 1 0 =0。雙差分對的工作特性取決于載波輸入電壓振幅 SKIPIF 1 0 的大小。當(dāng) SKIPIF 1 26mV時，電路工作于開關(guān)狀態(tài)；當(dāng) SKIPIF 1 0 26mV時，電路工作于線性狀態(tài)。當(dāng)同時參加 SKIPIF 1 0 和 SKIPIF 1 0 后，輸出回路電壓 SKIPIF 1 0 即為載波被抑制的雙邊帶調(diào)幅波。假設(shè)想得到標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)幅波輸出，那么只要在 SKIPIF 1 0 =0時，調(diào)節(jié) SKIPIF 1 0 ，使輸出載波電壓 SKIPIF 1 0 為適當(dāng)數(shù)值，那么在參加 SKIPIF 1 0 后，即可獲得標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)幅輸出。同時電路還加了一個射級跟隨器，這

9、樣就可以抑制高次諧波，減小后級對前級的影響。解調(diào)電路工作原理運用同步檢波器對被抑制的雙邊帶信號進行調(diào)節(jié)，這是必須外加一個頻率和相位都與被抑制的載波相同的電壓。2工作框圖如下圖： SKIPIF 1 0 低通濾波器 SKIPIF 1 0 低通濾波器基帶信號波 SKIPIF 1 0 已調(diào)波 SKIPIF 1 0 基帶信號波 SKIPIF 1 0 已調(diào)波 SKIPIF 1 0 模擬乘法器本地載波本地載波 SKIPIF 1 0 3計算公式輸入已調(diào)信號 SKIPIF 1 0 為載波分量被抑制的雙邊帶信號， SKIPIF 1 0 為與被抑制載波相同的載波信號令 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0

10、 cos SKIPIF 1 0 tcos SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 表示相位差假定乘法器傳輸系數(shù)為1解調(diào)信號 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 ( cos SKIPIF 1 0 tcos SKIPIF 1 0 )cos SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1

11、0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 經(jīng)低通濾波器濾除 SKIPIF 1 0 附近的頻率分量后就得到頻率為 SKIPIF 1 0 的低頻信號，有基帶信號 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 3理論上檢波的形成和頻譜圖參加具體值計算：載波頻率 SKIPIF 1 0 =1MHz，調(diào)制頻率 SKIPIF 1 0 =10kHz 4解調(diào)中的檢波電路原理圖如下此圖是與調(diào)制電路中的模擬乘法器一模一樣，只是輸入的信號不同。在電路的調(diào)制中已詳細介紹，。所以這

12、里不再詳述其工作原理5解調(diào)電路中的低通濾波器：RC低通濾波器：所謂的低通濾波器就是允許低頻信號通過，而將高頻信號衰減的電路濾除。經(jīng)濾波器之后，其基帶信：3、完整電路圖其工作原理在前面已有詳述，在此不再重復(fù)。具體值計算 SKIPIF 1 0 =1四、仿真結(jié)果經(jīng)過設(shè)計原理圖，我們進行仿真，得出如下仿真結(jié)果。假設(shè)仿真參數(shù)如下所示：載波頻率 SKIPIF 1 0 =1MHz ，載波幅值50mV調(diào)制頻率 SKIPIF 1 0 =10kHz ，調(diào)制幅值 10mV仿真波形及頻譜如下：取載波頻率 SKIPIF 1 0 =1MHz 載波幅值50mV此為載波 SKIPIF 1 0 波形，在要求上應(yīng)該為頻率為3MH

13、z，幅值為500mV的正弦波，試驗中我們發(fā)現(xiàn)這樣出來的波形不怎么好看，由于定義上的高頻沒有那么精確的分界，于是就選用差不多的1MHz的正弦信號，這樣的波形就相對而言就比擬好看些。圖9 載波波形分析：載波是一個高頻波，波形與輸入值很接近圖10 載波頻譜分析；仿真值2、取調(diào)制頻率 SKIPIF 1 0 =10kHz ，調(diào)制幅值 10mV圖11 調(diào)制信號波形分析：調(diào)制信號頻率較低，其輸出波形符合要求圖12 調(diào)制信號頻譜分析：由圖可看出其頻率大約為10khz，與理論值相符。3、經(jīng)模擬乘法器1出來之后圖13 已調(diào)制信號波形分析：由仿真圖可看出，形成調(diào)幅波以后，它的載波頻率維持不變，與未調(diào)之前一樣，其包絡(luò)

