乘法器幅度调制电路.docx

高频电子线路》设计报基于 MC1596 乘法器的调幅电路制作人：李超 08111100谢攀 08111040汪新皓 08111041乘法器幅度调制电路一、 设计目的1.复习和巩固以前所学内容，了解乘法器1596 的工作原理2.熟练multisium等仿真软件的使用，提高实际动手能力二、 设计原理方案1. 调幅信号的分析(1) 普通调幅波(AM)调制信号为单一频率的余弦波：u二U cosQt ,载波信号为Q Qmu二U cosw t，普通调幅波(AM)的表达式为：c cm cu 二 U (t)cos w t 二 U (1 — m cos Qt)cos w tAM AM c cm a c式中，m称为调幅系数和调幅度，由于调幅系数m与调制电压的振a a幅成正比，即U越大，m越大，调幅波幅度变化越大，m应小于或Qmaa等于1如果m >1，调幅波产生失真，这种情况称为过调幅a调幅波波形(2) 普通调幅波的频谱普通调幅波的表达式展开得：s = J 曲叩+如s cos他十 m 舟叫—曲他-灯"它由三个高频分量组成将这三个高频用图画出，便可得到如下图所示的频谱图在这个图上调幅波的每一个正弦分量用一个线段表示线段的长度代表其幅度，线段早横轴上的位置代表其频率。

普通调幅波的频谱图调幅的过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量 两侧的过程再单调频调制时，其调幅波的频带宽度为调制信号频谱 的两倍，即 B=2F3) 普通调幅波的功率 载波分量功率：P二1 UCmc 2 RLRL 为 负 载 电 阻 值 ， 上 边 频 分 量 功 率1—/1 (m 、 1 _ 1 m2U2 _ 1P — — ( a U ) 2 — a cm — 2 P1 2 2 cm R 8 R 4 a c LL边频分量功率：1mP2— 2( hUm)21~RL1 m2U 2 1a cm — m 2 P8 R 4 a cL因此，调幅波在调制信号的一个周期内的平均功率为：P — P + P + P — (1+ H)P可见，边频功率随m的增大而增加，当m =1 c 1 2 2 c a a时，边频功率最大，即P - 2 P3c这时上、下边功率之和只有载波功率的一半，这也就是说，用这种调制方式，发送端发送的功率被不携带信息的载波占去了很大的比例，显然，功率利用率不高但由于这种调制设备简单，特别是解调更简 单，便于接受，所以它 某些领域广泛应用4) 抑制载波双边带调幅由于载波不携带信息，因此，为了节省发射功率，可以只发射含 有信息的上、下两个边带，而不发射载波，这种调制方式称为抑制载 波的双边带调幅，简称双边带调幅，用DSB表示。

可将抑制信号u和 载波信号u直接加到乘法器或平衡调幅器电路得到双边带调幅信号c写成：=A [c os(r ti4. +G)/ + £加細7 -门川A为由调幅电路决定的系数：■■.：■ l「是双边带高频信号的振 幅，它与调制信号成正比双边带调幅的调制信号、调幅波形如下图所示DSB/SC-AM 信号的幅值仍随调制信号而变化，但与普通调幅波不同， DSB/SC-AM 的包络不再反映调制信号的形状，仍保持调幅波 频谱搬移的特征在调制信号的正负半周，载波的相位反相，即高频振荡的相位在u (t) 0瞬间有 180o 的突变DSBDSB/SC-AM调制，信号仍集中在载频e附近，所占频带为0B =2FDSB MAX由于 DSB/SC-AM 调制抑制了载波，输出功率是有用信号，它比 普通调幅波功率利用率得到了较大的提高但在频带利用率上没有什 么改进5) 抑制载波单边带调幅实现抑制载波的单边带调幅的方法很多，其中最简单的方法是在 双边带调制后接一个边带滤波器，它可以取出一个边带，抑制另一个 边带当边带滤波器的通带位于载频以上时，提取上边带，否则提取 下边带用这种方法实现单边带调幅的数学模型如下图所示：实现单边带调幅信号的数学模型通过边带滤波器后，就可得到上边带或下边带即下边帶信匕=^a %% "醺％ -ny边带倍号“如产* S3” cosK +砂从上式看出， SSB 信号在传输信号时，不但功率利用率高，而且 它所占的频带比AM、DSB减小了一半，即Bssb=Fmax，频带充分利SSB MAX用，因此已成为短波通讯中的一种重要调制方式。

三、真与调试建立如下图所示的仿真电路图其中，A1为乘法器，vi(t)为载波信号,v2(t)为调制信号载波信号参数设置为：电压幅值 V2 =1V，频率 22mf=20kHZ调制信号参数设置为：电压幅值 V =1V,频率f=lkHZc1m电压源 V =2V由图可知，乘法器输出的调幅波为 VAM=[VCC+V1(t)]V2(t)=[2+COS(2兀 x lOOOt)]cos(2兀 x 20 x 1000t)=2cos(2兀 x 20 x1000t) + 0.5cos(2兀 x19 x 1000t)V + 0.5cos(2兀 x 21x1000t)由上述表达式计算出调幅度为m =匕=0.5Vcc调幅波中有三个频率分量:频率为f =20kHZ、幅度为2V的载波分量;c频率为 fsh=fc+f=21kHZ、 幅度为 0.5V 的上边分量； 频率为sh cf=f-f=19kHZ、幅度为0.5V的下边频分量带宽BW=2f=2kHZsl c运行仿真电路，进行理论验证双击示波器观察调幅波波形如下图所示由此还可以测出调幅波的最大值和最小值，计算出调幅度为V - V 3 -1AM (max) AM (min)—— V +V 3+1AM(max) AM(min)改变调制信号的电压，可以观察调幅度 M 对波形的影响，当调幅度m——1时，出现过调。

利用频谱分析仪可以观察调幅波的频谱分布, 如下图所示由频谱分析仪面板右下方可以看到，指针当前所处频率 为20kHZ，中心幅度为2V, 20kHZ载波分量幅值最大，移动指针，可以观察到在 21KHZ 和 19KHZ 有 2 个上下边频分量，幅值为 0.5V调制信号波形.4J- T|1 VfThvIr20Y KfliWt ]；' o rsg" -1 <*| ^ng」Ngr.茹曲 匚Scaie| T 皿iv Y pci TiW.|< ■； 心o | fee-拧'调幅输出波形调幅度取 0.5 时的调幅输出波形T23.工斗主TZ-T：Re v =■==2.9 VVA22.5 VVA2-VA1■422.1 mvV32■ISVVB2-V91-t.O V.E _I■ HmarbaseScaiej22C ^.-CkvX C