14、波形與調(diào)制信號大體相同。此為已調(diào)波波形，可知為調(diào)制信號： SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 ,載波信號： SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 t,經(jīng)過乘法器之后，得已調(diào)波信號 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 tcos SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 該信號在誤差范圍內(nèi)與我們理論上的波形相似。圖14 已調(diào)制信號頻譜分析：由仿真圖可看出，形成調(diào)幅波

15、以后，它的載波頻率維持不變，與未調(diào)之前一樣。調(diào)制之后出現(xiàn)的頻率與 SKIPIF 1 0 - SKIPIF 1 0 與 SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 的兩個頻率，其值與我們的理論值大體相同。4、經(jīng)模擬乘法器2出來之后圖15 解調(diào)信號波形分析：理論的波形是已調(diào)波的一半，由仿真圖可看出，它與理論波形有一定的差異，。這是因為在檢波的過程波產(chǎn)生了一定的損耗。另一方面我們的圖形有好多絮狀邊，這是因為 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 ( cos SKIPIF 1 0 tcos SKIPIF 1 0 )cos SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1

16、0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 在這過程中，可能會產(chǎn)生其他的諧波，故有那么多的邊。圖16 解調(diào)信號頻譜分析：解調(diào)之后出現(xiàn)的頻率與2 SKIPIF 1 0 - SKIPIF 1 0 與2 SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 的兩個頻率，其值與我們的理論值大體相同。這是因為經(jīng)檢波器之后，解調(diào)信號 SKIPIF 1

17、0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 ( cos SKIPIF 1 0 tcos SKIPIF 1 0 )cos SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 + SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 cos SKIPIF 1 0 5、經(jīng)過低通濾波器之后圖17 基帶信號波形分析：由取出的基帶信號波形課知，其波形產(chǎn)生了一定的差異，但大體與調(diào)制波形相同。

18、圖18 基帶信號頻譜分析：仿真基帶信號頻率大約為9.32khz，與我們的理論值大體相同從仿真結(jié)果看，與計算結(jié)果有一定的差異。接收的基帶信號與調(diào)制信號波形并不是完全相同，即信號在傳送過程產(chǎn)生了一點變化。估計是因為在傳送過程中，信號受到外界的影響幅值產(chǎn)生了損耗而產(chǎn)生誤差。解調(diào)后波形的失真是由于載波并不能完全到達同步，即本地載波與輸入信號載波和相位不同時，產(chǎn)生了輸出減小。 元件清單總結(jié)設(shè)計方案評價這次設(shè)計成功的完成了DSB波的調(diào)制和解調(diào)，設(shè)計思想清晰明了，通俗易懂。1、此設(shè)計方案的優(yōu)點是：1運用雙差分對模擬乘法器，由差分電路組成的鏡像電流源抑制了其中存在的溫度漂移；可以雙端輸入信號，操作方便：同步檢

19、波器直接反響調(diào)制信號變化規(guī)律，讓我們清楚的看清它變化的過程。2、但從仿真結(jié)果我們也發(fā)現(xiàn)了其中的缺乏之處：1，本地載波與輸入信號載波的相位和頻率不能同時相同，產(chǎn)生了誤差；從檢波器中檢出的調(diào)制信號發(fā)生了變化，比原調(diào)制信號的幅度減小3在調(diào)制和解調(diào)過程中產(chǎn)生的中心頻率穩(wěn)定性不是很好。3、方案改善：可改用鎖相環(huán)路對調(diào)幅波鏡像解調(diào)，實際上是利用鎖相回路供應(yīng)一個穩(wěn)定度高的載波電壓，與調(diào)幅波在在非線性器件中進行乘積檢波，輸出即可獲得原調(diào)制信號。這種方法克服了用同步檢波是本地載波不能與已調(diào)波穩(wěn)定同步的缺陷，可以得到中心頻率穩(wěn)定度高的檢波信號，從而得到較為精確的原調(diào)制波形。問題及其解答八、心得體會通過這次課程設(shè)計，我對課本知識又有了深入的了解，明白了我們平時接觸最多的信息是如何發(fā)送和接收的。在充分了解了它的工作原理后，我們自己動手實踐，增強了實踐能力，將所學(xué)的模電和高頻知識結(jié)合在一塊，并運用到實際中在這次的課程設(shè)計中，我明顯的體會到，對于根底知識的掌握與發(fā)揮的重要性及動手能力的必要性。知識的積累與運用